分析化学络合滴定法.ppt
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1、vvvvv 络合滴定法是以络合反应为基础的滴定分析方法。络合滴定法主要讨论的是以EDTA作为滴定剂的滴定分析法,故简称为EDTA滴定法。第六章第六章 络合滴定法络合滴定法vvvvv内容:内容:6-1 6-1 分析化学中分析化学中常用的络合物常用的络合物6-2 6-2 络合物的络合物的平衡常数平衡常数6-3 6-3 副反应系数副反应系数和和条件稳定常数条件稳定常数6-4 6-4 金属离子指示剂金属离子指示剂6-5 6-5 络合滴定法的络合滴定法的基本原理基本原理6-6 6-6 络合滴定中络合滴定中酸度的控制酸度的控制6-7 6-7 提高络合滴定选择性的途径提高络合滴定选择性的途径vvvvv络合物
2、在分析化学中有广泛的应用,在定性分析、光度分析、络合物在分析化学中有广泛的应用,在定性分析、光度分析、分离和掩蔽等方面都涉及到络合物的形成,因此需要了解有关分离和掩蔽等方面都涉及到络合物的形成,因此需要了解有关的化学平衡问题及其处理方法。的化学平衡问题及其处理方法。络合反应也是路易士酸碱反应,络合反应也是路易士酸碱反应,它与酸碱滴定反应有许多相似之处,但更复杂它与酸碱滴定反应有许多相似之处,但更复杂。这是因为在水。这是因为在水溶液中络合反应受到各种因素的影响,例如溶液中络合反应受到各种因素的影响,例如酸度、其它络合剂、酸度、其它络合剂、共存阳离子共存阳离子等,这些因素直接影响了络合反应的完全程
3、度。为等,这些因素直接影响了络合反应的完全程度。为了处理上述因素影响络合平衡的复杂关系,并能进行定量的计了处理上述因素影响络合平衡的复杂关系,并能进行定量的计算,引入了副反应系数及条件稳定常数的计算公式。这样处理算,引入了副反应系数及条件稳定常数的计算公式。这样处理问题的方法使复杂络合平衡关系的计算大为简化,计算的结果问题的方法使复杂络合平衡关系的计算大为简化,计算的结果与实际的反应情况比较接近。这种简便的处理方法也广泛地应与实际的反应情况比较接近。这种简便的处理方法也广泛地应用于涉及复杂平衡的其它体系,因此本章也是分析化学的重要用于涉及复杂平衡的其它体系,因此本章也是分析化学的重要基础之一。
4、基础之一。vvvvv在本章的学习中,主要解决以下几个方面的问题:在本章的学习中,主要解决以下几个方面的问题:弄清概念弄清概念(如:酸效应系数、络合效应系数、共存离子效应系数如:酸效应系数、络合效应系数、共存离子效应系数及条件稳定常数等及条件稳定常数等);掌握副反应系数及条件常数的计算方法并能在络合掌握副反应系数及条件常数的计算方法并能在络合滴定方法中具体运用;滴定方法中具体运用;掌握滴定原理掌握滴定原理(滴定曲线、最佳酸度的控制、分别准确滴定的判据(滴定曲线、最佳酸度的控制、分别准确滴定的判据等);等);运用所学知识解决在络合滴定中所遇到的一般问题。运用所学知识解决在络合滴定中所遇到的一般问题
5、。vvvvv1.形成的络合物要有足够大的稳定常数,形成的络合物要有足够大的稳定常数,否则不易得到明显的滴定终点。否则不易得到明显的滴定终点。2.在一定反应条件下,配位数必须固定在一定反应条件下,配位数必须固定(即只生成一种配位数的络合物。)(即只生成一种配位数的络合物。)3.络合反应速度快。络合反应速度快。4.要有适当的方法确定终点。要有适当的方法确定终点。络合滴定法反应的必备条件络合滴定法反应的必备条件vvvvv络合物络合物(亦称配合物亦称配合物)定义:定义:其结构的共同特征是都具其结构的共同特征是都具有中心体,在中心体周围排列着数目不等的配体。中有中心体,在中心体周围排列着数目不等的配体。
6、中心体所键合的配位原子数目称为配位数。心体所键合的配位原子数目称为配位数。络合物可以是中性分子,可以是络阳离子,如络合物可以是中性分子,可以是络阳离子,如Co(NHCo(NH3 3)6 62 2,或者是络阴离子,如,或者是络阴离子,如Fe(CN)Fe(CN)6 63 3。络合物具。络合物具有一定的立体构型。有一定的立体构型。根据配位体可提供的配位原子数目不同,可将其根据配位体可提供的配位原子数目不同,可将其与金属离子形成的络合物分成两类。与金属离子形成的络合物分成两类。1、简单络合物、简单络合物2、螯合物、螯合物vvvvv 分析化学中的络合物分析化学中的络合物分析化学中广泛使用各种类型的络合物
7、分析化学中广泛使用各种类型的络合物沉淀剂沉淀剂沉淀剂沉淀剂例如,例如,8-羟基喹啉与镁离子生成螯合物沉淀:羟基喹啉与镁离子生成螯合物沉淀:掩蔽剂掩蔽剂掩蔽剂掩蔽剂例如,用例如,用 KCN 掩蔽掩蔽Zn2+,消除其对,消除其对 EDTA 滴定滴定 Pb2+的干扰。的干扰。vvvvv32+桔红色 max邻二氮菲例如,邻二氮菲显色分光光度法测定铁:例如,邻二氮菲显色分光光度法测定铁:显色剂显色剂滴定剂滴定剂滴定剂滴定剂例如:例如:EDTA 络合滴定络合滴定法测定水的硬度所形成法测定水的硬度所形成的的Ca2+-EDTA络合物。络合物。vvvvv分析化学中的络合物分析化学中的络合物简单配体络合物简单配体
8、络合物螯合物螯合物多核络合物多核络合物vvvvv简单配体络合物:简单配体络合物:中心离子和单齿配体(只含有一个配位原子的配体)所中心离子和单齿配体(只含有一个配位原子的配体)所形成,也称为简单络合物。简单络合物不稳定。与多元酸相类似,简单络形成,也称为简单络合物。简单络合物不稳定。与多元酸相类似,简单络合物是逐级形成的。如:合物是逐级形成的。如:Cu2+Cu2+与单基配位体与单基配位体NH3NH3的反应:的反应:CuCu2+2+NH+NH3 3=Cu(NH=Cu(NH3 3)2+2+K1 K1Cu(NHCu(NH3 3)2 2+NH+NH3 3=Cu(NH=Cu(NH3 3)2 22+2+K2
9、K2Cu(NHCu(NH3 3)2 22 2+NH+NH3 3=Cu(NH=Cu(NH3 3)3 32+2+K3 K3Cu(NHCu(NH3 3)3 32 2+NH+NH3 3=Cu(NH=Cu(NH3 3)4 42+2+K4K4正是因为这一性质限制了简单络合物在滴定分析中的应用,仅作为掩蔽剂、正是因为这一性质限制了简单络合物在滴定分析中的应用,仅作为掩蔽剂、显色剂和指示剂,而作为滴定剂的只有以显色剂和指示剂,而作为滴定剂的只有以CNCN为络合剂的氰量法和以为络合剂的氰量法和以HgHg2 2为为中心离子的汞量法具有一些实际意义。中心离子的汞量法具有一些实际意义。如:如:以以AgNOAgNO3
10、3标准溶液测定氰化物,反应如下:标准溶液测定氰化物,反应如下:2CN 2CN+Ag+Ag+=Ag(CN)=Ag(CN)2 2 此反应的累积稳定常数,相当稳定。当滴定到计量点时,稍过量的此反应的累积稳定常数,相当稳定。当滴定到计量点时,稍过量的Ag+Ag+与与Ag(CN)Ag(CN)2 2结合生成白色结合生成白色AgCNAgCN沉淀,使溶液变浑浊而指示终点。沉淀,使溶液变浑浊而指示终点。AgAg+Ag(CN)+Ag(CN)2 2=2AgCN(=2AgCN(白色白色)以以HgHg2+2+溶液作滴定剂,二苯胺基脲作指示剂,滴定溶液作滴定剂,二苯胺基脲作指示剂,滴定ClCl,反应如下:,反应如下:Hg
11、Hg2+2+2Cl+2Cl=HgCl=HgCl2 2生成的生成的HgClHgCl2 2是解离度很小的络合物,称为拟盐或假盐。过量的汞盐与指示是解离度很小的络合物,称为拟盐或假盐。过量的汞盐与指示剂形成兰紫色的螯合物以指示终点的到达。剂形成兰紫色的螯合物以指示终点的到达。vvvvv螯合物螯合物是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。键。“螯螯”
12、指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以定性。正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。使用螯合物还可以掩蔽金属离子。因此,在络合滴定中,广泛应用的是有机用来滴定。使用螯合物还可以掩蔽金属离子。因此,在络合滴定中,广泛应用的是有机螯合剂。螯合剂。
13、“OO“OO型型”螯合剂:螯合剂:以两个氧原子为键合原子,例如羟基酸、多元酸、多元醇、多元酚以两个氧原子为键合原子,例如羟基酸、多元酸、多元醇、多元酚等。它们通过氧原子等。它们通过氧原子(硬碱硬碱)与金属离子键合,能与硬酸型阳离子形成稳定的螯合物。与金属离子键合,能与硬酸型阳离子形成稳定的螯合物。(如洒石酸与如洒石酸与Al3+Al3+的螯合反应的螯合反应P88)P88)“NN“NN型型”螯合剂:螯合剂:如各种有机胺类或含氮杂环化合物等,通过氮原子如各种有机胺类或含氮杂环化合物等,通过氮原子(中间碱中间碱)与金属与金属离子相键合,能与中间酸和一部分软酸型的阳离子形成稳定的螯合物离子相键合,能与中
14、间酸和一部分软酸型的阳离子形成稳定的螯合物(如如1 1,1010邻二氮邻二氮菲与菲与Fe3Fe3生成的螯合物生成的螯合物P89)P89)。“NO“NO型型”螯合剂:螯合剂:如氨羧络合剂、羟基喹啉和一些邻羟基偶氮染料等,通过氧原子如氨羧络合剂、羟基喹啉和一些邻羟基偶氮染料等,通过氧原子(硬碱硬碱)和氮原子和氮原子(中间碱中间碱)与金属离子相键合,能与许多硬酸、软酸和中间酸的阳离子形与金属离子相键合,能与许多硬酸、软酸和中间酸的阳离子形成稳定的螯合物成稳定的螯合物(如如8 8羟基喹啉与羟基喹啉与Al3+Al3+的螯合物反应的螯合物反应P89)P89)。含硫螯合剂:含硫螯合剂:含硫螯合剂可分为含硫螯
15、合剂可分为“SS“SS型型”、“SO“SO型型”和和“SN“SN型型”等。等。由两个硫原子由两个硫原子(软碱软碱)作键合原子的作键合原子的“SS“SS型型”螯合剂,能与软酸和一部分中间酸型阳螯合剂,能与软酸和一部分中间酸型阳离子形成稳定的螯合物,通常多形成较稳定的四原子环螯合物。离子形成稳定的螯合物,通常多形成较稳定的四原子环螯合物。vvvvv 有机络合剂特别是氨羧络合剂可与金属离子有机络合剂特别是氨羧络合剂可与金属离子形成很稳定的、而且组成一定的络合物,克服形成很稳定的、而且组成一定的络合物,克服了无机络合剂的缺点,在分析化学中得到广泛了无机络合剂的缺点,在分析化学中得到广泛的应用,目前使用
16、最多的是氨羧络合剂。的应用,目前使用最多的是氨羧络合剂。利用氨羧络合剂与金属离子的络合反应来利用氨羧络合剂与金属离子的络合反应来进行的滴定分析方法称为氨羧络合滴定。进行的滴定分析方法称为氨羧络合滴定。有机络合剂有机络合剂vvvvvv乙二胺四乙酸(乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid),是最常用的氨羧络合剂。为方便起见,一),是最常用的氨羧络合剂。为方便起见,一般用般用H4Y表示,为四元酸。表示,为四元酸。vH4Y在水溶液中离解:在水溶液中离解:H4YHH3YKa1=10H3YHH2Y2Ka2=10H2Y2HHY3Ka3=10HY3HY4Ka4=10v
17、可以与可以与1-4价价的金属离子以的金属离子以1:1的络合比络合。所以,的络合比络合。所以,在书写其反应式时,可以不必考虑其价态。在书写其反应式时,可以不必考虑其价态。v如:十如:十Y=MY Ca十十Y=CaY 等表示。等表示。vvvvv及其络合物及其络合物EDTA 乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸EDTA性质性质酸性酸性配位性质配位性质溶解度溶解度EDTA EDTA 是含羧基和氨基的螯合物。在溶液中是含羧基和氨基的螯合物。在溶液中EDTAEDTA具有双偶极离子结构。其中两个可离解具有双偶极离子结构。其中两个可离解的氢是强酸性的,另外两个氢在氮原子上,的氢是强酸性的,另外两个氢
18、在氮原子上,释出较困难。释出较困难。vvvvv在任何溶液中在任何溶液中EDTAEDTA总是以总是以H H6 6Y Y2+2+,H H5 5Y Y+,H H4 4Y Y,H H3 3Y Y-,H H2 2Y Y2-2-,HY HY3-3-和和Y Y4-4-7 7种形式存在。种形式存在。酸性:酸性:H H4 4Y Y溶于水后酸度很高,两个羧基再接受溶于水后酸度很高,两个羧基再接受H H+,形成,形成H H6 6Y Y2+2+,EDTA EDTA 是六是六元酸。元酸。vvvvvH2Y 2-HY 3-Y 4-H4YH3Y-H5Y+H6Y 2+EDTA EDTA 各种型体分布图各种型体分布图分布分数vv
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