第十一章 分子结构精选PPT.ppt
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1、第十一章 分子结构第1页,此课件共67页哦13.1 概概 述述13.1.1 13.1.1 配合滴定法及其反应具备的条件配合滴定法及其反应具备的条件配合滴定法及其反应具备的条件配合滴定法及其反应具备的条件:有适当的方法确定终点有适当的方法确定终点定量定量定量定量反应完全反应完全快速快速快速快速简便指示终点简便指示终点简便指示终点简便指示终点配合滴定反应的要求配合滴定反应的要求配合滴定反应的要求配合滴定反应的要求配位数要固定配位数要固定1:11:1生成的配合物要稳定生成的配合物要稳定快速快速滴定反应的要求滴定反应的要求:第2页,此课件共67页哦1.常用的配合剂常用的配合剂氨羧类配合剂氨羧类配合剂氨
2、羧类配合剂氨羧类配合剂 有机基团或有机基团或H(CH2)nC(CH2)nCNOOHOOH13.1.2 配合剂配合剂第3页,此课件共67页哦乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸(EDTAEDTA)简写为简写为简写为简写为HH4 4YHOOCCH2HOOCCH2NCH2CH2NCH2COOHCH2COOHHOOCCH2OOCCH2NCH2CH2NH+H+CH2COOCH2COOH 相当于相当于相当于相当于6 6元酸元酸最常用的氨羧配位剂最常用的氨羧配位剂最常用的氨羧配位剂最常用的氨羧配位剂第4页,此课件共67页哦2.EDTA2.EDTA的性质的性质的性质的性质室温室温EDTA:每每每每
3、100 mL100 mL水中溶解水中溶解水中溶解水中溶解0.02 g0.02 gNaNa2HH2 2Y2HY2H2 2O:O:每每100 mL水中溶解水中溶解11.1 g11.1 g饱和溶液的浓度约为饱和溶液的浓度约为0.3 molL-1-1 常用常用 第5页,此课件共67页哦3.EDTA的离解平衡及分布曲线的离解平衡及分布曲线-H-H+H+H+H6Y2+-H-H+H+H+H5Y+-H-H+H+H+H4Y-HH+H+H+H3Y-H2Y2-H-H+H+H+-H-H+H+H+HY3-Y4-H+,pHpH,平衡向左移动,平衡向左移动,HH6Y Y2+H+,pH,平衡向右移动,平衡向右移动,Y4-4-
4、第6页,此课件共67页哦EDTA的的分布分布曲线曲线 pH 注注:理想的应用理想的应用EDTApH10pH10Y4大大第7页,此课件共67页哦13.2 EDTA与金属离子配合物与金属离子配合物及其稳定性及其稳定性1.反应:反应:M +Y MY 2.MY的特点的特点的特点的特点 稳定稳定(螯合物螯合物)配比:配比:1:11:1 颜色加深颜色加深颜色加深颜色加深 不同的不同的不同的不同的MM,K 稳不同稳不同3.MY的立体结构的立体结构螯合物螯合物螯合物螯合物五个五元环五个五元环13.2.1 EDTA与金属离子配合物的特点与金属离子配合物的特点与金属离子配合物的特点与金属离子配合物的特点第8页,此
5、课件共67页哦EDTA与与Ca2+的配合物结构的配合物结构第9页,此课件共67页哦CaYCaY2 2 MgY2-2-NiY2 CuYCuY2 2无色无色无色无色 无色无色 蓝色蓝色蓝色蓝色 深蓝深蓝 CoY2 2 MnY2 2 CrYCrY FeY 紫红紫红 紫红紫红紫红紫红 深紫深紫深紫深紫 黄黄黄黄常见常见MY的颜色的颜色第10页,此课件共67页哦 M本身的离子电荷本身的离子电荷 离子半径离子半径电子层结构电子层结构13.2.2 影响影响EDTA与金属离子配合物与金属离子配合物稳定性的主要因素稳定性的主要因素其它配合剂的存在其它配合剂的存在.外因外因:温度温度酸度酸度内因内因内因内因:第1
6、1页,此课件共67页哦YMMY HM(OH)YOH MLYMHY 混合配合效应混合配合效应OH LM(OH)n水解效应水解效应 MLn辅助配合辅助配合效应效应 H NH6Y2酸效应酸效应 干扰离子干扰离子效应效应NYHY第12页,此课件共67页哦1EDTA的酸效应及酸效应系数的酸效应及酸效应系数 定义:定义:定义:定义:由于由于EDTA与与与与HH+配位,而使配位,而使配位,而使配位,而使EDTA参加主反应的能力参加主反应的能力参加主反应的能力参加主反应的能力下降的现象称为下降的现象称为下降的现象称为下降的现象称为EDTAEDTA的酸效应。的酸效应。的酸效应。的酸效应。酸效应大小酸效应大小酸效
7、应大小酸效应大小酸效应系数酸效应系数Y(H)第13页,此课件共67页哦 酸效应系数酸效应系数酸效应系数酸效应系数Y(H)H+,Y(H)酸效应酸效应酸效应酸效应,Y(H)Y(H)1EDTAEDTA与与M配合力配合力配合力配合力第14页,此课件共67页哦 条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数 M Y MY稳定常数稳定常数(stability constant 或或或或formation constant)条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数(conditional formation constant)(conditional formation constant)第15页
8、,此课件共67页哦条件稳定常数意义条件稳定常数意义反映在外界影响下配合物反映在外界影响下配合物MYMY的实际稳定程度的实际稳定程度第16页,此课件共67页哦解解解解:pH=1pH=5lgY(H)=18.01lgY(H)=6.45小小小小大大大大反应不完全反应不完全反应完全反应完全第17页,此课件共67页哦 准确滴定单一金属离子的条件准确滴定单一金属离子的条件误差误差 0.1,则则则则第18页,此课件共67页哦分析结果分析结果:pH=1pH=5pH=?pH=?第19页,此课件共67页哦(5)滴定允许的滴定允许的pHmin及酸效应曲线及酸效应曲线解解解解:pHminlgY(H)2.803.00?3
9、.403.8011.0910.6010.049.708.85 pHmin=3.25 例例例例2.2.例例1 1中若中若中若中若c cpbpb=0.01mol=0.01molLL-1,求求求求pHminmin=?内插法内插法内插法内插法第20页,此课件共67页哦 lg EDTAEDTA的酸效应曲线(金属离子的浓度的酸效应曲线(金属离子的浓度的酸效应曲线(金属离子的浓度的酸效应曲线(金属离子的浓度0.01molL0.01molL-1-1)Ca2+pHmin7.4 Pb2+pHmin 3.3酸效应曲线酸效应曲线-林帮曲线林帮曲线第21页,此课件共67页哦RingbonRingbon曲线曲线:pHmi
10、nRingbon曲线作用:曲线作用:查出准确滴定某种单一金属离子时允许的最高酸度查出准确滴定某种单一金属离子时允许的最高酸度查出准确滴定某种单一金属离子时允许的最高酸度查出准确滴定某种单一金属离子时允许的最高酸度(pHminmin)可以初步判断两种金属离子是否干扰可以初步判断两种金属离子是否干扰第22页,此课件共67页哦(6)配合滴定中溶液酸度配合滴定中溶液酸度(pH)的控制的控制 c.考虑指示剂变色的合适考虑指示剂变色的合适pH小结:小结:小结:小结:pHpH值的控制值的控制值的控制值的控制a.a.从林邦曲线上找出从林邦曲线上找出从林邦曲线上找出从林邦曲线上找出pHminminb.考虑考虑考
11、虑考虑MM水解求出水解求出pHpHmax取三者交集取三者交集例例例例 13.3第23页,此课件共67页哦2.金属离子的配合效应及副反应系数金属离子的配合效应及副反应系数(1)定义定义定义定义金属离子副反应金属离子副反应金属离子副反应金属离子副反应羟基配位效应羟基配位效应 辅助配位效应辅助配位效应辅助配位效应辅助配位效应 由于金属离子与除了由于金属离子与除了由于金属离子与除了由于金属离子与除了EDTA以外以外的配位剂配位,的配位剂配位,使得金属离子参与主反应能力下降的现象使得金属离子参与主反应能力下降的现象金属离子副反应大小金属离子副反应大小金属离子副反应大小金属离子副反应大小金属离子副反应系金
12、属离子副反应系金属离子副反应系金属离子副反应系 第24页,此课件共67页哦(2)(2)副反应系数副反应系数副反应系数副反应系数第25页,此课件共67页哦 (3)条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数条件稳定常数 (或或)第26页,此课件共67页哦13.3 滴定曲线滴定曲线13.3.1 曲线绘制曲线绘制1.定义定义定义定义 pMV2.2.绘制滴定曲线绘制滴定曲线 分四个阶段计算分四个阶段计算分四个阶段计算分四个阶段计算pMpM 滴定前滴定前滴定前滴定前 化学计量点前化学计量点前化学计量点前化学计量点前 化学计量点化学计量点 化学计量点后化学计量点后 第27页,此课件共67页哦例:绘制例:绘制pH=
13、10时,用时,用时,用时,用 0.01000 molL0.01000 molL-1-1 EDTA EDTA滴定同浓度的滴定同浓度的滴定同浓度的滴定同浓度的Ca2+的滴定曲线。的滴定曲线。的滴定曲线。的滴定曲线。滴定前滴定前pCa=2.00pCa=2.00化学计量点前化学计量点前CaCa2+2+剩余剩余化学计量点化学计量点化学计量点化学计量点依据配位平衡求依据配位平衡求依据配位平衡求依据配位平衡求Ca2+Ca Y CaYY CaYpCapCa无无lgM第28页,此课件共67页哦 化学计量点后化学计量点后设加入设加入EDTA V mL 则:则:pM过量过量过量过量EDTApCapCa0.00500
14、0molL-1逐一计算逐一计算描点描点描点描点第29页,此课件共67页哦pCa不同不同pH下,下,0.01000 molL-1-1 EDTA滴定滴定滴定滴定20.00 mL 0.01000 molL-1-1的的Ca2+的滴定曲线的滴定曲线 V(EDTA)第30页,此课件共67页哦13.3.2 曲线的讨论曲线的讨论1滴定突跃定义滴定突跃定义化学计量点前后化学计量点前后化学计量点前后化学计量点前后0.1%滴定剂体积滴定剂体积滴定剂体积滴定剂体积pM急剧变化急剧变化急剧变化急剧变化2 2影响滴定突跃的因素影响滴定突跃的因素影响滴定突跃的因素影响滴定突跃的因素pM突跃突跃突跃突跃突跃突跃突跃突跃突跃突
15、跃第31页,此课件共67页哦(1)(1)仅考虑仅考虑仅考虑仅考虑EDTA的酸效应对滴定突跃的影响的酸效应对滴定突跃的影响的酸效应对滴定突跃的影响的酸效应对滴定突跃的影响由由由由EDTAEDTA酸效应决定酸效应决定计量点前计量点前计量点前计量点前:pH无影响无影响计量点后计量点后:突跃突跃pHpCaV(EDTA)不同不同pH下,下,Y滴定滴定Ca2+的滴定曲线的滴定曲线 第32页,此课件共67页哦(2)多种金属离子副反应存在时对滴定多种金属离子副反应存在时对滴定突跃的影响突跃的影响pNiEDTA加入量/%EDTA加入量加入量/%图图图图13-4 EDTA13-4 EDTA滴定滴定滴定滴定NiNi
16、2+2+的滴定曲线的滴定曲线的滴定曲线的滴定曲线(NHNH3 3)Ni2+2+计量点后?计量点后?突跃突跃起点起点pH在在在在NH3 3缓冲溶液中:缓冲溶液中:缓冲溶液中:缓冲溶液中:计量点前计量点前:Ni NH3 NiNHNiNH3 3Ni Y NiYY NiYNH3酸效应减小酸效应减小 突跃增大突跃增大突跃增大突跃增大pH增大增大第33页,此课件共67页哦 EDTAEDTA的酸效应的酸效应(计量点后)计量点后)计量点后)计量点后)多种副反应存在多种副反应存在(计量点前)计量点前)突跃突跃突跃突跃pH酸效应酸效应 多种副反应多种副反应多种副反应多种副反应突跃突跃pH二者综合确定适宜的二者综合
17、确定适宜的二者综合确定适宜的二者综合确定适宜的pH=9即突跃最大即突跃最大即突跃最大即突跃最大分析讨论分析讨论第34页,此课件共67页哦13.4 金属指示剂金属指示剂13.4.1 13.4.1 金属指示剂及其作用原理金属指示剂及其作用原理1 1金属指示剂金属指示剂金属指示剂金属指示剂(metal ion indicatormetal ion indicator)一般是一般是一般是一般是有机配位剂,有机配位剂,有机配位剂,有机配位剂,能与能与M M形成与游离指示剂形成与游离指示剂颜色不颜色不颜色不颜色不同同同同的有色配合物,指示溶液中金属离子浓度的变化,的有色配合物,指示溶液中金属离子浓度的变化
18、,确定滴定终点。确定滴定终点。铬黑铬黑铬黑铬黑T T 钙指示剂钙指示剂第36页,此课件共67页哦2金属指示剂的作用原理金属指示剂的作用原理金属指示剂的作用原理金属指示剂的作用原理加加Y YB色黄色黄二者颜色显著不同二者颜色显著不同二者颜色显著不同二者颜色显著不同MA A色红色红InMY加加加加InInMInM第37页,此课件共67页哦纯蓝色纯蓝色EDTAEDTA滴定滴定Mg2+2+,InIn为铬黑为铬黑为铬黑为铬黑T(EBT)T(EBT)滴定前:滴定前:Mg2+EBT(纯蓝纯蓝)Mg-EBT(酒红色酒红色少少)Mg2+(大量大量)滴定中:滴定中:MgMgY MgYY MgY(无色无色)化学计量
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