2016-分析化学课件第五章-配位滴定法(武院).ppt
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1、配位滴定法配位滴定法第五章第五章1第五章第五章 配位滴定法配位滴定法第一节第一节 概述概述第二节第二节 EDTAEDTA与金属离子的配合物及其稳定性与金属离子的配合物及其稳定性第三节第三节 外界条件对外界条件对EDTAEDTA与金属配合物稳定性的影响与金属配合物稳定性的影响第四节第四节 滴定曲线滴定曲线第五节第五节 金属指示剂确定滴定终点的方法金属指示剂确定滴定终点的方法第六节第六节 混合离子的分别滴定混合离子的分别滴定第七节第七节 配位滴定的方式和应用配位滴定的方式和应用2第一节第一节 概述概述3配位滴定法配位滴定法以配位反应为基础的滴定方法。以配位反应为基础的滴定方法。在配位滴定中,能用于
2、此类滴定的无机配合物的在配位滴定中,能用于此类滴定的无机配合物的反应并不多,因为:反应并不多,因为:(1)配合物稳定性不高;)配合物稳定性不高;(2)存在分级配合。)存在分级配合。分析化学中的配合物分析化学中的配合物简单配体络合物简单配体络合物螯合物螯合物多核络合物多核络合物 lgK1lgK4:4.1,3.5,2.9,2.1 lgK总=12.6 无机配位剂:各级稳定常数相差很小,因而滴定无机配位剂:各级稳定常数相差很小,因而滴定时产物的组成不定,化学计量关系也就不确定,所时产物的组成不定,化学计量关系也就不确定,所以应用中受到限制。以应用中受到限制。常用做掩蔽剂常用做掩蔽剂.56配位滴定反应,
3、必须具备下列条件配位滴定反应,必须具备下列条件:(1)形成的配合物要相当稳定,使配位反应能进行完)形成的配合物要相当稳定,使配位反应能进行完全;全;(2)在一定的条件下,配位数必须固定;)在一定的条件下,配位数必须固定;(3)配位反应速度要快;)配位反应速度要快;(4)要有适当的指示终点的方法。)要有适当的指示终点的方法。乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸(H4Y)Ethylene Diamine Tetra Acetic acidHOOCH2C-OOCH2CCH2COO-CH2COOHNH+-CH2-CH2-NH+7 氨羧配位剂氨羧配位剂N(CH2COOH)2基团氨氮、羧基团氨氮、羧氧两种配位原子氧两
4、种配位原子配位能力强配位能力强几种常用的氨几种常用的氨羧络合合剂 EGTA乙二醇二(乙二醇二(-氨氨基基乙醚)四乙酸乙醚)四乙酸 EDTP乙二胺四丙酸乙二胺四丙酸8CDTA环己二胺四环己二胺四乙酸乙酸HEDTA2-羟乙基乙二胺羟乙基乙二胺三乙酸三乙酸9第二节第二节 EDTA与金属离子的配合物及其稳定性与金属离子的配合物及其稳定性一、一、EDTAEDTA的性质的性质10 乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸(H4Y,EDTA):微溶于水,:微溶于水,22时,时,0.02 g100mL H2O,易溶于氨水,易溶于氨水和氢氧化钠。和氢氧化钠。乙二胺四乙酸二钠盐乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y2H2O):溶于水,
5、:溶于水,22时,时,11.1 g100 mL H2O,c=0.3 molL pH=4.4时,主要为时,主要为H2Y2形式。形式。11121.EDTA几乎可以与所有几乎可以与所有M 络合(络合(M可以是二价、可以是二价、三价、四价);三价、四价);2.配位比大多是配位比大多是1:1;3.EDTA与多数金属离子形成的配合物很稳定;与多数金属离子形成的配合物很稳定;4.MY大多带电荷,且能溶于水;大多带电荷,且能溶于水;5.M无色,无色,MY无色;无色;M有色,有色,MY颜色加深颜色加深.二、二、EDTA与金属离子形成的配合物的特点与金属离子形成的配合物的特点13三、配合物的三、配合物的稳定常数定
6、常数(K);M+Y=MY lK KMYMY越大,配合物越稳定;越大,配合物越稳定;14配合物的逐级稳定常数配合物的逐级稳定常数 Ki K 表示相邻络合物之间的关系表示相邻络合物之间的关系M+L=MLML+L=ML2MLn-1+L=MLn15某些金属离子与某些金属离子与EDTA的稳定常数的稳定常数Hg2+21.8Th4+23.2Fe3+25.1Bi3+27.9ZrO2+29.9Fe2+14.3La3+15.4Al3+16.1Zn2+16.5Cd2+16.5Pb2+18.0Cu2+18.8Mg2+8.7Ca2+10.7Na+1.7 lgK lgK lgK lgK18碱金属的碱金属的KMY较小,最不
7、稳定;碱土金属的较小,最不稳定;碱土金属的 lgKMY=8 11;过渡元素、稀土元素、过渡元素、稀土元素、Al3+的的lgKMY=14 19;三价、四价、三价、四价、Hg2+、Sn2+的的lgKMY 20。第三节第三节 外界条件对外界条件对EDTA与金属离子配合物与金属离子配合物稳定性的影响稳定性的影响一一.EDTA的副反应及副反应的副反应及副反应系数(系数(Y Y)20副反应系数副反应系数:是指主反应中受影响的组分在副是指主反应中受影响的组分在副反应中的各种存在形式的总浓度与其平衡浓度的比值。反应中的各种存在形式的总浓度与其平衡浓度的比值。M 为未与为未与Y反应的所有含反应的所有含M形式的浓
8、度之和形式的浓度之和Y 为未与为未与M反应的所有含反应的所有含Y形式的浓度之和形式的浓度之和(MY)为滴定产物所有形式浓度之和为滴定产物所有形式浓度之和一一.EDTA的副反应及副反应的副反应及副反应系数(系数(Y Y)21(1)酸效应及酸效应系数酸效应及酸效应系数Y(H)酸效应:由于酸效应:由于H+的存在,使配位体的存在,使配位体Y参加主反应的参加主反应的能力降低的现象。酸效应的大小用酸效应系数能力降低的现象。酸效应的大小用酸效应系数Y(H)来衡量。来衡量。22 pH愈大,愈大,lgY(H)或或Y(H)越小,酸的副反应越越小,酸的副反应越小,即酸效应越小,配合物越稳定。小,即酸效应越小,配合物
9、越稳定。23酸效应系数的大小说明什么问题?酸效应系数的大小说明什么问题?配合物的稳定常数是否反映实际情况?配合物的稳定常数是否反映实际情况?EDTA的酸效应系数曲线的酸效应系数曲线(lga aY(H)pH图 )Lga aY(H)2425(2)共存离子效应及共存离子效应系数共存离子效应及共存离子效应系数Y(N)共存离子效应共存离子效应:由于其它金属离子的存在,使配位:由于其它金属离子的存在,使配位体体Y参加主反应的能力降低的现象。参加主反应的能力降低的现象。26(1)辅助配位效应及辅助配位效应系数辅助配位效应及辅助配位效应系数M(L)二二.金属离子的配位效应及副反应系数金属离子的配位效应及副反应
10、系数a aM 辅助配位效应:由于辅助配位效应:由于L的影响,使的影响,使M参加参加主反应的能力降低的现象。主反应的能力降低的现象。2728(2)羟基配位效应及羟基配位效应系数羟基配位效应及羟基配位效应系数M(OH)羟基配位效应:由于羟基配位效应:由于OH的存在,使金属离的存在,使金属离子子M参加主反应的能力降低的现象。参加主反应的能力降低的现象。(3)金属离子的总的副反应系数:)金属离子的总的副反应系数:若有若有n个副反应:个副反应:a a M=a a M(A1)+a a M(A2)+a a M(An)-(n-1)29 三、条件三、条件稳定常数定常数 M +Y =MY条件条件(稳定稳定)常数常
11、数OH-MOH M(OH)pAMA MAqH+HY H6YNNYH+OH-MHYMOHYH+30 31例:例:用用EDTA滴定滴定Zn2+H+H+HY Ca2+CaYa aY(H)a aY(Ca)Zn +Y =ZnYOH-Zn(OH)+NH3Zn(NH3)2+a aZn(OH)H6YH+OH-ZnHYZnOHYa aZnY(H)a aZnY(OH)32仅仅Y有副反应有副反应:仅仅M有副反应有副反应:33例例:计算算pH5.0时的的lgK(ZnY)Zn +Y ZnYOHHH34例:计算例:计算pH=11,NH3=0.1 时的时的解解Zn(NH3)42+的的lg 1lg 4分别为分别为2.27,4
12、.61,7.01,9.06查表:查表:p433,附录六附录六 pH=11.016.55.40.07 10.0336仅仅Y有副反应有副反应:仅仅M有副反应有副反应:37稳定常数稳定常数 当当 pM=0.2 ,Et0.1时计算或查图计算或查图:csp(M)K (MY)10 6.0即即 lg CK (MY)6.0 若若 csp(M)=0.01 molL-1 则则 K (MY)108.0 即即 lg K (MY)8.0判断单一金属离子能否准确滴定判断单一金属离子能否准确滴定381.单一金属离子滴定的适宜单一金属离子滴定的适宜pH范围范围最高酸度最高酸度-最低最低pH保证一定的K(MY),以准确滴定.最
13、低酸度最低酸度-最高最高pH以不生成氢氧化物沉淀为限以不生成氢氧化物沉淀为限.四、配位滴定中的酸度控制四、配位滴定中的酸度控制39 (1)最高允许酸度(pH低限)若若 pM=0.2,要求要求 Et0.1%则 lg(cspK (MY)6.0 即即 lgK (MY)8.0(csp=0.01 molL-1)不考不考虑a aM,lgK(MY)=lgK(MY)-lga aY(H)8.0,有有lga aY(H)lgK(MY)8.0,对应的的pH 即即为pH低低例如例如:lgK(BiY)=27.9 lga aY(H)19.9 pH0.7 lgK(ZnY)=16.5 lga aY(H)8.5 pH4.0 lg
14、K(MgY)=8.7 lga aY(H)0.7 pH9.740EDTA-M的酸效的酸效应曲曲线MgCaFe2+LaAlZnPbCuHg2+ThFe3+BiZrO2+低低适用条件适用条件:csp=0.01 molL-1 pM=0.2 Et=0.1%a aM=1pH低低Bi0.7 Zn4.0Mg9.741(2)最低酸度最低酸度(pH高限高限)以不生成氢氧化物沉淀为限以不生成氢氧化物沉淀为限.对 M(OH)npH高高*(I=0.1)*c(M)(初始初始)42适宜适宜pH范围范围:4.0 7.2.pH高高=7.2 例:例:求求EDTA滴定滴定Zn2+的适宜的适宜pH范围范围.lga aY(H)16.5
15、-8.0=8.5pH低低=4.0432.酸度控制酸度控制 M+H2Y=MY+2H+需加入缓冲剂控制溶液需加入缓冲剂控制溶液pH.缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制:合适的缓冲合适的缓冲pH范围范围:pHpKa足够的缓冲能力足够的缓冲能力:缓冲物质浓度计算缓冲物质浓度计算 不干扰金属离子的测定不干扰金属离子的测定:例例:滴定滴定Pb2+,六次甲基四胺缓冲溶液六次甲基四胺缓冲溶液.滴定滴定Zn2+,氨性缓冲溶液氨性缓冲溶液,c(NH3)不能太大,不能太大,否则辅助配位效应就可能变成主要影响因素。否则辅助配位效应就可能变成主要影响因素。44第四节第四节 滴定曲线滴定曲线 M+Y=MYspsp时
16、:时:故:故:或:或:YM45滴定突跃的计算滴定突跃的计算 sp前前,按剩余按剩余M 浓度计浓度计.例如例如,-0.1时,时,sp后后,按过量按过量Y 浓度计浓度计.例如例如,+0.1时,时,M =0.1%csp(M)即:即:pM =3.0+pcsp(M)46 0.02000 molL-1EDTA滴定滴定20.00 mL同同浓度的度的Zn2 10.6 105.0 21.00 3.29 95.0 19.00 11.6 150.0 30.00 11.9 200.0 40.00 lg K(MY)-3.0 8.90 100.1*20.02 1/2(lg K(MY)+pcsp(M)6.95 100.0*
17、20.00 3.0+pcsp(M)5.00 99.9*19.98 2.55 75.0 15.00 1.70 0.0 0.00 计算式计算式 pM T/%Y(mL)47EDTA滴定同滴定同浓度度Zn2的的滴定曲滴定曲线6.958.905.0048EDTA滴定不同浓度的金属离子滴定不同浓度的金属离子K 一定时一定时,浓度增大浓度增大10倍倍,突跃增加突跃增加 1 个个pM单位单位.c(M)K(MY)=101010-2molL-110-3molL-110-4molL-1T/%推论推论:若溶液中有能与被测定的金属离子起配位作用的配若溶液中有能与被测定的金属离子起配位作用的配位剂,包括缓冲溶液及掩蔽剂就
18、会降低金属离子的浓度,提位剂,包括缓冲溶液及掩蔽剂就会降低金属离子的浓度,提高滴定曲线的起点、致使突跃部分缩短。高滴定曲线的起点、致使突跃部分缩短。49强酸碱滴定?强酸碱滴定?弱酸碱滴定?弱酸碱滴定?不同条件常数的配位体系的滴定曲线不同条件常数的配位体系的滴定曲线K(MY)=1010K(MY)=108K(MY)=105c=0.020 mol/L1.浓度一定时浓度一定时,K 增大增大10倍倍,突跃增突跃增加加 1 个个pM单位单位.2.KMY值越大,突值越大,突跃上限的位置越高,跃上限的位置越高,滴定突跃越大。滴定突跃越大。推论:推论:辅助配位剂、水解效应、酸效应、共存金属离子等各种辅助配位剂、
19、水解效应、酸效应、共存金属离子等各种因素对因素对K KMYMY的大小均会产生影响,在实际工作中应综合考虑各种的大小均会产生影响,在实际工作中应综合考虑各种因素的影响。因素的影响。50结论:结论:滴定曲线突跃范围的长短,取决于滴定曲线突跃范围的长短,取决于:(1)(1)配合物的条件稳定常数配合物的条件稳定常数(2)(2)被滴定金属离子的浓度被滴定金属离子的浓度51第五节第五节 金属指示剂确定终点的方法金属指示剂确定终点的方法 EDTA In+M MIn+M MY+In A色色 B色色要求要求:1)A、B颜色不同颜色不同(合适的合适的pH);2)反应快,可逆性好;)反应快,可逆性好;3)稳定性适当
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- 2016 分析化学 课件 第五 滴定法 武院
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