《分析化学》第八章 配位滴定法.ppt
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1、第八章第八章 配位滴定法配位滴定法vv第一节第一节第一节第一节 EDTAEDTA及其配合物及其配合物及其配合物及其配合物vv第二节第二节第二节第二节 配位平衡配位平衡配位平衡配位平衡vv第三节第三节第三节第三节 配位滴定条件的选择配位滴定条件的选择配位滴定条件的选择配位滴定条件的选择vv第四节第四节第四节第四节 金属指示剂金属指示剂金属指示剂金属指示剂vv第五节第五节第五节第五节 滴定液滴定液滴定液滴定液vv第六节第六节第六节第六节 应用实例应用实例应用实例应用实例2023/4/51第八章第八章 配位滴定法配位滴定法vv配位滴定法(配位滴定法(配位滴定法(配位滴定法(coordinate ti
2、trationcoordinate titration):是以生成配位化合物反应为基础的滴定分析方法是以生成配位化合物反应为基础的滴定分析方法是以生成配位化合物反应为基础的滴定分析方法是以生成配位化合物反应为基础的滴定分析方法vv用于配位滴定的反应必须具备下述条件:用于配位滴定的反应必须具备下述条件:用于配位滴定的反应必须具备下述条件:用于配位滴定的反应必须具备下述条件:1 1、配位反应要进行完全,形成的配合物要稳定。、配位反应要进行完全,形成的配合物要稳定。、配位反应要进行完全,形成的配合物要稳定。、配位反应要进行完全,形成的配合物要稳定。2 2、配位反应要按一定化学反应式定量地进行。、配位
3、反应要按一定化学反应式定量地进行。、配位反应要按一定化学反应式定量地进行。、配位反应要按一定化学反应式定量地进行。3 3、反应必须迅速。、反应必须迅速。、反应必须迅速。、反应必须迅速。4 4、要有适当的方法确定滴定终点。、要有适当的方法确定滴定终点。、要有适当的方法确定滴定终点。、要有适当的方法确定滴定终点。2023/4/52第八章第八章 配位滴定法配位滴定法vv配位剂种类:配位剂种类:无机配位剂:形成分级配合物,简单、不无机配位剂:形成分级配合物,简单、不稳定稳定有机配位剂:形成低配位比的螯合物,复有机配位剂:形成低配位比的螯合物,复杂而稳定杂而稳定 vv常用有机氨羧配位剂常用有机氨羧配位剂
4、 乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸2023/4/53第一节第一节 EDTA及其配合物及其配合物vv一、一、EDTA的结构与性质的结构与性质vv二、二、EDTA在溶液中的离解平衡在溶液中的离解平衡vv三、三、EDTA与金属离子形成配合物的特与金属离子形成配合物的特点点2023/4/54一、一、EDTA的结构与性质的结构与性质vvEDTA的结构的结构N NCHCH2 2CHCH2 2N NCHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2C COOOHOH HOOCHHOOCH2 2C C HOHOOOC CHH2 2C C2023/4/55一、一、EDTA的结构与性质的结构与性质vvEDTA的性质的性质EDT
5、A是一种白色粉末状晶体,无臭、无是一种白色粉末状晶体,无臭、无毒,相对分子质量为毒,相对分子质量为292.1;微溶于水,微溶于水,22时时100mL水中可溶水中可溶0.02g,水溶液呈酸性,水溶液呈酸性,pH约为约为2.3;难溶于酸和有机溶剂,易溶于碱。难溶于酸和有机溶剂,易溶于碱。2023/4/56一、一、EDTA的结构与性质的结构与性质vvEDTA的二钠盐的二钠盐通常也称之为通常也称之为EDTA,为白色粉末状晶体,为白色粉末状晶体,无臭、无毒,相对分子质量为无臭、无毒,相对分子质量为372.2;较易;较易溶于水,溶于水,22时时100mL水中可溶解水中可溶解11.1g,饱和溶液的浓度约为饱
6、和溶液的浓度约为0.3mol/L,其,其pH为为4.4。2023/4/57一、一、EDTA的结构与性质的结构与性质N NCHCH2 2CHCH2 2N NCHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2C COO OO -HH+HH+HOOCHHOOCH2 2C C-OOOOC CHH2 2C CHHHH两两个个氨氨氮氮四四个个羧羧氧氧双双极极离离子子H4YHY62+2 2 HH四四元元酸酸六六元元酸酸2023/4/58二、二、EDTA在溶液中的离解平衡在溶液中的离解平衡H6Y2+H+H5Y+H5Y+H+H4Y H3Y-H+H2Y2-H2Y2-H+HY3-HY3-H+Y4-H4Y H+H3Y-H4
7、Y H+H3Y-2023/4/59EDTA各型体分布各型体分布2023/4/510各型体浓度与溶液pH关系vvpH 1 强酸性溶液强酸性溶液 H6Y2+vvpH 2.676.16 主要主要H2Y2-vvpH 10.26碱性溶液碱性溶液 Y4-2023/4/511三、三、EDTA与金属离子形成配与金属离子形成配合物的特点合物的特点vv(1)(1)广泛配位性广泛配位性广泛配位性广泛配位性五元环螯合物五元环螯合物五元环螯合物五元环螯合物稳定稳定稳定稳定vv(2)(2)具具具具6 6个配位原子,与金属离子多形成个配位原子,与金属离子多形成个配位原子,与金属离子多形成个配位原子,与金属离子多形成1 1:
8、1 1配合物配合物配合物配合物vv(3)(3)配位反应迅速配位反应迅速配位反应迅速配位反应迅速vv(4)(4)大多数配合物可溶于水大多数配合物可溶于水大多数配合物可溶于水大多数配合物可溶于水vv(5)(5)与无色金属离子形成的配合物无色,与有色金属与无色金属离子形成的配合物无色,与有色金属与无色金属离子形成的配合物无色,与有色金属与无色金属离子形成的配合物无色,与有色金属离子形成的配合物颜色更深离子形成的配合物颜色更深离子形成的配合物颜色更深离子形成的配合物颜色更深2023/4/512第二节第二节 配位平衡配位平衡vv一、一、配合物的稳定常数配合物的稳定常数vv二、二、配位滴定中的副反应及副反
9、应系数配位滴定中的副反应及副反应系数vv三、条件稳定常数三、条件稳定常数2023/4/513一、一、配合物的稳定常数配合物的稳定常数vv金属离子与金属离子与EDTA的反应通式为的反应通式为 KMY为一定温度时,金属离子为一定温度时,金属离子EDTA配合配合物的稳定常数物的稳定常数M+YMYYMMYKMYMY=2023/4/514二、二、配位滴定中的副反应及副配位滴定中的副反应及副反应系数反应系数M +YMY主反应主反应副反应副反应HH +HHY YHH2 2Y YHH6 6Y YL LOO HH -MML LMML L2 2MML Ln nMM OOHHMM(OOHH)2 2MM(OOHH)n
10、 nN NN N Y YMM HHY YMM(OHOH)Y YOO HH -HH +配位配位配位配位效应效应效应效应水解水解水解水解效应效应效应效应酸效应酸效应酸效应酸效应干扰离干扰离干扰离干扰离子效应子效应子效应子效应混合配混合配混合配混合配位效应位效应位效应位效应2023/4/515(一)酸效应和酸效应系数(一)酸效应和酸效应系数vv酸效应酸效应由于存在由于存在H+使配位体参加主反应能力降低使配位体参加主反应能力降低的现象称为酸效应(的现象称为酸效应(acid effect)酸酸效效应应引引起起的的副副反反 应应主主反反应应M+YMYH+HYH2 2YH6 6YH+H+H+2023/4/5
11、16(一)酸效应和酸效应系数(一)酸效应和酸效应系数vv酸效应系数(酸效应系数(acid effect coefficient)它等于末参加配位反应的它等于末参加配位反应的EDTA各种型体各种型体总浓度与游离配位剂总浓度与游离配位剂Y 的平衡浓度之比,的平衡浓度之比,其数学表达式为:其数学表达式为:YY)HH(Y Y=a aYHYHYHYHYHHYYY6 65 54 43 32 2+=2023/4/517(一)酸效应和酸效应系数(一)酸效应和酸效应系数没有酸效应。没有酸效应。有酸效应有酸效应,YY1Y(H)Y(H)a a,YY,1)HH(Y Y a a越大,酸效应对主反应的影响越大越大,酸效应
12、对主反应的影响越大Y(H)Y(H)a a结论结论2023/4/518(二)配位效应和配位效应系数(二)配位效应和配位效应系数vv配位效应:配位效应:由由于于其其他他配配位位剂剂存存在在使使金金属属离离子子参参加加主主反反应能力降低的现象应能力降低的现象主反应主反应MM +Y YMMY YL LMM L LMML L2 2MML Ln nL LL LL L辅助配位效应辅助配位效应引起的副反应引起的副反应2023/4/519(二)配位效应和配位效应系数(二)配位效应和配位效应系数vv配位效应系数:配位效应系数:等等于于末末参参加加配配位位反反应应的的金金属属离离子子各各种种型型体体总总浓浓度度与与
13、游游离离的的金金属属离离子子平平衡衡浓浓度度之之比比,其数学表达式为其数学表达式为 MM)L L(MM=a aMLMLMLMMn n2 21 1+=LL2023/4/520(二)配位效应和配位效应系数(二)配位效应和配位效应系数v结论结论 越大,表明其他配越大,表明其他配位剂位剂 L对主反应的影响越大对主反应的影响越大不存在配位效应不存在配位效应,MM,1)L L(MM=a a)L L(MMa a2023/4/521三、条件稳定常数三、条件稳定常数条件稳定常数稳定常数配位反应M +YM YYMMYKMYMY=YMYMKMYMY =2023/4/522三、条件稳定常数三、条件稳定常数越小,条件稳
14、定常数越大,配合物越稳定YY)HH(Y Y=a a MM MM)L L(MM =a a a a)L L(MM)HH(Y YMYMY)L L(MM)HH(Y YMYMYKK MM Y Y MYMY KKa a a aa a a a=a a a a a a a a=)L L(MM)HH(Y YMYMYY YMMlglgKlgKlga a-a a-=M(L)M(L)HH(Y Ya aa a和和2023/4/523三、条件稳定常数三、条件稳定常数vv例例例例:在在在在NHNH3 3-NH-NH4 4C Cl l缓冲溶液中缓冲溶液中缓冲溶液中缓冲溶液中(pH=9pH=9),),用用用用EDTAEDTA滴
15、定滴定滴定滴定ZnZn2+2+,若若若若NHNH3 3=0.10mol/L=0.10mol/L,并避免生成并避免生成并避免生成并避免生成Zn(OH)Zn(OH)2 2沉沉沉沉淀,计算此条件下的淀,计算此条件下的淀,计算此条件下的淀,计算此条件下的lgKlgKZnYZnY 。4949.5 5lglg4 4)NHNH(ZnZn3 3=a a a a解解)HH(Y Y)NHNH(ZnZnZnYZnY ZnYZnYlglgKlgKlg4 43 3a a-a a-=QQ28.1lg109)(2828.1 1)(=HHY YHHY YpHa aa a50.16lg=ZnYZnYK查表查表73.928.14
16、9.550.16lg=-=ZnYZnYK所以所以2023/4/524第三节第三节 配位滴定条件的选择配位滴定条件的选择vv金属离子金属离子M能被能被EDTA准确滴定的主要准确滴定的主要条件是:条件是:6 MYMYMMKclg L/mol100.1c2 2MM-=8 MYMYKlg 若若 则则 才能被准确滴定才能被准确滴定 2023/4/525第三节第三节 配位滴定条件的选择配位滴定条件的选择vv一、一、酸度的选择酸度的选择vv二、二、掩蔽与解蔽掩蔽与解蔽2023/4/526一、一、酸度的选择酸度的选择vv1)最高允许酸度(最低)最高允许酸度(最低pH)求出酸效应系数,从表中查出对应的求出酸效应
17、系数,从表中查出对应的pH,即是最高酸度即是最高酸度 2023/4/527一、一、酸度的选择酸度的选择vv练习练习1求用求用EDTA滴定液滴定液(0.02000mol/L)滴定滴定同浓度的同浓度的Fe3+溶液的最低溶液的最低pH。1010.2525KKlglgFeYFeY=求出酸效应系数求出酸效应系数从从表表中中查查出出对对应应的的pH,即是最高酸度,即是最高酸度 解解10.17810.258KlglgFeYFeY)HH(Y Y=-=-=a a0.1pH=2023/4/528一、一、酸度的选择酸度的选择vv练习练习2假设假设假设假设MgMg2+2+和和和和EDTAEDTA的浓度皆为的浓度皆为的
18、浓度皆为的浓度皆为0.01mol/L0.01mol/L,在,在,在,在pH6pH6时条件稳定常数时条件稳定常数时条件稳定常数时条件稳定常数KKMYMY为多少?说明此为多少?说明此为多少?说明此为多少?说明此pHpH值值值值条件下能否用条件下能否用条件下能否用条件下能否用EDTAEDTA标液准确滴定标液准确滴定标液准确滴定标液准确滴定MgMg2+2+?若不能?若不能?若不能?若不能滴定,求其允许的最高酸度?滴定,求其允许的最高酸度?滴定,求其允许的最高酸度?滴定,求其允许的最高酸度?6969.8 8lglg=MgYMgYK K已知已知已知已知6 6=pHpH6363.4 4lglg)(=HHY
19、Ya a a a+2 2MgMg无法准确滴定无法准确滴定无法准确滴定无法准确滴定 -=8 86363.4 46969.8 8lglg K KMgYMgYQQQQ应满足应满足应满足应满足7 7.9 9=小小小小pHpH6969.0 08 8lglglglg=-)(K KMgYMgYHHY Ya a a a解解2023/4/529一、一、酸度的选择酸度的选择低于最低酸度时:低于最低酸度时:n nMM)MOHMOH(spspcKOH-pOH14pH-=a a%TEK MYMYOHOHMM,)(vv2)最低允许酸度)最低允许酸度2023/4/530一、一、酸度的选择酸度的选择vv应用应用酸效应会影响配
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