第六章 络合滴定法.ppt

第六章络合滴定法第一节 第六章络合滴定法6 1概述利用形成络合物的反应进行滴定分析的方法 称为络合滴定法 例如 用AgNO3标准溶液滴定氰化物时 Ag 与CN 络合 形成难离解的 Ag CN 2 络离子 K形 1021 的反应 就可用于络合滴定 反应如下 Ag 十2CN Ag CN 2 当滴定达到计量点时 稍过量的Ag 就与Ag CN 2 反应生成白色的Ag Ag CN 2 沉淀 使溶液变浑浊 而指示终点 Ag Ag CN 2 Ag Ag CN 2 一 配位滴定法 1 反应能定量的进行 即生成的配合物要有足够的稳定性 2 配位反应按一定的反应式定量地进行 即进疏离子与配位剂的反应比恒定不变 这是定量计算的基础 3 反应速度要快 4 要有适当的方法确定滴定的计量点 第六章络合滴定法第一节 能够用于络合滴定的反应 必须具备下列条件 第六章络合滴定法第一节 能够形成无机络合物的反应是很多的 但能用于络合滴定的并不多 这是由于大多数无机络合物的稳定性不高 而且还存在分步络合等缺点 在分析化学中 无机络合剂主要用于干扰物质的掩蔽剂和防止金属离子水解的辅助络合剂等 直到四十年代 随着生产的不断发展和科学技术水平的提高 有机络合剂在分析化学中得到了日益广泛的应用 从而推动了络合滴定的迅速发展 氨羧络合剂 是一类含有氨基二乙酸基团的有机化合物 其分子中含有氨氮和羧氧两种络合能力很强的络合原子 可以和许多金属离子形成环状结构的络合物 二 氨羧配位剂 在络合物滴定中常遇到的氨羧配位剂有以下几种 一 氨三乙酸 二 乙二胺四乙酸 三 环己烷二胺四乙酸 四 二胺四丙酸 五 乙二醇二乙醚二胺四乙酸 六 三乙四胺六乙酸应用有机络合剂 多基配位体 的络合滴定方法 已成为广泛应用的滴定分析方法之一 目前应用最为广泛的有机络合剂是乙二胺四乙酸 简称EDTA 第六章络合滴定法第一讲 第六章络合滴定法第一节 三 乙二胺四乙酸 EDTA 及其钠盐乙二胺四乙酸是含有羧基和氨基的螯合剂 能与许多金属离子形成稳定的螯合物 在化学分析中 它除了用于配位滴定以外 在各种分离 测定方法中 还广泛地用作掩蔽剂 乙二胺四乙酸简称EDTA或EDTA酸 常用H4Y表示 白色晶体 无毒 不吸潮 在水中难溶 在22 时 每100毫升水中能溶解0 02克 难溶于醚和一般有机溶剂 易溶于氨水和NaOH溶液中 生成相应的盐溶液 当H4Y溶解于酸度很高的溶液中 它的两个羧基可再接受H 而形成H6Y2 这样EDTA就相当于六元酸 有六级离解平衡 Ka1Ka2Ka3Ka4Ka5Ka610 0 9010 1 6010 2 0010 2 6710 6 1610 10 26由于EDTA酸在水中的溶解度小 通常将其制成二钠盐 一般也称EDTA或EDTA二钠盐 常以Na2H2Y 2H2O形式表示 第六章络合滴定法第一节 EDTA二钠盐的溶解度较大 在22 时 每100毫升水中可镕解11 1克 此溶液的浓度约为0 3moL L 1 由于EDTA二钠盐水溶液中主要是H2Y2 所以溶液的pH值接近于1 2 pKa4 pKa5 4 42 在任何水溶液中 EDTA总是以H6Y2 H5Y H4Y H3Y H2Y2 HY3 和Y4 等7种型体存在 它们的分布系数与溶液pH的关系如图6 1所示 从图6 1可以看出 在不同pH值时 EDTA的主要存在型体如下 第六章络合滴定法第一节 图6 1EDTA各型体的分布曲线 第六章络合滴定法第一节 H6Y2 H H5Y H5Y H H4YH4YH H3Y H3Y H H2Y2 H2Y2 H HY3 HY3 H Y4 pH主要存在型体 0 9H6Y2 0 9 1 6H5Y 1 6 2 16H4Y2 16 2 67H3Y 2 67 6 16H2Y2 6 16 10 2HY3 10 2主要Y4 12几乎全部Y4 第六章络合滴定法第一节 在这七种型体中 只有Y4 能与金属离子直接络合 溶液的酸度越低 Y4 的分布分数就越大 因此 EDTA在碱性溶液中络合能力较强 由于EDTA的阴离子Y4 的结构具有两个氨基和四个羧基 所以它既可作为四基配位体 也可作为六基配位体 因此 在周期表中绝大多数的金属离子均能与EDTA形成多个五元环 所以比较稳定 在一般情况下 这些螯合物部是1 1络合物 只有Zr 和Mo 与之形成2 1的络合物 金属离子与EDTA的作用 其构型如图6 2所示 第六章络合滴定法第一节 四 金属离子 EDTA络合物的特点 第六章络合滴定法第一节 图6 2EDTA Co III 螯合物的立体结构 EDTA与金属离子形成的络合物具有下列特点 1 配位能力强 络合广泛 2 配位比较简单 多为1 13 络合物大多为五个五元环的螯合物 此类配合物非常稳定 4 酸度较高时 一些金属离子可与EDTA形成MHY或MOHY 这两种形式的配合物大多不稳定 一般忽略不计 5 EDTA与金属离子配合物多数带有电荷 水溶性好 络合物的颜色主要决定于金属离子的颜色 即无色的金属离子与EDTA络合 则形成无色的螯合物 有色的金属离子与EDTA络合物时 一股则形成颜色更深的螯合物 如 NiY2 CuY2 CoY2 MnY2 CrY FeY 蓝色深蓝紫红紫红深紫黄6 多数金属离子与EDTA配位反应速度很快 第六章络合滴定法第一节 我们在络合滴定过程中 往往并不是单一的反应 而是比较复杂的络合平衡体系 在一定条件和一定反应组分比下 络合平衡不仅要受到温度和该溶液离子强度的影响 而且也与某些离子和分子的存在有关 这些离子和分子 往往要干扰主反应的进行 以致使反应物和反应产物的平衡浓度降低 第六章络合滴定法第二节 6 2络合滴定中的副反应和条件形成常数 一 络合滴定中的副反应和副反应系数能引起副反应 除主反应以外的反应 统称为副反应 的物质有 H OH 待测试样中共存的其他金属离子 以及为控制pH值或掩蔽某些干扰组分时而加入的掩蔽剂或其他辅助络合剂等 由于它们的存在 必然会伴随一系列副反应发生 其中M及Y的各种副反应不利于主反应的进行 而生成MY的副反应则有利于主反应的进行 第六章络合滴定法第二节 第六章络合滴定法第二节 一 滴定剂的副反应和副反应系数1 酸效应和酸效应系数 酸度的影响 H 与Y4 离子的副反应对主反应的影响 或由于H 的存在 使络合体Y参加主反应能力降低的现象称为酸效应 也叫pH效应 在一定情况酸效应不一定是有害因素 当提高酸度使干扰离子与Y的络合物能力降至很低 从而提高滴定的选择性 此时酸效应就成为有利的因素 酸效应的大小 可以用该酸度下 酸效应系数 Y H 来衡量 第六章络合滴定法第二节 Y H cY Y Y Y cY Y H 1 YcY表示络合反应达平衡时 未与M络合的EDTA的总浓度为 cY Y HY H2Y H3Y H6Y 可见 在副反应中Y型体的分布分数 Y与酸效应系数 Y H 成倒数关系 酸效应系数 Y H 的计算 根据多元酸有关型体分布分数的计算公式计算 Y H cY Y Y HY H2Y H3Y H6Y Y 1 H Ka6 H 2 Ka5Ka6 H 3 Ka4Ka5Ka6 H 4 Ka3Ka4Ka5Ka6 H 5 Ka2Ka3Ka4Ka5Ka6 H 6 Ka1Ka2Ka3Ka4Ka5Ka6 第六章络合滴定法第二节 可见 Y H 只与溶液中 H 有关 是H 浓度的函数 酸度越高 Y H 越大 酸效应越严重 2 配位效应和配位效应系数 其他配位剂的影响 另一种配位剂与M离子的副反应对主反应的影响称为配位效应 采取与酸效应类似的处理办法 求得络合效应系数 M L CM M 1 i L I M L M CM 第六章络合滴定法第二节 由配位反应的平衡关系和配合物的逐级形成常数可知 M L CM M 1 i L n 1 K1 L K1K2 L 2 K1K2 Kn L n 1 1 L 2 L 2 n L n 第六章络合滴定法第二节 上式表明 M L 其数值大于1 等于1 M L 越大 配位效应越强 副反应越严重 M L 1时 金属离子无副反应 3 EDTA配合物的条件稳定常数在配位滴定中 实际的滴定反应比较复杂 除了主反应 还伴有酸效应 配位效应 干扰离子效应等 需要综合考虑 设未参加主反应的M离子总浓度为CM Y的总浓度为CY 生成的MY MHY MOH的总浓度为CMY 反应平衡时可得到条件稳定常数K MYK MY CMY CMCY由以上讨论可知CM M M L CY Y Y H MHY和MOHY可以忽略则CMY MY 第六章络合滴定法第二节 代入上式可得K MY CMY CMCY MY M M L Y Y H KMY M L Y H 取对数可得 第六章络合滴定法第二节 lgK MY lgKMY lg M L lg Y H 在一定条件下 M L 和 Y H 为定值 则K MY为常数 例1计算PH 2 00和PH 5 00时 ZnY的条件稳定常数 已知lgKZnY 16 50 第六章络合滴定法第二节 解 查表可知PH 2 00时 lg Y H 13 51PH 5 00时 lg Y H 6 45根据公式可得 PH 2 00时 lgK ZnY 16 50 13 51 2 99PH 5 00时 lgK ZnY 16 50 6 45 10 05 例2计算PH 4 50的5 0 10 2mol LAlY溶液中 游离F 的浓度为1 0 10 2mol L时 AlY的条件稳定常数 已知 AlF6 1 1 4 106 2 1 4 1011 3 1 0 1015 4 5 6 1017 5 2 3 1019 6 6 9 1019lgKAlY 16 30 第六章络合滴定法第二节 解 查表可知 PH