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1、第7章配位滴定法曹騁廣州中醫(yī)藥大學分析教研室配位滴定反應必須具備的條件:1、反應定量進行2、生成的配合物有足夠的穩(wěn)定性CMKMY′≥1063、反應迅速,有適當?shù)姆椒ù_定終點§1概述配位滴定法:以配位反應為基礎的滴定分析分析方法一、EDTA的性質及其配合物一、乙二胺四乙酸的性質與離解在酸性溶液中形成六元酸H6Y2+各種形式的分布與pH有關,只有Y4-才與金屬離子生成配合物EDTA常用H4Y表示,難溶于水和一般有機溶劑,易溶于堿液,生成相應的鹽,故商品常為乙二胺四乙酸二鈉鹽,簡寫為Na2H2Y·2H2O。其在水中溶解度大,也稱為EDTA。實驗室中使用的均
2、為Na2H2Y配成的溶液EDTA配合物的特點:?多數(shù)反應快,少數(shù)慢(如Al3+)?與多種無色金屬離子形成無色配合物,與有色金屬離子形成顏色更深的配合物,能溶于水?定量(按1:1配位)?穩(wěn)定(五元環(huán)或六元環(huán)螯合物)§2配位平衡(一)金屬離子與EDTA形成配合物的穩(wěn)定性—穩(wěn)定常數(shù)KMY例:Ca2++Y4-CaY4-常見EDTA配合物的穩(wěn)定常數(shù)的對數(shù)值lgKMY堿金屬離子配合物<堿土金屬離子配合物3、有相應的穩(wěn)定常數(shù)可方便地計算出各級配合物的濃度二、配位反應的副反應系數(shù)及副反應系數(shù)酸效應配位效應1、酸效應Y4-+nH+HnY酸效應系數(shù)[Y']為平衡后所有未與配位的EDTA總濃度[Y4-]為EDTA有效濃度一定pH下,αY(H)一定,其大小可查表。由該表知:pH越小,α越大,酸效應越強,參加主反應的[Y4-]越少。2、配位效應L+MML配位效應系數(shù)αM(L)=引入L的可能原因:(1)為了降低酸效應,引入OH-(2)緩沖劑,如NH3·H2O-NH4Cl(3)掩蔽劑,如三乙醇胺,F(xiàn)-結論:當EDTA與金屬離子M配位平衡中存在酸效應和配位效應時,必然降低[Y4、]、[M],使反應的平衡向左移動,導致配合物的離解,MY的穩(wěn)定性下降。3、共存離子效應系數(shù)三、條件穩(wěn)定常數(shù)M+YMYlgK'MY=lgKMY–lgαM(L)–lgαY(H)[Y']=[Y]αY(H)[M']=[M]αM(L)在有副反應下,配位反應進行的程度例題§3配位滴定法原理原理:M+YMY(CV)EDTA=(CV)M一、滴定曲線0.01mol/LEDTA滴定20.00ml0.01mol/LCa2+Ca2++Y=CaY(一)條件穩(wěn)定常數(shù)對滴定突躍的影響配合物的K'MY越大,滴定突躍也越大K'MY由KMY、酸度及αM(L)決定(二)金屬離子濃度對滴定突躍5、的影響CM越大,滴定突躍越大綜合考慮,用EDTA準確金屬離子的條件(滴定誤差約在0.1%以內)CMK'MY≥106二、EDTA滴定條件的選擇(一)準確滴定的條件(二)酸度的控制:控制溶液酸度:允許的最小pH值應使K′C≥106,最大pH值由M(OH)n的溶度積求出。例題三金屬指示劑金屬指示劑:能與金屬離子生成有色配合物的顯色劑,來指示滴定過程中金屬離子濃度的變化。性質:一般為有機弱酸,具有配位劑和酸堿指示劑的性質作用原理:游離指示劑和指示劑金屬離子配合物兩者的顏色有顯著的差別M+InMIn(顏色甲)(顏色乙)MIn+YMY+In(顏色乙)(顏色甲)金屬指6、示劑必備的條件1、指示劑和金屬離子形成的配合物的顏色應有明顯的區(qū)別。3、顯色反應快速、靈敏。如Ca2+與EBT顯色不靈敏。2、MIn應具有足夠的穩(wěn)定性,一般要求K′≥104;且其穩(wěn)定性略低于MY的穩(wěn)定性,KMY′>100KMIn′。1、鉻黑T(EBT)pH<6.3紅色pH>11.6橙色EBT與金屬離子生成的配合物呈紅色,使用的適宜酸度為pH=9-10.5,故常在pH=10的氨-氯化銨緩沖液中滴定??蓽y定的離子有Mg2+,Zn2+,Ca2+,Hg2+等。常用金屬指示劑2、二甲酚橙(XO)簡寫H7In,pH>6.3呈紅色,pH<6.3呈黃色,M-XO為紅紫色7、,故只能在pH<6.3的酸性液中使用常用金屬指示劑3、鈣指示劑應用范圍:pH10~13,滴定Ca2+▼指示劑的封閉現(xiàn)象NIn穩(wěn)定性大于NY的穩(wěn)定性,使達到計量點時不發(fā)生顏色變化。如Al3+、Fe3+解決辦法:掩蔽劑金屬指示劑的使用注意▼每種指示劑都有各自適用的pH范圍?測Mg2+,以EBT為指示劑,加三乙醇胺掩蔽Al3+Al-TEA>AlIn>Al-EDTA?測Ca2+,調pH>12生成Mg(OH)2沉淀,掩蔽Mg2+§6配位滴定的應用一、滴定方法分類1直接滴定法測Mg2+2回滴法測Al3+,配合速度慢,對EBT有封閉作用,Al-Y配合物穩(wěn)定鋅標準溶液(8、ZnSO4)返滴EDTA3置換滴定法測Ca2+,Ca與EBT顯色不靈敏MgY+C
3、有相應的穩(wěn)定常數(shù)可方便地計算出各級配合物的濃度二、配位反應的副反應系數(shù)及副反應系數(shù)酸效應配位效應1、酸效應Y4-+nH+HnY酸效應系數(shù)[Y']為平衡后所有未與配位的EDTA總濃度[Y4-]為EDTA有效濃度一定pH下,αY(H)一定,其大小可查表。由該表知:pH越小,α越大,酸效應越強,參加主反應的[Y4-]越少。2、配位效應L+MML配位效應系數(shù)αM(L)=引入L的可能原因:(1)為了降低酸效應,引入OH-(2)緩沖劑,如NH3·H2O-NH4Cl(3)掩蔽劑,如三乙醇胺,F(xiàn)-結論:當EDTA與金屬離子M配位平衡中存在酸效應和配位效應時,必然降低[Y
4、]、[M],使反應的平衡向左移動,導致配合物的離解,MY的穩(wěn)定性下降。3、共存離子效應系數(shù)三、條件穩(wěn)定常數(shù)M+YMYlgK'MY=lgKMY–lgαM(L)–lgαY(H)[Y']=[Y]αY(H)[M']=[M]αM(L)在有副反應下,配位反應進行的程度例題§3配位滴定法原理原理:M+YMY(CV)EDTA=(CV)M一、滴定曲線0.01mol/LEDTA滴定20.00ml0.01mol/LCa2+Ca2++Y=CaY(一)條件穩(wěn)定常數(shù)對滴定突躍的影響配合物的K'MY越大,滴定突躍也越大K'MY由KMY、酸度及αM(L)決定(二)金屬離子濃度對滴定突躍
5、的影響CM越大,滴定突躍越大綜合考慮,用EDTA準確金屬離子的條件(滴定誤差約在0.1%以內)CMK'MY≥106二、EDTA滴定條件的選擇(一)準確滴定的條件(二)酸度的控制:控制溶液酸度:允許的最小pH值應使K′C≥106,最大pH值由M(OH)n的溶度積求出。例題三金屬指示劑金屬指示劑:能與金屬離子生成有色配合物的顯色劑,來指示滴定過程中金屬離子濃度的變化。性質:一般為有機弱酸,具有配位劑和酸堿指示劑的性質作用原理:游離指示劑和指示劑金屬離子配合物兩者的顏色有顯著的差別M+InMIn(顏色甲)(顏色乙)MIn+YMY+In(顏色乙)(顏色甲)金屬指
6、示劑必備的條件1、指示劑和金屬離子形成的配合物的顏色應有明顯的區(qū)別。3、顯色反應快速、靈敏。如Ca2+與EBT顯色不靈敏。2、MIn應具有足夠的穩(wěn)定性,一般要求K′≥104;且其穩(wěn)定性略低于MY的穩(wěn)定性,KMY′>100KMIn′。1、鉻黑T(EBT)pH<6.3紅色pH>11.6橙色EBT與金屬離子生成的配合物呈紅色,使用的適宜酸度為pH=9-10.5,故常在pH=10的氨-氯化銨緩沖液中滴定??蓽y定的離子有Mg2+,Zn2+,Ca2+,Hg2+等。常用金屬指示劑2、二甲酚橙(XO)簡寫H7In,pH>6.3呈紅色,pH<6.3呈黃色,M-XO為紅紫色
7、,故只能在pH<6.3的酸性液中使用常用金屬指示劑3、鈣指示劑應用范圍:pH10~13,滴定Ca2+▼指示劑的封閉現(xiàn)象NIn穩(wěn)定性大于NY的穩(wěn)定性,使達到計量點時不發(fā)生顏色變化。如Al3+、Fe3+解決辦法:掩蔽劑金屬指示劑的使用注意▼每種指示劑都有各自適用的pH范圍?測Mg2+,以EBT為指示劑,加三乙醇胺掩蔽Al3+Al-TEA>AlIn>Al-EDTA?測Ca2+,調pH>12生成Mg(OH)2沉淀,掩蔽Mg2+§6配位滴定的應用一、滴定方法分類1直接滴定法測Mg2+2回滴法測Al3+,配合速度慢,對EBT有封閉作用,Al-Y配合物穩(wěn)定鋅標準溶液(
8、ZnSO4)返滴EDTA3置換滴定法測Ca2+,Ca與EBT顯色不靈敏MgY+C
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