络合滴定法第七章-课件.ppt
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- 络合 滴定法 第七 课件
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1、第七章第七章络合滴定法络合滴定法7.1概述概述7.2溶液中各级络合物型体的分布溶液中各级络合物型体的分布7.3络合滴定中的副反应和条件形成常数络合滴定中的副反应和条件形成常数7.4EDTA滴定曲线及其影响因素滴定曲线及其影响因素7.5络合滴定指示剂络合滴定指示剂7.6终点误差和准确滴定的条件终点误差和准确滴定的条件7.7提高络合滴定选择性的方法提高络合滴定选择性的方法7.8络合滴定的方式和应用络合滴定的方式和应用化学与制药工程学院化学与制药工程学院 7.1概概述述一、络合滴定法:以络合反应为基础的滴定分析方法称为络合滴定法。分析化学中广泛使用各种类型的络合物分析化学中广泛使用各种类型的络合物沉
2、淀剂沉淀剂掩蔽剂掩蔽剂显色剂显色剂滴定剂滴定剂例如,例如,8-羟基喹啉与镁离子生成螯合物沉淀:羟基喹啉与镁离子生成螯合物沉淀:Mg(H2O)62+NOH2NONOMgOHHOHH+2 H+4 H2O例如,用例如,用KCN掩蔽掩蔽Zn2+,消除其对,消除其对EDTA滴定滴定Pb2+的干扰。的干扰。242Zn(CN)CN4Zn3Fe2+3NN+NNFe2+桔红色桔红色 max=508nm邻二氮菲例如,邻二氮菲显色分光光度法测定铁:例如,邻二氮菲显色分光光度法测定铁:例如:例如:EDTA络合滴定络合滴定法测定水的硬度所形成的法测定水的硬度所形成的Ca2+-EDTA络合物。络合物。CCNCCOOOOC
3、H2CH2CH2COOCCH2NOOCaH2H2分析化学中的络合物分析化学中的络合物简单配体络合物简单配体络合物243)Cu(NH螯合物螯合物CC NCCOOOOCH2CH2CH2COOCCH2NOOCaH2H2多核络合物多核络合物(H2O)4FeOHOHFe(H2O)44+1、EDTAethylenediaminetetraaceticacid)在水溶液中,其以双偶极离子存在。HOOCH2CNHCH2COO-CH2COOHNHCH2CH2-OOCH2C+酸性酸性配位性质配位性质溶解度溶解度2、EDTA性质性质H6Y2+H5Y+H4YH3Y-H2Y2-HY3-Y4-pKa1=0.9pKa2=1
4、.6pKa3=2.07pKa4=2.75pKa5=6.24pKa6=10.34HOOCH2CNHCH2COO-CH2COOHNHCH2CH2-OOCH2C+H2Y 2-HY 3-Y 4-H4YH3Y-H5Y+H6Y 2+配位性质配位性质EDTA有有6个配位基个配位基HOOCH2CNHCH2COO-CH2COOHNHCH2CH2-OOCH2C+2个氨氮配位原子个氨氮配位原子N.4个羧氧配位原子个羧氧配位原子OCO.CC NCCOOOOCH2CH2CH2COOCCH2NOOCaH2H2溶解度型体型体溶解度溶解度(22C)H4Y0.2g/LNa2H2Y111g/L,0.3mol/L二钠盐:结构:HO
5、OC-CH2 CH2-COONa N-CH2-CH2-N NaOOC-CH2 CH2-COOH 特点:二钠盐在水溶液中溶解度较大。二钠盐在水溶液中主要存在型体是H2Y2-。H+=10-4.42 PH=4.4254aaKK 广泛,EDTA几乎能与所有的金属离子形成络合物;稳定,lgK 15;络合比简单,一般为1:1;络合反应速度快,水溶性好;EDTA与无色的金属离子形成无色的络合物,与有色 金属离子形成颜色更深的络合物 如NiY2-(蓝色)、CuY2-(深蓝)、MnY2-(紫红)。3、络合滴定中的主要矛盾应用的广泛性与选择性的矛盾;滴定过程中酸度的控制。一、络合物的形成常数一、络合物的形成常数
6、1、ML(1:1)M+Y MYYMMYK形MYYMK离离形KK/12、MLn型YMMYK形MYYMK离离形KK/11/1nLMMLkk12/12nLMLMLkk1/11kkLMLMLnnnMLn-1+L MLn ML+L ML2M +L ML k1,k2,kn叫逐级形成常数(Stepwisecomplexformation)逐级形成常数的乘积叫累积形成常数。1=k1 则 ML=1 ML 2=k1 k2 则 ML2=2 ML2 n=k1 k2kn 则 MLn=n MLn n叫总形成常数。MLML1KLMLML1-iiiK 逐级络合逐级络合稳定常数稳定常数离解常数离解常数累积稳定常数累积稳定常数M
7、 +L MLMLi-1 +L MLiMLn-1 +L MLnLMLML1-nnnK 11KKniinKK11nKK1111KijjiK1niinK13、质子络合物:、质子络合物:B+nH+=HnB逐级质子化逐级质子化(Stepwiseprotonation)BHHBH-1nnn 二、溶液中各级络合物型体的分布二、溶液中各级络合物型体的分布 物料平衡:cM=M+1 ML+2 ML2+n MLn cM=M+ML+ML2+MLnMLi=icM=i MLi nnMLLLcMM110221nnMLLLLcMLML112211 nnnnMnnLLLLcMLMLn1221 重要公式重要公式与酸的分布分数有何
8、异同?Cu(NH3)2+Cu(NH3)22+Cu(NH3)32+Cu2+Cu(NH3)42+4.1 3.5 2.9 2.1lgK1-4分布分数分布分数例1:在浓度为0.1molL-1AgNO3溶液中,加入NH3至游离NH3的浓度为0.1molL-1,求溶液中Ag+各型体的浓度为多少?主要存在型体是什么?已知:1 2.4103,21.7107解:2323111gNHNHcAgAM2323131331)()(gNHNHNHcNHAgNHAM2323123223231)(gNHNHNHcNHAgNHAM(例例2:已知乙二胺(已知乙二胺(L)与与Ag+形成的络合物形成的络合物lg 1和和lg 2分别为
9、分别为4.7,7.7。AgL2为主要型体时的为主要型体时的pL范围是多少?范围是多少?解:解:7.4lglg11K0.37.47.7lglglg122KKAgL2存在的主要范围存在的主要范围0.3lgpL2K0.00.20.40.60.81.00123456pL分布系数lgK1lgK2当当AgL为最大值时的为最大值时的pL为多少?为多少?85.30.320.37.4lg2lglgpL221KKKAgL最大时,最大时,0.00.20.40.60.81.00123456pL分布系数lgK1lgK2 7.3络合络合滴定中的副反应和条件形成常数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
10、应系数一、络合滴定中的副反应和副反应系数 M+YMY主反应主反应OH-LM(OH)M(OH)n共存离子效应水解效应MLMLn络合效应H+NHYH6YNY酸效应OH-H+MHYMOHY副反应+Y HYH6YNY.H+NMYM主反应产物主反应产物副反应产物副反应产物游离态游离态CY的存在形式的存在形式滴定剂滴定剂 Y Y YY (1)酸效应酸效应 滴定剂Y与H+的副反应称为酸效应。它对主反应的影响程度的大小用酸效应系数 来量度。YYYHYHHYYYYHY1)(62 naaanaaaaaaKKKKKKHKKHKHHY2121421516)(1)HY()(HYiiH1Y(H)可见,H+越大,越大,ED
11、TA的酸效应越严重,游离Y也越小,其参与主反应的能力也越低,对MY的形成越不利。当 时,表明EDTA此时全部以Y4-型体存在,即未发生酸效应。(只有在pH12时才有可能)(HY1)(HYlg Y(H)计算计算pH=5.00时时NH3的酸效应系数。的酸效应系数。pH=5.00时时EDTA的酸效应系数。的酸效应系数。p213(2)共存离子效应共存离子效应 由共存离子N与Y的副反应对主反应的影响,叫共存离子效应。其影响程度用共存离子效应系数 表示。NK1NYYNYY)N(Y)()()()()(121nnNYNYNYNY)(NY)(NY 游离N的浓度越大,NY络合物的KNY越大,越大,N对主反应的影响
12、越严重。如果溶液中有多种离子共存,则共存离子效应系数的大小由其中影响最大的一种或少数几种决定:(3)EDTA的总副反应系数的总副反应系数)N(Y)H(Y)N(Y)H(YYYYNYYYYHYHHYYYNYYHYHHYYY16262 例:某溶液中含有EDTA、Pb2+和(1)Ca2+,(2)Mg2+,浓度均为0.010molL-1。在pH5.0时,对于EDTA与Pb2+的主反应,计算两种情况下的 和YYlg解:解:课本课本p215主反应产物主反应产物 游离态游离态MM的存在形式的存在形式L1,L2缓冲液缓冲液辅助络合剂辅助络合剂掩蔽剂掩蔽剂副反应产物副反应产物M(OH)M(OH)m M +Y MY
13、OH-L1L2ML1ML1nML2ML2n (1)M的络合效应和络合效应系数的络合效应和络合效应系数 由M与L发生络合反应对主反应的影响,叫络合效应。其影响程度的大小用络合效应系数表示。对于一定的络合剂,络合效应系数是溶液中游离配位体浓度L的函数。L越大,越大,M的络合效应越严重,M也越小,对主反应的影响越大。nnMMLMLMLMMMLLLnLM12212)()(LM有副反应存在时,M各型体的平衡浓度的计算)L(M1 MMM0)L(MM/MMM)0()(inMLLMiiMLinnnLMML (2)金属离子的水解效应和水解效应系数金属离子的水解效应和水解效应系数 金属离子因水解而引起的副反应,叫
14、水解效应。水解程度的大小用水解效应系数 来量度。)()()()(2MOHMOHMOHMMOHMn nn221OHOHOH1 n21、)(OHM iiOH1M(OH)式中 分别是金属离子氢氧基络合物的各级累积形成常数。溶液的酸度越低,M离子的水解效应越严重。(3)金属离子的总副反应系数金属离子的总副反应系数)OH(M)L(M)OH(M)L(MM1M例例1.计算pH=11,NH3=0.1 molL-1时的 已知Zn(NH3)42+的14:102.27、104.61、107.01、109.06。6.54.51.5101010Zn1.543423231)NH(Zn10NHNHNH13 Znlg4.5)
15、()(10,4.5lgOHZnOHZn例例2、计算、计算pH=9.0,CNH3=0.10molL-1时的时的lg Zn6.5lgZn3、络合物MY的副反应和副反应系数MY (pH11,一般不考虑)+MOH-LM(OH)M(OH)mMLMLn.MYM(OH)Y MHYOH-H+Y HYH6YNY.H+NMYMYKYM)(MYKM(OH)M(L)MY(H)Y(N)YMY(H)MY(OH)MY 在一定的反应条件下,副反应系数均为定值,此时KMY即为常数。当反应条件改变时,各副反应系数也发生相应的变化,KMY也随之改变。一般情况下,K MY KMY。YMMYYMMYYMMYYM)(MYKK条件形成常数
16、:条件形成常数:MYYMlglglglglgKK例例计算计算0.10molL-1NH3-0.10molL-1NH4Cl溶液溶液中中ZnY的的lgKZnY。1.543423231)NH(Zn10NHNHNH13 26.9lg43ClNHNHappHccK解:01.1lg)(HY查表2.0lg)(OHZn1.5lgZnYZnZnYZnYKKlglglglg39.1001.110.550.16lgZnYK小结小结:一、一、EDTA的副反应系数的副反应系数1、酸效应系数 EDTA在不同pH时的 列入附录中,计算时可查表得到。2、共存离子效应:3、EDTA的总副反应系数:naaanaaaaaaKKKKK
17、KHKKHKHHY2121421516)(lg1)(NKNYNY)()()()(1NYHYNYHYY二、金属离子的副反应系数二、金属离子的副反应系数:1、络合效应系数:2、水解效应系数:3、金属离子的总副反应系数:三、条件形成常数三、条件形成常数:作业:nnLLLLM1221)(nnOHMOHOHOH1221)()()()()(1OHMLMOHMLMMYMMYMYKKlglglglg024681012050100150200滴定百分数%pH强酸滴定弱碱(强碱滴定弱酸)强酸滴定弱碱(强碱滴定弱酸)滴定反应滴定反应HAHA-WaKKKt络合滴定络合滴定滴定反应滴定反应MYYMMYtKK络合滴定与酸
18、碱滴定比较络合滴定与酸碱滴定比较、滴定过程分析:以0.02000mol/LEDTA(CY)标准溶液滴定等浓度的Zn2+为例.设锌溶液的体积VZn=20.00ml,加入EDTA的体积 为VY。滴定过程在pH=9.00的氨性缓冲溶液中进行,在计量点附近游离氨的浓度为0.10mol/L。一、滴定反应一、滴定反应M+Y=MYYMMYMYt KK 12.10110MYMYKKYMZn(NH3)4H6YZn2+Y=ZnYpM=-lgMpM=-lgMpY=-lgYpY=-lgYpC=-lgC定义:1、滴定前 Zn=CZn=0.02 molL-1 pZn=1.70 2、滴定开始至计量点前ZnYZnYZnZnc
19、VVVV3、化学计量点 Znsp=Ysp ZnYsp cZn,sp =c Zn/206.6)12.1000.2()lg(/21,21,2,ZnYspZnspZnYspZnspZnYZnZnYZnYppZnZnspspZnKcKcKc思考:思考:Msp是否等于是否等于Ysp?pMsp是否等于是否等于pYsp?4、计量点后)()(YYZnYZnlgZnZnZnVVVKVVVKVVVVVVKccZnZnYZnZnYYZnZnYYZnYYVZnpZnZnYZnY12.10lg12.10pZnmL,00.4012.700.312.10pZnmL,02.2020.00)-(40.0020.00YYVV若设
20、滴定阶段滴定阶段体系体系M计算式计算式滴定前滴定前M化学计量点前化学计量点前MY+M按剩余的按剩余的M计算计算化学计量点化学计量点MY化学计量点后化学计量点后MY+YMYsp,M MKCsp0MMCMYMMYYYMY MKCKMMCMYYM0McVVV、滴定突跃:在计量点前后相对误差为0.1%的范围内,pM发生突跃,称为络合滴定的PM突跃范围。EDTA 滴定Zn2+的滴定突跃5.007.12、滴定曲线:由V为横坐标,以pM为纵坐标作图。H+NH4+Zn2+YZnYOH-NH3H+例例题:题:用用0.020mol/LEDTA滴定同浓度的滴定同浓度的Zn2+。若溶液。若溶液的的pH=9.0,CNH
21、3=0.20mol/L,计算化学计量点的,计算化学计量点的pZnsp,pZnsp,pYsp,及及pYsp。)()(n3NHZnOHZnZ)(HYYLmolHKKCNHaaNH/07179.033根据分布分数公式计算得 43423231)(13NHNHNHNHZnYMMYMYKKlglglglg化学计量点时化学计量点时 Znsp=Ysp ZnYsp cZn,sp =c Zn/2)lg(/,21,2,ZnYspZnspZnYspZnspZnYZnZnYZnYppZnZnspspZnKcKcKcEt=-0.1%epMepCY M,余余当条件稳定常数足够大时,络合物的离解可以忽略,30.3,102%1
22、.0 M MMMepCCC余余3.30pepMpCM 计量点前,与待滴计量点前,与待滴定物浓度有关定物浓度有关 1lglglglgl0g1003pepMYMYMYYMKKMYKEt=+0.1%,MYYMY MK 计量点后,与条计量点后,与条件稳定常数有关件稳定常数有关30.6lg)30.3()3lgMMYMMYpCKpCK(滴定突跃(1)lgKMY的影响:的影响:KMY增大增大10倍,倍,lgKMY增加增加1,滴定突跃增加一个单位。滴定突跃增加一个单位。024681012050100150200滴定百分数%pMlgK10864(2 2)CM的影响:的影响:CM增大增大1010倍,滴定突跃增加一
23、个单位。倍,滴定突跃增加一个单位。024681012050100150200滴定百分数%pMCM mol/L2.010-52.010-42.010-32.010-2lgK=10结论:结论:为了保证在某些副反应存在时,主反应能够进行完全,合理地选择并控制适宜的滴定条件(主要是酸度和络合剂的浓度)十分重要。这样才能有效地减小 和 ,从而获得较大的KMY,在CM一定时,可以使滴定突跃增大。YM7.5络合滴定指示剂络合滴定指示剂一、金属指示剂的作用原理:1、金属指示剂:能与金属离子络合,并由于络合和离解作用而产生明显颜色的改变,以指示被滴定的金属离子在计量点附近浓度变化的一种指示剂,称为金属指示剂。是
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