络合滴定.ppt

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1、第6章 络合平衡和络合滴定法,6.1 常用络合物6.2 络合平衡常数6.3 副反应系数及条件稳定常数6.4 络合滴定基本原理6.5 络合滴定条件 6.6 络合滴定的方式和应用,6.1 常用络合物,络合滴定法：以络合反应为基础的滴定分析方法,简单络合剂:NH3,Cl-,F-（无机配位剂、单基配位体）,Cu2+-NH3 络合物,螯合剂:乙二胺，EDTA等（有机配位剂、多基配位体）,乙二胺-Cu2+,配位滴定必须满足的条件,形成的配合物要相当稳定，否则不易得到明显的滴定终点。在一定条件下，配位数必须固定，即只形成一种配位数的化合物。,EDTA,乙二胺四乙酸(H4Y),乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y

2、),M-EDTA螯合物的立体构型,EDTA 通常与金属离子形成1:1的螯合物多个五元环,1 络合物的稳定常数(K,)M+Y=MY,6.2 络合平衡常数,逐级稳定常数 Ki,M+L=ML,ML+L=ML2,MLn-1+L=MLn,累积稳定常数,2 溶液中各级络合物的分布,ML=1 M L,ML2=2 M L2,MLn=n M Ln,M+L=ML,ML+L=ML2,MLn-1+L=MLn,cM=M+ML+ML2+MLn=M(1+1 L+2 L2+n Ln),分布分数,M=M/cM=1/(1+1L+2L2+nLn),ML=ML/cM=1L/(1+1L+2L2+nLn)=M1L,MLn=MLn/cM=

3、nLn/(1+1L+2L2+nLn)=MnLn,M+Y=MY 主反应,副反应,OH-,L,H+,N,H+,OH-,MOH,MHY,MOHY,NY,HY,M(OH)n,ML,MLn,H6Y,M,Y,MY,6.3副反应系数和条件稳定常数,副反应系数:为未参加主反应组分的浓度X 与平衡浓度X的比值，用表示。,1 副反应系数,M+Y=MY 主反应,副反应,OH-,L,H+,N,H+,OH-,MOH,MHY,MOHY,NY,HY,M(OH)n,ML,MLn,H6Y,M,Y,MY,a 络合剂的副反应系数,Y:,Y(H)：酸效应系数,Y(N)：共存离子效应系数,H+,N,NY,HY,H6Y,Y,M+Y=MY

4、,酸效应系数 Y(H)：,Y,aY(H)=,Y,=(1+1H+2H+2+6H+6),Y,Y+HY+H2Y+H6Y,=,aY(H)1,lg Y(H)pH图,lgY(H),EDTA的酸效应系数曲线,共存离子效应系数 Y(N),Y,aY(N)=1+KNYN,Y,Y,Y+NY,Y,aY(N)=1+KN1YN1+KN2YN2+KNnYNn=aY(N1)+aY(N2)+aY(Nn)-(n-1),Y,Y,Y+N1Y+N2Y+NnY,多种共存离子,Y的总副反应系数 Y,b 金属离子的副反应系数 M,M(OH)=1+1OH-+2OH-2+nOH-n,M(L)=1+1L+2L2+nLn,lgM(OH)pH,c 络

5、合物的副反应系数 MY,酸性较强 MY(H)=1+KMHYH+,碱性较强 MY(OH)=1+KM(OH)YOH-,lg KMY=lgKMY-lgM-lgY+lg MY lgKMY-lgM-lgY,2 条件稳定常数,6.4 络合滴定基本原理,络合滴定曲线：溶液pM随滴定分数(a)变化的曲线,M+Y=MY,EDTA加入，金属离子被络合，M or M 不断减小，化学计量点时发生突跃,1 络合滴定曲线,MBE,M+MY=cM,Y+MY=cY=cM,KtM2+KtcM(-1)+1M-cM=0络合滴定曲线方程,sp时：=1,pMsp=1/2(lg KMY+pcMsp),金属离子 M,cM,VM，用cY浓度

6、的Y滴定，体积为VY，=VY/VM,例：pH=10 的氨性buffer 中，NH3=0.2 mol/L,用0.02mol/L EDTA滴定0.02mol/L Cu2+,计算 sp 时pCu，若滴定的是0.02mol/L Mg2+,sp 时pMg又为多少？,sp:Ccusp=0.01 mol/L,NH3=0.1 mol/L,Cu(NH3)=1+1NH3+5NH35=109.36,Cu(OH)=101.7,Cu=Cu(NH3)+Cu(OH)-1=109.36,pH=10,lg Y(H)=0.45,lgKCuY=lgKCuY-lgY(H)-Cu=18.80-0.45-9.36=8.99,pCu=1/

7、2(pCCusp+lgKCuY)=1/2(2.00+8.99)=5.50,对于Mg2+,lg Mg=0 lgKMgY=lgKMgY-lgY(H)=8.70-0.45=8.25,pMg=1/2(pCMgsp+lgKMgY)=1/2(2.00+8.25)=5.13,滴定突跃,sp前，-0.1，按剩余M浓度计算,sp后，+0.1，按过量Y浓度计算,M=0.1%cMsp 即：pM=3.0+pcMsp,Y=0.1%cMsp,MY cMsp,pM=lgKMY-3.0,浓度:增大10倍，突跃增加1个pH单位（下限）KMY:增大10倍，突跃增加1个pH单位（上限）,影响滴定突跃的因素,滴定突跃pM：pcMsp

8、+3.0 lgKMY-3.0,HIn+M MIn+M MY+HIn 色A 色B,要求:指示剂与显色络合物颜色不同(合适的pH)；显色反应灵敏、迅速、变色可逆性好；稳定性适当，K MInKMY,2 金属离子指示剂,a 指示剂的作用原理,EDTA,常用金属离子指示剂,b 金属离子指示剂封闭、僵化和变质,指示剂的封闭现象 若KMInKMY,则封闭指示剂 Fe3+、Al3+、Cu2+、Co2+、Ni2+对EBT、XO有封闭作用；若KMIn太小，终点提前,指示剂的氧化变质现象,指示剂的僵化现象 PAN溶解度小,需加乙醇、丙酮或加热,c 金属离子指示剂变色点pMep 的计算,M+In=MIn,变色点：MI

9、n=In故 pMep=lgKMIn=lg KMIn-lgIn(H)In(H)=1+H+/Ka2+H+2/Ka1Ka2,3 终点误差,pM=pMep-pMsp,Mep=Msp10-pM Yep=Ysp10-pY,pM=-pY,例题：pH=10 的氨性buffer中，以EBT为指示剂,用0.02mol/L EDTA滴定0.02mol/L Ca2+,计算 TE%，若滴定的是0.02mol/L Mg2+,Et又为多少？(已知pH=10.0时，lgY(H)=0.45,lgKCaY=10.69，lgKMgY=8.70；EBT:Ka1=10-6.3,Ka2=10-11.6,lgKCa-EBT=5.4，lgK

10、Mg-EBT=7.0),lgKCaY=lgKCaY-lgY(H)=10.24,pCasp=1/2(lgKCaY+pcCasp)=1/2(10.24+2)=6.10,EBT:EBT(H)=1+H+/Ka2+H+2/Ka2Ka1=40lg EBT(H)=1.6,pCaep=lgKCa-EBT=lgKCa-EBT-lg EBT(H)=5.4-1.6=3.8,pCa=pCaep-pCasp=3.8-6.1=-2.3,lgKMgY=lgKMgY-lgY(H)=8.7-0.45=8.25,pMgsp=1/2(lgKMgY+pCCasp)=1/2(8.25+2)=5.10,pMgep=lgKMg-EBT=l

11、gKMg-EBT-lg EBT(H)=7.0-1.6=5.4,pMg=pMgep-pMgsp=5.4-5.1=0.3,6.5 络合滴定条件的选择,准确滴定判别式 络合滴定酸度控制 提高络合滴定选择性,1 准确滴定判别式,若pM=0.2,要求 Et0.1%,根据终点误差公式,可知需lgcMspKMY6.0,多种金属离子共存 例：M，N存在时,分步滴定可能性的判断,一般来说，分步滴定中，Et=0.3%，根据终点误差公式可得 lgcMspKMY5.0,若金属离子M无副反应lgcMspKMY=lgcMspKMY-lgY=lgcMspKMY lg（Y（H）+Y（N）lgcMspKMY lg Y（N）lg

12、cMspKMY lgcNspKNY 5.0络合滴定分别滴定判别式：lg(Kc)5.0,lg(Kc)5.0,2 络合滴定中的酸度控制,H4Y 中Y4-反应，产生H+M+H2Y=MY+2H+滴定剂的酸效应lgY(H)金属离子与OH-反应生成沉淀指示剂需要一定的pH值,a 用酸碱缓冲溶液控制pH的原因,b 单一金属离子滴定的适宜pH范围 最高酸度,lgKMY=lgKMY-lg Y(H),(不考虑 M)有 lgY(H)lgKMY-lgKMY 对应的pH即为pH低,最低酸度,金属离子的水解酸度避免生成氢氧化物沉淀对 M(OH)n,例 0.02mol/LZn2+Zn(OH)2 Ksp=10-15.3,可求

13、得：pH7.2,最佳酸度,金属指示剂也有酸效应，与pH有关 pMeppMsp 时的pH,M，N共存，且lgcK5,络合掩蔽法沉淀掩蔽法氧化还原掩蔽法,3 提高络合滴定选择性,降低N,改变K,lgcK5,a 络合掩蔽法 加络合掩蔽剂,降低N,M+Y=MY,H+,N,NY,HnY,NLn,Y(H),Y(N),络合掩蔽注意事项：,2.掩蔽剂与干扰离子络合稳定:N(L)=1+L1+L2 2+大,1.不干扰待测离子:如pH10测定Ca2+、Mg2+,用F-掩蔽Al3+，则 CaF2、MgF2,CN-掩蔽Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,F-掩蔽Al3+;,3.合适pH F-,pH4;CN-,pH1

14、0),b 沉淀掩蔽法,例：Ca2+Mg2+混合溶液中Ca2+的测定 lgKCaY=10.7,lgKMgY=8.7,pKsp:Ca(OH)2=4.9,Mg(OH)2=10.4,加沉淀剂,降低N,Ca2+Mg2+,Ca2+Mg(OH)2,CaY Mg(OH)2,pH12,Y,Ca指示剂,c 氧化还原掩蔽法,FeY,lgKBiY=27.9,lgKFeY-=25.1,lgKFeY2-=14.3,1 直接滴定法:,6.6 络合滴定方式及应用,例 水硬度的测定:Ca2+、Mg2+lgKCaY=10.7 lgKMgY=8.7在pH=10的氨性缓冲溶液中，EBT为指示剂，测Ca2+、Mg2+总量；pH12，M

15、g(OH)2,用钙指示剂,测Ca2+量,lgcK6反应速率快有合适指示剂指示终点被测离子不水解,封闭指示剂 被测M与Y络合反应慢 易水解,例 Al3+的测定,2 返滴定法,置换金属离子：被测M与Y的络合物不稳定,例 Ag与EDTA的络合物不稳定 lgKAgY=7.3 lgKNiY=18.6,2Ag+Ni(CN)42-2Ag(CN)2-+Ni2+,4 置换滴定法,置换出EDTA,Al3+Pb2+,AlYPbY+Y(剩),AlYPbYZnY,AlF63-PbY+Y(析出)ZnY,AlF63-PbYZnY,(测Al),(测Al,Pb总量),测非金属离子:PO43-、SO42-待测M与Y的络合物不稳定:K+、Na+,4 间接滴定法,PO43-BiPO4 BiPO4 Bi3+(剩)BiY,Na+NaOAc Zn（OAc）2 3UO2(OAc)2 9H2O Zn2+ZnY,Y,总结：,络合平衡 副反应系数 Y(H)Y(N)M 条件稳定常数 KMYpMsp 和pMep及 Et滴定酸度控制共存离子分步滴定滴定方式及应用,