《络合滴定黎》PPT课件.ppt
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1、,HE BEI UNIVERSITY,College of Chemistry&Environmental Science,第6章 络合滴定法 络合滴定(complex titration):又称配位滴定,是以络合反应为基础的滴定分析法。,化学与材料科学学院,College of Chemistry&Material Science,HE BEI UNIVERSITY,College of Chemistry&Environmental Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,络合滴定法有何用途
2、?,自来水总硬度 混合金属离子的连续测定 合金、矿石中金属含量 奶粉中钙含量 止痛药中咖啡因含量 土壤、肥料、生物物质中磷含量工农业、环境、医药卫生、生活,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,学习要求,1.了解络合滴定法的基本知识2.掌握络合滴定法的基本概念及有关计算3.掌握络合滴定法的原理4.掌握络合滴定法的实际应用,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.1分析化学中常用的络合物,简单络合物中心离子和单齿配体形成的络
3、合物:,逐级络合物分级络合:溶液中存在逐级解离平衡关系。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,Zn2+NH3 Zn(NH3)2+K1=102.37 Zn(NH3)2+NH3 Zn(NH3)22+K2=102.44 Zn(NH3)22+NH3 Zn(NH3)32+K3=102.50 Zn(NH3)32+NH3 Zn(NH3)42+K4=102.15,Zn(NH3)42+的分级络合现象,各级稳定常数相近,稳定性较差,一般无严格定量关系,简单络合物在滴定分析中应用有限,可作掩蔽剂、显色剂、指示剂等。,滴定反应:A
4、g+2CN-=Ag(CN)2-Ni2+4CN-=Ni(CN)42-如果滴定CN-,可以AgNO3为指示剂,终点时生成白色沉淀。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,氰量法:以KCN或AgNO3为滴定剂,滴定Ag+、Ni2+、CN-。,涉及简单络合物的分析方法,Hg(NO3)2、Hg(ClO4)2或KSCN为滴定剂,滴定Cl-,SCN-,Hg2+。指示剂:二苯胺基脲滴定反应:Hg2+2Cl-(或2SCN-)=HgCl2(或Hg(SCN)2)KSCN溶液为滴定剂;指示剂:Fe3+,汞量法,HEBEI NORMA
5、L UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例:汞量法应用,血清或尿中氯化物含量测定:使血清样品中蛋白质沉淀,分离后取清液,加4滴二苯胺基脲,以Hg(NO3)2标液滴定至紫色即为终点。Hg2+2Cl-HgCl2,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,络合滴定中的络合物-螯合物,3.1.2 螯合物螯合物:多齿配体(含两个以上配位原子
6、)与中心原子(离子)形成环状结构的络合物。螯合剂:乙二胺,EDTA等,螯合物的稳定性高,是应用最广泛的络合物,用作滴定剂、掩蔽剂和显色剂等。分析中重要的螯合剂类型:,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,“OO型”螯合剂 例:酒石酸,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,分析中重要的螯合剂类型,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,“NN型
7、”螯合剂 例:邻二氮菲,分析中重要的螯合剂类型,“NO型”螯合剂 例:8-羟基喹啉,分析中重要的螯合剂类型,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,含硫螯合剂:“SS型”,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例:二乙氨基二硫代甲酸钠(铜试剂),含硫螯合剂:“SO型”,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例:巯基乙酸,6.1.3(EDTA)
8、乙二胺四乙酸,简称 EDTA 或 EDTA酸 H4Y,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,重点,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,氨羧配位剂:含有-N(CH2COOH)2基团的有机化合物。“NO型”含有六个配位原子双偶极离子,重点,EDTA的性质溶解度小,22时,约0.02 g/100 mL水。用二钠盐,也简称EDTA,Na2H2Y2H2O。溶解度:11.1 g/100 mL水,约0.3 molL1 pH 约4.4。其
9、0.01 molL1水溶液的 pH 约4.8。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,H6Y2 H+H5Y+Ka1=10-0.9 H5Y H+H4Y Ka2=10-1.6 H4Y H+H3Y-Ka3=10-2.0 H3Y-H+H2Y2-Ka4=10-2.67 H2Y2-H+HY3-Ka5=10-6.16 HY3-H+Y4-Ka6=10-10.26,H6Y2+六元酸,水中存在六级解离平衡,
10、以七种形式共存,解离常数,Y4-+H+HY3-HY3-+H+H2Y2-H2Y2-+H+H3Y-H3Y-+H+H4Y H4Y+H+H5Y H5Y+H+H6Y2,=1010.26,=106.16,=102.67,=102.0,=101.6,=100.9,形成反应和质子化常数,与Kai的关系?,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,质子化常数,Y4-的分布分数为,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,EDTA各种存在形式的分布图,
11、HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.1.4 EDTA的螯合物,络合反应 M2+Y4-MY2-EDTA络合物特点:(1)含有氨氮和羧氧配位原子,几乎能与大多数金属离子配位。(2)稳定性高:络合物中含多个5员环,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,Ca-EDTA螯合物结构,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,5个5员环,(3)配位比简
12、单:一般为1:1。有少数 其它类型:例:(MoO2)2Y2-(4)可形成酸式螯合物MHY 或碱式螯合物M(OH)Y,EDTA络合物特点,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,(5)与无色离子形成无色螯合物,与有色离子形成颜色更深的螯合物。ZnY2-,AlY-,CaY2-,MgY2-无色;CuY2-蓝;NiY2-蓝绿;MnY2-紫红。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,Col
13、lege of Chemistry&Material Science,6.2 络合物的平衡常数,络合物的稳定常数络合平衡常数常用稳定常数(形成常数)表示:例如:Ca2+Y4-=CaY2-(ML型络合物),HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,金属离子-EDTA络合物的稳定常数,(20oC,I=0.1mol/L),HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,M+L=ML,ML+L=ML2,MLn-1+L=MLn,逐级反应,逐级稳定常
14、数,逐级累积稳定常数,1=K1=,2=K1 K2=,n=K1 K2 Kn,MLn型络合物的逐级形成反应及逐级稳定常数,=,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,为什么要引入逐级累积稳定常数?,K 表示相邻络合物之间的关系,i 表示络合物与金属离子之间的关系 在络合平衡计算中要用到此关系n又称总稳定常数,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,i与络合物及金属离子平衡浓 度的关系,ML=1 M L,ML2=2 M L2,MLn=
15、n M Ln,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.2.2 溶液中各级络合物的分布,酸碱平衡:酸度对各种存在形式分布影响络合平衡:配体浓度对各级络合物分布影响 溶液中M与L发生逐级络合反应 设M离子的总浓度为CM,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,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 L
16、2+n Ln),MBE,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,按分布分数定义,得到:,MLn=n M Ln,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,(1)仅是L的函数,与CM无关(2)用可计算络合物各组分的平衡浓度,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例1 在铜氨溶液中,当氨的平衡浓度为1.0010-3 molL-1时,求铜各形式分布分数,
17、lg1lg 5:4.31,7.98,11.02,13.32,12.86,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.2.3 平均配位数,平均配位数:表示金属离子络合配体的平均数。设金属离子的总浓度为CM,配体的总浓度为CL,配位体的平衡浓度为L,则,HEBEI NOR
18、MAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,仅是L的函数,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例2计算当氯离子的平衡浓度为10-3.20 和10-4.20 molL-1时,汞()氯络离子的平均配位数。lg1lg 4:6.74,13.22,14.07,15.07,P176,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,lg1lg 4:6.74,13.22,14.07,15
19、.07,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,同理,当Cl-=10-4.20 molL-1时=1.9962.0,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.3 副反应系数和条件稳定常数,主反应:主要考虑的一种反应看作主反应。副反应:与主反应有关的其它反应叫作副反应。金属离子和配位剂的副反应不利于主反应进行,而生成物的副反应则有利于主反应进行。各副反应进行程度用副反应系数表示,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,Co
20、llege of Chemistry&Material Science,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,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,6.3.1 副反应系数,副反应系数(side reaction coefficient):络合平衡时,未参加主反应组分M或Y的总浓度与平衡浓度M或Y的比值。EDTA总副反应系数,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistr
21、y&Material Science,M的总副反应系数络合剂Y的副反应及副反应系数(1)EDTA的酸效应和酸效应系数Y(H)酸效应:由于H+存在使配体参加主反应 能力降低的现象,称为酸效应。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,酸效应系数:H+引起副反应时的副反应系数,用L(H)表示。EDTA,则用Y(H)。只考虑酸效应时:,Y(H)=?,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,未参加主反应Y的总浓度,HEBEI NORMA
22、L UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,M+Y MY 主反应,副反应,H+,HY,H6Y,Y=Y+HY+H2Y+H6Y,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,Y(H)计算公式,Y(H)可用EDTA的质子化常数表示,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,1H=1/Ka6 Kai:H6Y2+解离常数2H=1/Ka6 Ka53H=1/Ka6 Ka5 Ka46H=1/Ka
23、6Ka5Ka4Ka3Ka2Ka1,EDTA离解常数和质子化常数,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,例3 计算pH=5.00 时CN(H)及lgCN(H)HCN 是一元酸CN(H)=1/CN=(Ka+H+)/Ka=(6.210-10+10-5.00)/6.210-10=1.6104lgCN(H)=4.20,P178,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of
24、Chemistry&Material Science,例4计算pH=2.00 时Y(H)及lgY(H),对于EDTA,不同酸度的lgY(H)可查附录表10,其它络合剂(部分)可查附录表11。,将H+和累积质子化常数代入下式计算,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,将pH对lgY(H)作图,得到的曲线。,lgY(H),pH,EDTA的酸效应曲线,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,酸效应曲线显示:pH增大,lgY(H)减小
25、,酸效应减小。(2)共存离子效应:共存离子引起的副反应称为共存离子效应。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,共存离子效应系数:共存离子效应的副反应系数称为共存离子效应系数。表示共存离子效应进行的程度。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science,aY(N)=?,M+Y MY 主反应,副反应,N,NY,NY的稳定常数,游离N的平衡浓度,HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Ma
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