分析化学-第五章络合滴定.ppt
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1、2007-03,分析化学(2008),CYJ 1,分析化学,第六章 络合滴定法,2007-03,分析化学(2008),CYJ 2,6.1 概述,6.2 络合平衡,络合滴定 Complexation Titration,分析化学中常用的络合物6.1.2 EDTA及其络合物,6.2.1 络合物的稳定常数及各级分布分数6.2.2 副反应系数和条件稳定常数,6.3 络合滴定的基本原理,络合滴定曲线,2007-03,分析化学(2008),CYJ 3,金属离子指示剂6.3.3 终点误差6.3.4 络合滴定的可行性判断,6.4 络合滴定中酸度的控制,6.4.1 单一离子滴定的酸度控制6.4.2 分别滴定的酸
2、度控制6.4.3 提高络合滴定选择性的途径,6.5.1 络合滴定的方式6.5.2 络合滴定的应用,6.5 络合滴定的方式和应用,2007-03,分析化学(2008),CYJ 4,6.1 络合滴定法概述,定义:以络合反应为基础的一种滴定分析方法络合反应广泛应用于分析化学中。,滴定剂,例如:EDTA 络合滴定法测定水的硬度所形成的Ca2+-EDTA络合物。,2007-03,分析化学(2008),CYJ 5,2007-03,分析化学(2008),CYJ 6,桔红色 max,邻二氮菲,例如,邻二氮菲显色分光光度法测定铁:,显色剂,2007-03,分析化学(2008),CYJ 7,分析化学中的络合物,简
3、单配体络合物,螯合物,多核络合物,2007-03,分析化学(2008),CYJ 8,6.1.2 EDTA及其络合物,EDTA 乙二胺四乙酸(H4Y),EDTA性质,酸性,配位性质,溶解度,2007-03,分析化学(2008),CYJ 9,EDTA的性质,酸性,H2Y 2-,HY 3-,Y 4-,EDTA 各种型体分布图,分布系数,2007-03,分析化学(2008),CYJ 10,配位性质,EDTA 有 6 个配位基,2个氨氮配位原子,4个羧氧配位原子,配位反应的实质,2007-03,分析化学(2008),CYJ 11,EDTA络合物的特点,广泛,EDTA几乎能与所有的金属离子形成络合物;稳定
4、,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,与有色的金属离子形成颜色更深的络合物。,溶解度,2007-03,分析化学(2008),CYJ 12,1.络合物的稳定常数(K,)M+Y=MY,6.2 络合平衡,络合物的稳定常数和各级分布分数,离解常数(K不稳),亦可用K稳表示,2007-03,分析化学(2008),CYJ 13,逐级稳定常数 Ki,K 表示相邻络合物之间的关系,M+L=ML,ML+L=ML2,MLn-1+L=MLn,累积稳定常数,表示络合物与配体之间的关系,重要公式,2007-03,分析化学(2008),CYJ 14,
5、酸可看成质子络合物(质子化常数),Y4-+H+HY3-HY3-+H+H2Y2-H2Y2-+H+H3Y-H3Y-+H+H4YH4Y+H+H5Y+H5Y+H+H6Y2+,2007-03,分析化学(2008),CYJ 15,2 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),2007-03,分析化学(2008),CYJ 16,分布分数,M=M/cM=1/(1+1L+2L2+nLn),ML=ML/cM=1L/(1+1L+2L2+nLn)=M
6、1L,MLn=MLn/cM=nLn/(1+1L+2L2+nLn)=MnLn,2007-03,分析化学(2008),CYJ 17,铜氨络合物各种型体的分布,分布分数,2007-03,分析化学(2008),CYJ 18,例题,已知乙二胺(L)与Ag+形成的络合物lg1 和lg2分别为4.7,7.7。AgL2为主要型体时的pL范围是多少?,解:,AgL2存在的主要范围,,2007-03,分析化学(2008),CYJ 19,1.副反应系数,6.2.2 副反应和条件稳定常数,副反应影响的大小用副反应系数来衡量副反应系数用表示 如:M(OH)表示金属离子的羟基配位副反应系数,2007-03,分析化学(20
7、08),CYJ 20,副反应系数的求法,络合物的条件稳定常数,络合物的稳定常数,2007-03,分析化学(2008),CYJ 21,a.络合剂的副反应系数,主反应产物 MY,副反应产物HY,H2Y,H6Y,NY,游离态Y,CY,络合剂 Y 的存在形式,Y,Y,Y:Y 的总副反应系数,Y(H):酸效应系数,Y(N):共存离子效应系数,2007-03,分析化学(2008),CYJ 22,滴定剂的酸效应系数,为累计稳定常数,2007-03,分析化学(2008),CYJ 23,不同pH值时的lgY(H)p.394 表10,2007-03,分析化学(2008),CYJ 24,EDTA的酸效应系数曲线(l
8、gY(H)pH图),LgaY(H),P179酸效应曲线,2007-03,分析化学(2008),CYJ 25,其它络合剂的酸效应系数,例题:求pH=5.00 时 NH3 的酸效应系数。,解,2007-03,分析化学(2008),CYJ 26,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,2007-03,分析化学(2008),CYJ 27,b.金属离子的副反应系数,主反应产物 MY,游离态 M,CM,M的
9、存在形式,M,M,副反应产物M(OH)i,MAj,MBki=1,2.m;j=1,2,.n;k=1,2.p,2007-03,分析化学(2008),CYJ 28,金属离子的副反应系数-M,M(NH3)4=1+NH31+NH32 2+NH33 3+NH34 4,(lgM(OH)数据可查p396 表12),2007-03,分析化学(2008),CYJ 29,两个副反应同时存在时:,M=M(A1)+M(A2)+M(An)-(n-1),若有n个副反应:,2007-03,分析化学(2008),CYJ 30,辅助络合剂的副反应系数,i=1,2,.m,分析 A(H)和Y(H)对主反应的影响的方向性.,2007-
10、03,分析化学(2008),CYJ 31,例 用EDTA滴定Zn2+至化学计量点附近,pH=11.00,CNH3=0.10molL-1,计算 lgZn,Zn(NH3)=1+NH31+NH32 2+NH33 3+NH34 4=1+101.27+102.61+104.01+105.06=105.10,查表,pH=11.00时,lgZn(OH)=5.4,Zn,Zn(NH3)+Zn(OH)-1 105.1+105.4-1=10 5.6,解:,NH3(H)=1+1H+=1+109.2610-11=1,NH3=CNH3,2007-03,分析化学(2008),CYJ 32,c 络合物的副反应系数 MY,酸性
11、较强 MY(H)=1+KMHYH+,碱性较强 MY(OH)=1+KM(OH)YOH-,由于酸式、碱式络合物一般不太稳定,故在多数计算中忽略不计,2007-03,分析化学(2008),CYJ 33,6.2.2 络合物的条件稳定常数,条件稳定常数:,2007-03,分析化学(2008),CYJ 34,例题,计算pH=11.0,CNH3=0.10 时的 lgKZnY,p.394 查表10,pH=11.0,p.396 查表12,pH=11.0,从前面的例题,pH=11.0,CNH3=0.10 时,解,2007-03,分析化学(2008),CYJ 35,6.3.1 络合滴定曲线,6.3 络合滴定基本原理
12、,用0.02000mol/L EDTA标准溶液滴定20.00ml 0.0200mol/L Ca2+溶液,计算在 pH=10.00时的滴定曲线。解:pH值等于10.00时滴定曲线的计算:CaY2-配合物的KMY=1010.69从表查得pH=10.00时,lgY(H)=0.45,lgCa(OH)=0所以,lgKMY=lgKMY-lgY(H)=10.69-0.45=10.24,2007-03,分析化学(2008),CYJ 36,a.滴定前体系中Ca2+过量:Ca2+0.02molL-1 pCa-lgCa2+-lg0.021.70(起点)b.化学计量点前设已加入EDTA溶液19.98 ml(-0.1%
13、),此时还剩余Ca2+溶液0.02ml,所以 Ca2+1.010-5molL-1 pCa5.00,2007-03,分析化学(2008),CYJ 37,c.化学计量点时Ca2+与EDTA几乎全部络合成CaY2-络离子:CaY2-=1.010-2molL-1,2007-03,分析化学(2008),CYJ 38,d.化学计量点后设加入20.02ml EDTA溶液,此时过量0.02 ml,所以Y 1.010-5molL-1=1010.24 Ca2+10-7.24,2007-03,分析化学(2008),CYJ 39,pH=10.00时,用0.02000molL-1EDTA滴定L-1Ca2+的pCa值,滴
14、入EDTA溶液的体积/mL,2007-03,分析化学(2008),CYJ 40,化学计量点,突跃上限(0.1%),突跃下限(-0.1%),滴定突跃,2007-03,分析化学(2008),CYJ 41,影响滴定突跃的因素,Et=+0.1%,计量点前,与待滴定物浓度有关,计量点后,与条件稳定常数有关,2007-03,分析化学(2008),CYJ 42,影响滴定突越大小的因素,KMY一定,cM增大10倍,突跃范围增大一个单位。,EDTA滴定不同浓度的金属离子,1.浓度,2007-03,分析化学(2008),CYJ 43,浓度一定时,KMY增大10倍,突跃范围增大一个单位。,不同稳定性的络合体系的滴定
15、,2.络合物稳定性,2007-03,分析化学(2008),CYJ 44,1.金属指示剂的显色原理,铬黑 T(EBT),二甲酚橙,6.3.2 金属指示剂,2007-03,分析化学(2008),CYJ 45,滴定开始至终点前,MY无色或浅色,终点,MY无色或浅色,游离态颜色,络合物颜色,MIn形成背景颜色,金属指示剂的显色原理,2007-03,分析化学(2008),CYJ 46,金属指示剂必备条件,颜色的变化要敏锐,KMIn 要适当,KMIn KMY,反应要快,可逆性要好。,2.金属指示剂选择,pMep=pMsp合适的pH范围,2007-03,分析化学(2008),CYJ 47,a.金属指示剂颜色
16、转变点pMep的计算,设金属离子没有副反应,当,取对数,即,理论变色点,也即终点,部分金属指示剂变色点pMep 可由p.397,表14查得。,2007-03,分析化学(2008),CYJ 48,例题,pH=9.0 的氨性缓冲溶液中,用0.02 mol/L EDTA 滴定 0.02 mol/L Zn2+溶液,用铬黑 T 为指示剂,终点 CNH3=0.1 mol/L,求pZnep,终点时,pH=9.0,CNH3=0.1 mol/L,解:查表:p.397,表14,pH=9.0 时,铬黑 T 作为滴定Zn2+的指示剂变色点的pMep 值,从前面的例题已求出,,2007-03,分析化学(2008),CY
17、J 49,是一多元酸,不同的酸碱型体具有不同的颜色,pH 6.3,6.3 pH 11.6,pH 11.6,H2In-,HIn2-,In3-,适宜pH 范围:7 11,铬黑T(EBT),b.适宜的pH范围,2007-03,分析化学(2008),CYJ 50,常用金属指示剂-2,二甲酚橙,是一多元酸,不同的酸碱型体具有不同的颜色:,pH 6.3,pH 6.3,H2In4-,HIn5-,适宜pH 范围:6.3,2007-03,分析化学(2008),CYJ 51,PAN金属指示剂,PAN:1-(2-吡啶基偶氮)-2-萘酚,pH 1.9,1.9 pH 12.2,pH 12.2,H2In,HIn-,In2
18、-,适宜pH 范围:1.9 12.2,常用金属指示剂-3,2007-03,分析化学(2008),CYJ 52,滴定开始至终点前,3.使用金属指示剂中存在的问题,指示剂的封闭(动画),滴定前加入指示剂,终点,由于KMY KMIn,反应不进行,例如Cu 2+,Co 2+,Ni 2+,Fe 3+,Al 3+等对铬黑T 具有封闭作用。,NIn,终点,N,体系中含有杂质离子N,NIn 的反应不可逆,2007-03,分析化学(2008),CYJ 53,指示剂的僵化(动画),指示剂的氧化变质等,金属指示剂大多含有双键,易被日光、氧化剂及空气中的氧化还原性物质破坏,在水溶液中不稳定。,指示剂溶解度小,反应慢,
19、终点拖长,2007-03,分析化学(2008),CYJ 54,6.3.3 终点误差,代数法,化学计量点,化学计量点后,终点误差,又,代入,得,接近化学计量点,CspCep,Mep 由指示剂变色点确定,2007-03,分析化学(2008),CYJ 55,pM=pMep-pMsp,Mep=Msp10-pM Yep=Ysp10-pY,pM=-pY,2007-03,分析化学(2008),CYJ 56,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 Et,若滴定的是0.02mol/L Mg2+,Et又为多少?(已知pH=10
20、.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,lgKMg-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,解,2007-03,分析化学(2008),CYJ 57,pCaep=lgKCa-EBT=lgKCa-EBT-lg EBT(H)=5.4-1.6=3.8,pCa=pCaep-
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