中國藥科大學(xué)分析化學(xué)課件-05-配位滴定

中國藥科大學(xué)分析化學(xué)課件—05--配位滴定第一頁，共81頁。乙二胺四乙酸：EDTA

EDTA的物理性質(zhì)

水中溶解度小，難溶于酸和有機(jī)溶劑；易溶于NaOH或NH3溶液——Na2H2Y?2H2O第二頁，共81頁。續(xù)前EDTA的離解平衡：各型體濃度取決于溶液pH值

pH＜1強(qiáng)酸性溶液→

H6Y2+

pH2.67～6.16→主要H2Y2-

pH＞10.26堿性溶液→Y4-H6Y2+H++H5Y+

H5Y+ H++H4YH4Y

H++H3Y-

H3Y-H++H2Y2-

H2Y2-H++HY3-

HY3-H++Y4-最佳配位型體水溶液中七種存在型體第三頁，共81頁。續(xù)前

EDTA配合物特點(diǎn)：1.廣泛配位性→五元環(huán)螯合物→穩(wěn)定、完全、迅速2.具6個(gè)配位原子，與金屬離子多形成1：1配合物3.與無色金屬離子形成的配合物無色，利于指示終點(diǎn)與有色金屬離子形成的配合物顏色更深第四頁，共81頁。第二節(jié)配合物的穩(wěn)定常數(shù)一、配合物的穩(wěn)定常數(shù)（形成常數(shù)）

討論：KMY↑大，配合物穩(wěn)定性↑高，配合反應(yīng)↑完全

M+YMY第五頁，共81頁。續(xù)前二、MLn型配合物的累積穩(wěn)定常數(shù)注：各級累計(jì)常數(shù)將各級[MLi]和[M]及[L]聯(lián)系起來M+LML

ML+LML2

MLn-1+LMLn第六頁，共81頁。

第三節(jié)副反應(yīng)系數(shù)和條件穩(wěn)定常數(shù)一、副反應(yīng)及副反應(yīng)系數(shù)

二、條件穩(wěn)定常數(shù)（一）配位劑Y的副反應(yīng)和副反應(yīng)系數(shù)（二）金屬離子M的副反應(yīng)和副反應(yīng)系數(shù)（三）配合物MY的副反應(yīng)系數(shù)第七頁，共81頁。示意圖注：副反應(yīng)的發(fā)生會影響主反應(yīng)發(fā)生的程度副反應(yīng)的發(fā)生程度以副反應(yīng)系數(shù)加以描述不利于主反應(yīng)進(jìn)行利于主反應(yīng)進(jìn)行第八頁，共81頁。（一）配位劑Y的副反應(yīng)和副反應(yīng)系數(shù)

EDTA的副反應(yīng)：酸效應(yīng)共存離子（干擾離子）效應(yīng)

EDTA的副反應(yīng)系數(shù)：酸效應(yīng)系數(shù)共存離子（干擾離子）效應(yīng)系數(shù)Y的總副反應(yīng)系數(shù)第九頁，共81頁。EDTA的酸效應(yīng)：由于H+存在使EDTA與金屬離子

配位反應(yīng)能力降低的現(xiàn)象第十頁，共81頁。1.EDTA的酸效應(yīng)系數(shù)注：[Y’]——EDTA所有未與M配位的七種型體總濃度[Y]——EDTA能與M配位的Y4－型體平衡濃度結(jié)論：

第十一頁，共81頁。練習(xí)例：計(jì)算pH5時(shí)，EDTA的酸效應(yīng)系數(shù)及對數(shù)值，若此時(shí)EDTA各種型體總濃度為0.02mol/L，求[Y4-]解：第十二頁，共81頁。共存離子效應(yīng)：由于其他金屬離子存在使EDTA

主反應(yīng)配位能力降低的現(xiàn)象第十三頁，共81頁。2.共存離子（干擾離子）效應(yīng)系數(shù)注：[Y’]——EDTA與N配合物平衡濃度和參與配位的Y4-平衡濃度之和[Y]——參與配位反應(yīng)的Y4-的平衡濃度結(jié)論：

第十四頁，共81頁。3.Y的總副反應(yīng)系數(shù)[同時(shí)考慮酸效應(yīng)和共存離子效應(yīng)]第十五頁，共81頁。（二）金屬離子的副反應(yīng)和副反應(yīng)系數(shù)M的副反應(yīng)：輔助配位效應(yīng)羥基配位效應(yīng)M的副反應(yīng)系數(shù)：輔助配位效應(yīng)系數(shù)羥基配位效應(yīng)系數(shù)M的總副反應(yīng)系數(shù)配位效應(yīng)配位效應(yīng)系數(shù)第十六頁，共81頁。配位效應(yīng)：由于其他配位劑存在使金屬離子

參加主反應(yīng)能力降低的現(xiàn)象第十七頁，共81頁。1.M的配位效應(yīng)系數(shù)

注：[M’]表示沒有參加主反應(yīng)的金屬離子的總濃度（包括與L配位）[M]表示游離金屬離子的濃度L多指NH3-NH4CL緩沖溶液，輻助配位劑，掩蔽劑，OH-結(jié)論:第十八頁，共81頁。2.金屬離子的總副反應(yīng)系數(shù)

溶液中同時(shí)存在兩種配位劑：L，AM的配位副反應(yīng)1M+LMLM的配位副反應(yīng)2M+AMA第十九頁，共81頁。練習(xí)例：在pH=11.0的Zn2+-氨溶液中，[NH3]=0.10mol/L，求αM

解：第二十頁，共81頁。（三）配合物MY的副反應(yīng)系數(shù)

第二十一頁，共81頁。二、條件穩(wěn)定常數(shù)（表觀穩(wěn)定常數(shù)，有效穩(wěn)定常數(shù)）

討論：配位反應(yīng)M+YMY第二十二頁，共81頁。練習(xí)例：在NH3-NH4CL緩沖溶液中（pH=9），用EDTA滴定Zn2+，若[NH3]=0.10mol/L，并避免生成Zn(OH)2沉淀，計(jì)算此條件下的lgK’ZnY

解：第二十三頁，共81頁。練習(xí)例：計(jì)算pH=2和pH=5時(shí)，ZnY的條件穩(wěn)定常數(shù)解：第二十四頁，共81頁。第四節(jié)金屬離子指示劑

一、金屬離子指示劑及特點(diǎn)二、指示劑配位原理三、指示劑應(yīng)具備的條件四、指示劑的封閉、僵化現(xiàn)象及消除方法五、常用金屬離子指示劑第二十五頁，共81頁。一、金屬離子指示劑及特點(diǎn)：金屬離子指示劑：配位滴定中，能與金屬離子生成有色配合物從而指示滴定過程中金屬離子濃度變化的顯色劑（多為有機(jī)染料、弱酸）特點(diǎn)：(與酸堿指示劑比較)金屬離子指示劑——通過[M]的變化確定終點(diǎn)酸堿指示劑——通過[H+]的變化確定終點(diǎn)第二十六頁，共81頁。二、指示劑配位原理變色實(shí)質(zhì)：EDTA置換少量與指示劑配位的金屬離子釋放指示劑，從而引起溶液顏色的改變注：In為有機(jī)弱酸，顏色隨pH值而變化→注意控制溶液的pH值EDTA與無色M→無色配合物，與有色M→顏色更深配合物終點(diǎn)前M+In

MIn

顯配合物顏色滴定過程M+YMY終點(diǎn)

MIn+YMY+In

（置換）

顯游離指示劑顏色第二十七頁，共81頁。三、指示劑應(yīng)具備的條件1）MIn與In顏色明顯不同，顯色迅速，變色可逆性好2）MIn的穩(wěn)定性要適當(dāng)：KMY/KMIn>102

a.KMIn太小→置換速度太快→終點(diǎn)提前b.KMIn>KMY→置換難以進(jìn)行→終點(diǎn)拖后或無終點(diǎn)3）

In本身性質(zhì)穩(wěn)定，便于儲藏使用4）MIn易溶于水，不應(yīng)形成膠體或沉淀第二十八頁，共81頁。四、指示劑的封閉、僵化現(xiàn)象及消除方法指示劑的封閉現(xiàn)象：化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)不見指示劑變色產(chǎn)生原因：

干擾離子：KNIn>KNY→指示劑無法改變顏色

消除方法：加入掩蔽劑例如:滴定Ca2+和Mg2+時(shí)加入三乙醇胺掩蔽Fe3+，AL3+以消除其對EBT的封閉

待測離子：KMY<KMIn→M與In反應(yīng)不可逆或過慢

消除方法：返滴定法例如:滴定AL3+定過量加入EDTA，反應(yīng)完全后再加入EBT，用Zn2+標(biāo)液回滴第二十九頁，共81頁。續(xù)前指示劑的僵化現(xiàn)象：化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)指示劑變色緩慢產(chǎn)生原因MIn溶解度小→與EDTA置換速度緩慢→終點(diǎn)拖后消除方法：加入有機(jī)溶劑或加熱→提高M(jìn)In溶解度→加快置換速度第三十頁，共81頁。五、常用金屬離子指示劑1.鉻黑T（EBT）終點(diǎn)：酒紅→純藍(lán)適宜的pH：7.0～11.0（堿性區(qū)）緩沖體系：NH3-NH4CL封閉離子：AL3+，F(xiàn)e2+，（Cu2+，Ni2+）掩蔽劑：三乙醇胺，KCN2.二甲酚橙（XO）終點(diǎn)：紫紅→亮黃適宜的pH范圍<6.0（酸性區(qū)）緩沖體系：HAc-NaAc封閉離子：AL3+，F(xiàn)e2+，（Cu2+，Co2+，Ni2+）掩蔽劑：三乙醇胺，氟化胺第三十一頁，共81頁。第五節(jié)配位滴定的基本原理一、配位滴定曲線二、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)金屬離子濃度的計(jì)算三、配位滴定曲線與酸堿滴定曲線比較四、影響配位滴定突躍大小的兩個(gè)因素五、指示劑變色點(diǎn)金屬離子濃度的計(jì)算六、滴定終點(diǎn)誤差計(jì)算（林邦誤差公式）第三十二頁，共81頁。一、配位滴定曲線第三十三頁，共81頁。續(xù)前配位滴定任意階段金屬離子總濃度方程第三十四頁，共81頁。圖示第三十五頁，共81頁。二、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)金屬離子濃度的計(jì)算第三十六頁，共81頁。練習(xí)例：在PH=10的氨性緩沖溶液中，[NH3]=0.2mol/L，以2.0×10-2mol/L的EDTA滴定2.0×10-2mol/L的Cu2+溶液，計(jì)算化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)的pCu’。如被滴定的是2.0×10-2mol/L的Mg2+溶液，計(jì)算化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)的pMg’。解：第三十七頁，共81頁。續(xù)前第三十八頁，共81頁。續(xù)前第三十九頁，共81頁。三、配位滴定曲線與酸堿滴定曲線的比較第四十頁，共81頁。四、影響配位滴定突躍大小的兩個(gè)因素1．金屬離子濃度的影響2．條件穩(wěn)定常數(shù)的影響影響的幾點(diǎn)因素注：借助調(diào)節(jié)pH，控制[L]，可以增大，從而增大滴定突躍第四十一頁，共81頁。圖示濃度改變僅影響配位滴定曲線的前側(cè)，與酸堿滴定中一元弱酸堿滴定情況相似條件穩(wěn)定常數(shù)改變僅影響滴定曲線后側(cè)，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前按反應(yīng)剩余的[M’]計(jì)算pM’，與K’MY無關(guān)第四十二頁，共81頁。五、指示劑變色點(diǎn)時(shí)金屬離子濃度計(jì)算

離解MInM+In

HIn，H2In---酸效應(yīng)終點(diǎn)MIn+YMY+In第四十三頁，共81頁。續(xù)前酸度對變色點(diǎn)的影響：第四十四頁，共81頁。六、滴定終點(diǎn)誤差計(jì)算（林邦誤差公式）滴定終點(diǎn)誤差：由配位滴定計(jì)量點(diǎn)與滴定終點(diǎn)不相等產(chǎn)生第四十五頁，共81頁。續(xù)前第四十六頁，共81頁。續(xù)前討論：第四十七頁，共81頁。練習(xí)例：在pH=10.00的氨性緩沖溶液中，以EBT為指示劑，用0.020mol/L的EDTA滴定0.020mol/L的Zn2+，終點(diǎn)時(shí)游離氨的濃度為0.20mol/L，計(jì)算終點(diǎn)誤差。解：第四十八頁，共81頁。續(xù)前第四十九頁，共81頁。練習(xí)例：在pH=10.00的氨性緩沖溶液中，以EBT為指示劑，用0.020mol/L的EDTA滴定0.020mol/L的Ca2+溶液，計(jì)算終點(diǎn)誤差。如果滴定的是Mg2+溶液，終點(diǎn)誤差是多少？解：

第五十頁，共81頁。續(xù)前

第五十一頁，共81頁。第六節(jié)滴定條件的選擇一、單一離子測定的滴定條件

1.準(zhǔn)確滴定的判定式2.滴定的適宜酸度范圍3.滴定的最佳酸度4.緩沖溶液的作用二、提高混合離子配位滴定的選擇性1.控制酸度分步滴定2.使用掩蔽劑選擇性滴定第五十二頁，共81頁。一、單一離子測定的滴定條件1．準(zhǔn)確滴定的判定式：第五十三頁，共81頁。續(xù)前2．滴定適宜酸度范圍（最高~最低允許酸度）1）最高允許酸度：

設(shè)僅有Y的酸效應(yīng)和M的水解效應(yīng)第五十四頁，共81頁。續(xù)前2）最低允許酸度第五十五頁，共81頁。3．用指示劑確定終點(diǎn)的最佳酸度第五十六頁，共81頁。4．緩沖溶液的作用作用——控制溶液酸度使EDTA離解的H+不影響pH值EBT（堿性區(qū)）→加入NH3-NH4CL（pH=8~10）XO（酸性區(qū)）→加入HAc-NaAc（pH=5~6）第五十七頁，共81頁。二、提高混合離子配位滴定的選擇性前提：幾種離子共存——M，N（干擾離子）控制酸度分步滴定使用掩蔽劑選擇性滴定第五十八頁，共81頁。（一）控制酸度分步滴定1.條件穩(wěn)定常數(shù)與酸度關(guān)系2.混合離子分步滴定的可能性3.混合離子測定時(shí)溶液酸度的控制第五十九頁，共81頁。1.條件穩(wěn)定常數(shù)與酸度關(guān)系（1）較高酸度下（2）較低酸度下第六十頁，共81頁。續(xù)前討論：酸效應(yīng)會影響配位反應(yīng)的完全程度但可利用酸效應(yīng)以提高配位滴定的選擇性例：EDTA→Bi3+，Pb2+調(diào)pH≈1時(shí)，EDTA→Bi3+（Pb2+不干擾）再調(diào)pH=5~6時(shí)，EDTA→Pb2+第六十一頁，共81頁。2.混合離子分步滴定的可能性第六十二頁，共81頁。3.混合離子測定時(shí)溶液酸度的控制（1）最高允許酸度：（2）最低允許酸度：（3）最佳酸度：第六十三頁，共81頁。（二）使用掩蔽劑的選擇性滴定1.配位掩蔽法：利用配位反應(yīng)降低或消除干擾離子2.沉淀掩蔽法：加入沉淀劑，使干擾離子生成沉淀而被掩蔽，從而消除干擾3.氧化還原掩蔽法：利用氧化還原反應(yīng)改變干擾離子價(jià)態(tài)，以消除干擾

例：EDTA→Ca2+，Mg2+，加入三乙醇胺掩蔽Fe2+和AL3+例：Ca2+，Mg2+時(shí)共存溶液，加入NaOH溶液，使pH>12，Mg2+→Mg(0H)2,從而消除Mg2+干擾例：EDTA測Bi3+，F(xiàn)e3+等，加入抗壞血酸將Fe3+→Fe2+第六十四頁，共81頁。練習(xí)例：假設(shè)Mg2+和EDTA的濃度皆為0.01mol/L，在pH6時(shí)條件穩(wěn)定常數(shù)K’MY為多少？說明此pH值條件下能否用EDTA標(biāo)液準(zhǔn)確滴定Mg2+？若不能滴定，求其允許的最低酸度？解：第六十五頁，共81頁。練習(xí)例：用0.02mol/L的EDTA滴定的Pb2+溶液，若要求ΔpPb’=0.2,TE%=0.1%,計(jì)算滴定Pb2+的最高酸度?解：第六十六頁，共81頁。練習(xí)例：為什么以EDTA滴定Mg2+時(shí)，通常在pH=10而不是在pH=5的溶液中進(jìn)行；但滴定Zn2+時(shí)，則可以在pH=5的溶液中進(jìn)行？解：第六十七頁，共81頁。練習(xí)例：用2×10-2mol/L的EDTA滴定2×10-2mol/L的Fe3+溶液，要求ΔpM’=±0.2，TE%=0.1%，計(jì)算滴定適宜酸度范圍?解：第六十八頁，共81頁。第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)溶液及配位滴定的主要方式

一、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定二、配位滴定的主要方式第六十九頁，共81頁。一、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定1．EDTA直接法配制0.1~0.05M，最好儲存在硬質(zhì)塑料瓶中常用基準(zhǔn)物：ZnO或Zn粒，以HCL溶解指示劑：EBTpH7.0~10.0氨性緩沖溶液酒紅——純