配位平衡与配位滴定
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第九章 配位反应及配位滴定法配位化合物简称配合物,是一类组成比较复杂的化合物,它的存在和应用都很广泛。
生物体内的金属元素多以配合物的形式存在。
例如叶绿素是镁的配合物,植物的光合作用靠它来完成。
又如动物血液中的血红蛋白是铁的配合物,在血液中起着输送氧气的作用;动物体内的各种酶几乎都是以金属配合物形式存在的。
当今配合物广泛地渗透到分析化学、生物化学等领域。
我国著名科学家徐光宪教授作了如下的比喻:把21世纪的化学比作一个人,那么物理化学、理论化学和计算化学是脑袋,分析化学是耳目,配位化学是心腹,无机化学是左手,有机化学和高分子化学是右手,材料科学是左腿,生命科学是右腿,通过这两条腿使化学科学坚实地站在国家目标的地坪上。
配位化学是目前化学学科中最为活跃的研究领域之一。
本章将介绍配合物的基本概念、结构、性质和在定量分析化学中的应用。
§9-1 配合物的组成与定义一、配合物及其组成例如在硫酸铜溶液中加入氨水,开始时有蓝色Cu 2(OH)2SO 4沉淀生成,当继续加氨水过量时,蓝色沉淀溶解变成深蓝色溶液。
总反应为:CuSO 4 + 4NH 3 = [Cu(NH 3)4]SO 4 (深蓝色)此时在溶液中,除SO 42-和[Cu(NH 3)4]2+外,几乎检查不出Cu 2+的存在。
再如,在HgCl 2溶液中加入KI ,开始形成桔黄色HgI 2沉淀,继续加KI 过量时,沉淀消失,变成无色的溶液。
HgCl 2 + 2KI = HgI 2↓+ 2KCl HgI 2 + 2KI = K 2[HgI 4]象[Cu(NH 3)4]SO 4和K 2[HgI 4]这类较复杂的化合物就是配合物。
配合物的定义可归纳为:由一个中心元素(离子或原子)和几个配体(阴离子或分子)以配位键相结合形成复杂离子(或分子),通常称这种复杂离子为配离子。
由配离子组成的化合物叫配合物。
在实际工作中一般把配离子也称配合物。
由中心离子和配体以配位键结合成的分子,如[Ni(CO)4]、[Co(NH 3)3Cl 3]也叫配合物。
第五章 配位滴定法教学目的、要求:掌握配位反应中副反应系数的计算和条件稳定常数的计算;熟悉配位剂的特性;掌握配位滴定中化学计量点时参数的计算和指示剂的作用原理及使用条件;熟悉配位滴定中标准溶液的配制与标定及滴定条件的选择。
了解配位滴定的应用。
教学重点及难点:配位反应中副反应系数和条件稳定常数。
概述:配位(络合)滴定法是以形成配位化合物反应为基础的滴定分析法。
大多数无机配位剂与金属离子形成的配位化合物,其稳定常数小,因而无机配位剂在滴定分析中无法广泛应用。
有机配位剂中氨羧配位剂与金属离子形成的络合物组成一定而且很稳定,除碱金属离子外,几乎能与所有金属离子配位。
目前配位剂应用最广的是EDTA(乙二胺四乙酸)。
EDTA 与金属离子配位的特点是:(1)EDTA 几乎能与所有的金属离子形成配位物,形成的螯合物立体结构中具有多个五元环,因此,绝大多数配位物都相当稳定。
(2)EDTA 与金属离子形成的配位物都是简单的1∶1的关系,计算时都是1∶1的关系。
(3)EDTA 与金属离子形成的配位物大多数是易溶于水的,故能在水溶液中滴定。
(4)EDTA 与金属离子的配位物大多数是五色的,便于用指示剂指示终点。
所以目前常用的配位滴定就是EDTA 滴定。
§6-1 配位滴定法的基本原理一、配位平衡1.配位物的稳定常数 M + X == MX MX []K [][]MX M XMX K 称为配合物(MX )的稳定常数。
当金属离子与配位剂形成MX n 的配合物时,其形成是分级的,每级都有稳定常数,其各级稳定常数的乘积称为累积稳定常数。
用β表示。
β1 = K 1 第一级累积稳定常数β2 = K 1·K 2 第二级累积稳定常数……βn = K 1·K 2…K n 第n 级累积稳定常数2.配位反应的副反应系数配位滴定中涉及的化学平衡比较复杂,除了被测金属离子M 与滴定剂Y 之间的主反应外,还存在其它的一些副反应,其总的平衡关系可用下式表示:MLHY NYML 2 M(OH)2 H 2Y┇ ┇ ┇ML n M(OH)n H 6Y显然,这些副反应的发生都将对主反应产生一定的影响。
第9章配位平衡与配位滴定法1.无水CrC13和氨作用能形成两种配合物A和B,组成分别为CrC13·6NH3和CrC13·5NH3。
加入AgNO3,A溶液中几乎全部的氯沉淀为AgC1,而B溶液中只有三分之二的氯沉淀出来。
加入NaOH并加热,两种溶液均无氨味。
试写出这两种配合物的化学式并命名。
解:A [Cr(NH3)6]Cl3三氯化六氨合铬(Ⅲ)B [Cr Cl (NH3)5]Cl2二氯化一氯·五氨合铬(Ⅲ)2.指出下列配合的的中心离子、配体、配位数、配离子电荷数和配合物名称。
K2[HgI4] [CrC12(H2O)4]C1 [Co(NH3)2(en)2](NO3)2Fe3[Fe(CN)6]2K[Co(NO2)4(NH3)2] Fe(CO)5解:3.试用价键理论说明下列配离子的类型、空间构型和磁性。
(1)[CoF6]3-和[Co(CN)6 ]3- (2)[Ni(NH3)4]2+和[Ni(CN)4]2-解:4.将0.10mol·L-1ZnC12溶液与1.0mol·L-1NH3溶液等体积混合,求此溶液中[Zn(NH3)4]2+和Zn2+的浓度。
解:Zn2++ 4NH3= [Zn(NH3)4]2+平衡浓度/mol·L -1 x 0.5-4×0.05+4x ≈0.3 0.05-x ≈0.0594342243109230050⨯=⋅==++..x .)NH (c )Zn (c ))NH (Zn (c K f θx =c(Zn 2+)=2.13×10-9mol·L -15.在100mL0.05mol·L -1[Ag(NH 3)2]+溶液中加入1mL 1mol·L -1NaC1溶液,溶液中NH 3的浓度至少需多大才能阻止AgC1沉淀生成?解: [Ag(NH 3)2]++Cl - = AgCl + 2NH 3 平衡浓度/mol·L -1 0.05 0.01 c(NH 3)107233210771101111-+-⨯⨯⨯===..K K ))NH (Ag (c )Cl (c )NH (c K sp f j 11073510107711011010050--⋅=⨯⨯⨯⨯=Lmol .....)NH (c6.计算AgC1在0.1mol·L -1氨水中的溶解度。