济南大学 分析化学课件 配位滴定4

NaOH 无蓝色沉淀Cu(OH)2生成
NaS 有黑色沉淀CuS生成
无Cu2+??
有Cu2+??
解离
[Cu(NH3 )4 ] 2
Cu2 4NH3
配合
2022/10/18
四、 配位平衡常数
1. 稳定常数
Cu2 4NH3
[Cu(NH3 )4 ] 2
K0 MY
c([Cu(NH 3
)2 4
])
c(Cu2 ) c4 (NH3 )
（2）配位比简单，EDTA与大多数金属离子形成 配合物的配位比为1:1
（3）反应速率快，符合滴定要求 （4）与无色金属离子配位形成的配合物是无色的，与
有色金属离子配位形成的配合物颜色加深
2022/10/18
例： Cu2+显浅蓝色而CuY2-为深蓝色， Ni2+显浅绿色， 而NiY2-为蓝绿色， Mn2+显粉红色，而MnY2-为紫红色 Fe3+显棕黄色，而FeY-为黄色
2．在一定反应条件下，只形成一种配位数的配合物； 3．配位反应速度要快； 4．有适当的方法确定反应的等量点。
2022/10/18
三、配位剂的分类 无机配位剂（不适合用于配位滴定）
有机配位剂 （易形成具有环状结构的 螯合物，非常稳定。使用最多的是氨羧配 位剂，其中应用最广泛的是EDTA）
2022/10/18
4. 指示剂与金属离子配合物应易溶于水，指示剂比 较稳定，便于贮藏和使用
2022/10/18
三、 常用的金属指示剂
1. 铬黑T（BET）
铬黑T是弱酸性偶氮染料
1－(1－羟基－2萘偶氮)－6硝基－2－萘酚－4－磺酸钠
H
H
H 2 In

KCaY [C2 a ] c(Ca ) Y 1 0 6.53.01 0 7m/o Ll
K Ca Y
∴ pCa = 6.50
2019/11/16
制作人:刘开敏
23
五、影响配位平衡的主要因素
1.配位反应的副反应 主反应： M + Y === MY 副反应： ① 水 解 效 应 ： M + OH- === M(OH)…… === M(OH)n ②配位效应：M + L === ML …… === MLn ③酸效应： Y + H+ === HY …… === H6Y ④共存离子效应： Y + N === NY ⑤混合配位效应：
MY + H+ === MHY……=== MHnY MY + OH- === M(OH)Y……=== M(OH)nY
2019/11/16
制作人:刘开敏
24
2.酸效应和酸效应系数α Y(H)
酸效应：由于H+的存在，而使EDTA参与主反应能力降低的 现象。 酸效应大小用酸效应系数α Y(H)表示：
Y(H) 能起配 ED 位 E 总 TD A 作 浓 的 T用 A 度 平的 衡 [cY 浓 Y] 度
6
2.配位滴定法对配位反应的要求（配位 反应应具备的条件）
<1> 配位反应必须完全，即形成的配合物要相当 稳定（稳定常数足够大）。 ①在上配例合中物：的稳定性是以配合物的稳定常数K稳表示。
K稳[[AAgg(]C[CN)N2]]2
18℃时，K稳 = 1021.1 K稳 越大，配合物越稳定，如： [Ag(CN)2]-的K稳 = 1021.1 ；[Ag(NH3)2]+的K稳 = 107.46 显用然于， 配位[A滴g(定CN。)2]-配离子比[Ag(NH3)2]+配离子稳定，更适

分析化学
通辽职业学院
第二节 乙二胺四乙酸的性质及其配合物
一、乙二胺四乙酸的性质 1．乙二胺四乙酸的结构与性质 乙二胺四乙酸的结构
HOOCH2C HOOCH2C CH2COOH N CH2 CH2 N CH2COOH
从结构式所知， EDTA 为四元有机弱酸。用 H4Y 表示其化学式。 EDTA 为白色粉末状结晶，微溶于水，由于溶解度太小，不宜作滴 定液。利用 EDTA 难溶于酸和一般有机溶剂，易溶于氨水和氢氧化 钠等碱性溶液等性质，常制备成相应的钠盐，其化学名称为乙二胺 四乙酸的二钠盐，用Na2H2Y· 2H2O表示，也简称EDTA。EDTA钠盐 为白色粉末状结晶，有较好的水溶性。
分析化学
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2.乙二胺四乙酸在水溶液中的电离平衡 在水溶液中，EDTA分子中互为对角线的两个羧基 上的H+会转移到氮原子上，形成双偶极离子。
HOOCH2C
+
N OOCH2C H
CH2 CH2
N H CH COOH 2
+
CH2COO
-
在强酸性溶液中，两个羧酸根可再接受H+而形成 H6Y2+，因此EDTA可看作六元酸，在溶液中有六级 离解平衡： 分析化学
通辽职业学院
EDTA在水溶液中的六级离解平衡：
H6 Y2+ Y+ H+ H+ + H5 Y+
K a1 [H ][H5 Y ] 100.9 2 [H6 Y ]
H5
+ H4Y
H4Y H3Y H2 Y2-
H + + H3Y H+ + H2Y2H+ H+ + HY3-

[Ca’]1 =
0.02
0.1000(初始钙浓度) 20.00+19.98
= 0.02 0.1000(初始钙浓度) / 2 39.98 / 2
0.02
C sp ca2
39.98 / 2
1.0
103
C sp ca2
PCa’1
3.0
log
C sp ca2
滴定至100.1%时
[Ca’]2
=
[CaY [Y’]2 K
sp
100%
cM(SP)
稳定常数定义可知
化学计量点时：
K' MY
[MY ]sp [M ']sp[Y ']sp
滴定终点时：
K' MY
[MY ]ep [M ']ep[Y ']ep
取对数后分别为
pM
' sp
pYs'p
lg
K
' MY
lg[MY ]sp
pM
' ep
pYe'p
lg
K
' MY
lg[MY ]ep
接近化学计量点 [MY ]sp [MY ]ep
pM ' pY ' 0
化学计量点时[MY] sp
CM (sp)
K' MY
[MY ]sp [M ']sp[Y ']sp
所以 [M ']sp =[Y ']sp =
CM (sp) K'
MY
Y' M'
TE(%) ep
ep 100%
cM(sp)
Y' 10pY' M' 10pM'

滴定曲线与滴定终点
滴定曲线是指滴定过程中溶液的pH 值随滴定剂加入量的变化曲线。
滴定终点是指滴定过程中指示剂颜色 突变的位置，是滴定的关键点，其准 确判断对于保证滴定结果的准确性至 关重要。
滴定误差与准确度
01
滴定误差是指由于多种因素导致的滴定结果与真实值之间的偏 差。
02
准确度是指滴定结果的可靠性，即多次重复测定结果的平均值
配位滴定法的应用
01
02
03
金属离子分析
配位滴定法广泛应用于金 属离子分析，如铁、钴、 镍、铜、锌等离子的测定。
环境监测
在环境监测中，配位滴定 法可用于测定水体中重金 属离子的含量，评估环境 质量。
食品分析
在食品分析中，配位滴定 法可用于检测食品中微量 元素和重金属离子的含量， 确保食品安全。
配位滴定法的历史与发展
绿色化学在配位滴定法中的应用
无毒或低毒试剂的使用
开发无毒或低毒的配位剂和辅助试剂，减少对环境和人体的危害。
高效分离技术的研发
研究和发展高效、环保的样品前处理和分离技术，降低实验过程中 废液的产生。
循环利用和减少废弃物
优化实验流程，实现试剂和仪器的循环利用，减少废弃物的产生。
THANKS
感谢观看
配制标准溶液和待测溶液
根据实验需要，准确配制标准溶液和 待测溶液。
滴定操作
将待测溶液放入烧杯中，加入缓冲溶 液和指示剂，用标准溶液进行滴定， 并观察颜色变化。
数据记录
记录滴定过程中的数据，如滴定管读 数、实验时间等。
实验数据处理与分析
数据整理
将实验数据整理成表格， 列出各项数据。
数据分析
根据实验数据，计算待测 溶液的浓度、相对误差和 不确定度等。

❖ Ka1
Ka2
❖ 10-0.90 1 0-1.60
Ka3
10-2.00
Ka4
10-2.67
Ka5
10-6.16
Ka6
10-10.26
❖ 其中Ka1~Ka4分别对应于四个羧基的解离，而 Ka5和Ka6则对应于氨氮结合的两个H+的解离， 释放较困难。
第五章 配位滴定法
13
4. EDTA在溶液中各型体的分布
第五章 配位滴定法
18
图5-2 EDTA-Co（III）螯合物的立体结构
第五章 配位滴定法
19
EDTA与金属离子形成的配合物具有下列特点
❖ 1.配位比较简单，绝大多数为1:1，没有逐级 配位的现象。
❖ 2.配位能力强，配合物稳定，滴定反应进行 的完全程度高。
❖ 3.配合物大多带电荷，水溶性较好。 ❖ 4.配位反应的速率快，除Al、Cr、Ti等金属
❖ 第n级累积解离常数又称配合物总解离常数。
❖ 总形成常数与总解离常数互为倒数关系，即
❖ K离解=1/ K形
❖ 累积形成常数的应用：由各级累积形成常数计算溶 液中各级配合物型体的平衡浓度。
❖ [ML]= 1[M][L]
❖ [ML2]= 2[M][L]2
❖
︰
❖ [MLn]= n[M][L]n
第五章 配位滴定法
❖第一级累积形成常数： 1=K1 ❖第二级累积形成常数： 2=K1×K2 ❖第三级累积形成常数： 3=K1×K2×K3 ❖第四级累积形成常数： 4=K1×K2×K3×K4 ❖ …… ❖第n级累积形成常数: n=K1×K2×K3×K4…
×Kn
第五章 配位滴定法
28
3.总形成常数和总解离常数

5.510–11
EDTA 水溶性稍差 (溶解度 0.2 gL-1)，故分析中使用
EDTA 二钠盐 Na2H2Y (溶解度 110 gL-1)
EDTA
EDTA 与大多数金属离子在室温下快
速反应，生成 1:1 螯合物 (chelate)
Mn+ + H4Y = MY(n-4)+ + 4H+
第四章 配位滴定
配位反应和滴定分析
配位反应非常多，但可用于滴定分析的很少
“汞量法”配位滴定：Hg 2+ + Cl− ⇌ HgCl2 ，
或者Hg 2+ + 2SCN− ⇌ Hg(SCN)2
+
−
“氰量法”配位滴定：Ag + 2CN ⇌
−
AgCN2
或者Ni2+ + 4CN − ⇌ NiCN42−
究 M-EDTA 配位体系。
参与主反应，浓度 [MY]
金属离子 M 去向
未参与主反应，浓度[M]
物料平衡：cM = [MY] + [M]
对比
物料平衡：cM = [MY] + [M] + [ML] + [ML2] + …
基础概念
第四章第一节
1. 表观浓度使定量表达式简洁
无论发生何种副反应、无论有多少副反应
副反应系数
条件稳定常数 (代替稳定常数)
′
计算：M、Y、MY
有时需要近似处理才能得到
第四章第一节
基础概念
配位平衡体系的精确解析策略
等式：物料平衡式
概念： Y ′′ = [Y]Y(H)
′′
=

Y(H)

例2 计算pH = 11, [NH3] = 0.1 时的lgZn
解
Zn2+ + Y
ZnY
Zn(NH3)42+ 的lg 1~lg4分
OH-
NH3
别为2.27, 4.61, 7.01, 9.06
Zn(OH) Zn(NH3 )
Zn(NH3) 1 i[NH3]i
Zn
Zn(NH3) 1 102.271.0 104.612.0 107.013.0 109.064.0
（一）配位剂的副反应系数αY
配位剂的副反应系数αY是αY=[Y’]/[Y] 它表示未与M离子配位的配位剂各型体的总浓度[Y’]是游离 配位剂[Y]的多少倍。
1. 滴定剂的副反应系数－ Y(H)
Y(H)
[Y] [Y]
[Y]
[HY]
[H2Y] [Y]
[H6Y]
[Y] [Y][H ]1 [Y][H ]2 2 [Y][H ]6 6
KHMHY=[MHY]/[MY][H] KHMHY是MY和H+形成MHY的稳定常数，副反应系数 αMY（H）=（[MY]+[MHY]）/[MY]=1+[H] KHMHY
（四）配合物的条件稳定常数
当有副反应发生时，应用条件常数K’MY来衡量配合物 的稳定性，即
5.2 配合物的稳定性
K’MY = [（MY）’]/[M’][Y’] = KMY（ αMY / αM αY ）
Zn(NH3 ) 105.10
查附录五表：pH = 11.0
lg Zn(OH) 5.4
Zn Zn(NH 3 ) Zn(OH) 1 105.10 105.40
105.6
lgZn 5.6
5.2 配合物的稳定性

Ca2+、Mg2+共 存
总硬CaCO3 (
ppm)
CEDTA
VEDTA M CaCO3 V水样
103
（2）测钙硬：钙指示剂 吸Vml水样+ NaOH（pH=12~13）
Mg2+
Mg(OH)2
用EDTA滴定Ca2+
钙硬CaCO3 (
ppm)
CEDTA
VEDTA M CaCO3 V水样
103
3.水硬的表示方法: CaCO3(ppm):每升水中CaCO3毫克数。 CaO (ppm):每升水中CaO毫克数。
二、金属离子M的配位效应：
M+ Y
OH
MY 主反应
M（OH）
…
M（OH）n
羟基配位效应： 金属离子在水中和 OH- 生成各种羟基配离子，使金属 离子参加主反应的能力下降的现象。
1. 羟基配位效应系数M(OH) ：
M(OH)
[M' ] [M] [M]
[MOH]
[M(OH) 2 ] [M(OH) [M]
配位滴定法
一、配位剂的分类：
1.无机配位剂：
例：CN-
Cd2++ CN-
CN-
CN-
[Cd(CN)]+
Cd(CN)2
[Cd(CN)3]-
CN-
逐级配位 现象
[Cd(CN)4]2-
2.有机配位剂：
氨羧配位剂：含氨基二乙酸基团 CH2COOH
N CH2COOH
常用氨羧配位剂是乙二胺四乙酸，即EDTA
二、逐级配合物
二、分别滴定的方法： （一）控制酸度：△lgCK’≥5 具体方法：1.确定首先被滴定的是KMY最大的离子。

M
1

Y

K 'MY

K
MY
M Y
lg K 'MY

lg
K
MY
lg M lg Y
ppt课件
11
若只考虑EDTA酸效应， M配位效应：
lg K´MY = lg KMYº- lg αM（L） - lg αY（H）
例题:
计算pH=9.0,氨性缓冲溶液中
显然,C(H+)↑, αY(H)↑，酸效应越严重。
ppt课件
7
•
pH≥12 αY(H) ≈1 无酸效应
• 由上式可以做出:
• ①EDTA的α Y(H) –pH曲线； 从曲线中可以看出，pH>10时主要型体是Y4-
②表8-10列出EDTA在不同pH时酸效应系数
∴酸效应系数仅需查表即可.
ppt课件
8
（二）金属离子的配位效应系数αM(L)
常用的配位滴定剂—氨羧配位剂
以氨基二乙酸为基体的螯合剂
N(CH2COOH)2 含两种配位原子 本教材主要讨论乙二氨四乙酸(简称EDTA)
1.结构式、分子简式
H2CCOOH N
H2CCOOH
CH2
CH2
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CH2COOH N
CH2COOH 1
•
分子简式 H4Y
• 2.M与Y形成MY配合物,稳定性高
例如:铬黑T指示剂(简称EBT),以EDTA滴定Mg2+为例.
滴定前:Mg 2+(少量) + EBT(少量)
pH=10 Mg-EBT
纯兰色
(紫红色)
滴定中: Mg 2+(游离) + EDTA pH=10 Mg-EDTA(无色)