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配位滴定原理

   日期:2005-10-06     来源:中国食品网    作者:中食网    浏览:733    

M + EDTA === M-EDTA

. 滴定过程中金属离子浓度([M])的变化规律

(一)ML不发生配位反应

讨论:在 NH3- NH4Cl 缓冲溶液中(pH =10.0),以0.01000 mol/L EDTA 标液滴定 20.00 ml 0.01000 mol/L Ca2+ 溶液

过程中[Ca2+]的变化 首先计算求出 K’CaY —— 由教材表8-1及表8-2可查得:

log KCaY =10.69 pH=10.0时, log aY(H) =0.45

由于NH3 Ca2+不起配位作用,故 log aCa(NH3) = 0

  log K’CaY =10.69-0.45-0 = 10.24 K’CaY = 1010.24 =1.7 ´ 1010

1)滴定前 [Ca2+]=0.01000 mol/L pCa=-lo

g0.01000=2.00 2)滴定开始至计量点前(log K’CaY > 10, Ca

Y的离解可忽略) 加入19.98 ml EDTA标液时(误差-0.1%): pCa=5.3 3)计量点时: K’CaY大, Ca2+几乎与EDTA 完全配位 [Ca2+]= 5.4 ´ 10-7 mol/L pCa=6.3 4)计量点后 加入20.02 ml EDTA标液时(误差+0.1%): pCa=7.2 按上述各步同样的方法,可求出不同滴定剂加入体积时的[Ca2+]值,作 pCa——VEDTA 曲线即滴定曲线。

 (二) ML 发生配位反应 讨论:在 0.1mol/L NH3- 0.176mol/L NH4Cl 缓冲溶液中(pH = 9.0),以0.02000 mol/L

EDTA 标液滴定 20.00 ml 0.020

00 mol/L Zn2+ 溶液, 讨论过程中 pZn 的变化情况 1. K’ZnY的计算

 log K’ZnY =log KZnY -log aZn(NH3) -logaY(H) aZn(NH3)=1+b1[NH3] +b2[NH3]2 +b3[NH

 

Log aZn(NH3) = 5.11 pH = 9.0 时,

 

教材表6-2 logaY(H) =1.29 log K’ZnY = 16.50-5.11-1.29 = 10.10 K’ZnY = 1.3 ´ 10-10 2. 滴定曲线绘制 1)滴定前 c’Zn= 0.02000 mol/L

 pZn = -log [Zn2+]= -log 1.5 ´ 10-7 = 6.82 2)滴定开始至计量点前 加入19.98 ml EDTA标液时(误差-0.1%):

 

pZn = -log 7.7 ´ 10-11 = 10.11 3)计量点时: Zn2+ + Y == ZnY

 

pZn = -log 6.8 ´ 10-12 = 11.17 4)计量点后 加入20.02 ml EDTA标液时(误差+0.1%):

  [ZnY] = 0.01000 mol/L

pZn = -log 5.9 ´ 10-13 = 12.23 按上述各步同样的方法,可求出不同滴定剂加入体积时的[Zn2+]值,

pZn——VEDTA 曲线即滴定曲线。


(三)影响滴定突跃的因素 1. 配合物的条件稳定常数对滴定突跃的影响 1 KZnY ­ 2 pH ­ ® aY(H) ¯ K’ZnY ­ ® 突跃越大 ­ 3 [L] ¯ ® aM(L) ¯


2. 金属离子的浓度对滴定突跃的影响: cM ­ ® 曲线起点¯ ® 突跃越 ­

. 配位滴定条件的判断 滴定的准确度可用终点误差来定量描述终点误差——滴定终点与计量点不一致所引起的误差 (10)

 [Y ]ep [M]ep ——终点时的平衡浓度;

 CMep ——终点时 M 的分析浓度 若终点与计量点完全一致,即加入的EDTA(溶液)的物质的量与被测定金属离子M的物质的量正好相等,即 [Y ]ep = [M]ep TE% = 0 反之, [Y ]ep ¹ [M]ep 就有终点误差。

设终点的pMep与计量点的pMsp 之差为∆pM pMep - pMsp )可推导出林邦终点误差公式: (11)

由此式可知:TE% K’MY cMep pM 有关, K’MY cMep 为多大能准确滴定呢? 若采用指示剂指示终点,由于人眼判断颜色的局限性,在最好的情况下(即使是计量点与终点一致), 也可能造成∆ pM ±(0.2~0.5) 单位的不确定性,若要求滴定误差在 ±0.1% 范围内,

则:代入公式  (12)  (13) K’MY cM = 106 logcMK’MY = 6 计算结果表明:当终点与计量点的 pH 值相差 0.2 单位时,要使终点误差在 ±0.1% 以内,(滴定分析要求), logCM K’MY 值必须大于或等于6,因此,通常将 log cMK’MY ³ 6 (14) 作为能准确滴定(误差在 ±0.1% 以内)的判别式。

在配位滴定中, cM (原始浓度) 约为 0.02000 mol/L,终点时cMep应为0.01000 mol/L,此时: log K’MY ³ 8 (15) 例:为什么用EDTA溶液滴定Ca2+ ,必须在 pH=10.0,而不能在 pH=5.0 的溶液中进行,但滴定Zn2+时, 则可在 pH=5.0 时进行?

解:查教材表6-2可知: pH=5.0 时, paY(H) =6.45 pH=10.0 时,paY(H) =0.45

又知: log KZnY = 16.50 log KZnY = 10.69 pH = 5.0 时, log K’ZnY =log KZnY -logaY(H) =16.50-6.45 = 10.05 > 8 log KCaY = log KCaY-logaY(H) =10.69-6.45 = 4.24 < 8 pH=10.0 时, log K’ZnY =16.50-0.45 = 16.05 > 8 log K’CaY =10.69-0.45 = 10.24 > 8

由此可见: pH=5.0 时, EDTA溶液不能准确滴定Ca2+ ,但可准确滴定Zn2+ ;而当 pH=10.0 时, Ca2+ Zn2+都可用EDTA 准确滴定。

 . 配位滴定中溶液酸度的控制

(一)配位滴定所允许的最低pH 值和酸效应曲线

1. EDTA 的酸效应曲线的绘制 准确滴定的条件: log K’MY ³ 8 pH < 12时,存在酸效应时: log K’MY =log KMY -log aY(H) log aY(H) = log KMY - log K’MY = log KMY –8

由教材表6-1可查得:log KMY对应的最低pH 值,即滴定各种金属离子时所允许的最小pH 值。

log KMY对最低 pH 值作图所得曲线称为 EDTA 的酸效应曲线或林邦曲线。

4 EDTA滴定一些金属离子所允许的最低pH

2. 应用:

1)某 Mn+ 能被滴定的最低 pH值(在未有副反应发生时): 如:滴定 Fe3+ pH ³ 1.2 滴定 Zn2+ pH ³ 4

2)某一pH值时,那些金属离子能被准确滴定,那些离子干扰?

3)控制溶液的pH值,可选择滴定某些离子 例: Al3+ Fe3+ 共存时,选择性滴定Fe3+ : Fe3+ pH ³ 1.2, 控制 pH 1~3 即可( Al3+ ³ 4

4)调节pH值,连续滴定 例: Bi3+ Zn2+ Mg2+ pH1 4.2 10

(二)溶液酸度的控制 反应过程中: H2Y2- + M2+ = MY2+ + 2H+ (用缓冲溶液控制溶液酸度) HAc-NaAc pH: 3.4—5.5 NH3-NH4+ pH: 8—11

3]3+b4[NH3]4 已知: [NH3]=0.10 mol/L 

 
 
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