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武汉大学《分析化学》(第6版)(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第6~7章【圣才出品】

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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第6章 配位滴定法

6.1 复习笔记

一、配位滴定中的滴定剂 1.无机配位滴定剂

简单配位化合物是由中心离子和单齿配体所形成,如[AlF6]3-,[Cu(NH3)4]2+等。 简单配位剂一般用作掩蔽剂、显色剂和指示剂,可用于滴定分析的只有以无机离子CN

-为配体的氰量法和以

Hg2+为中心离子的汞量法。

2.有机配位滴定剂 (1)“OO型”螯合剂

以两个氧原子为键合原子,如羟基酸、多元酸、多元醇等。 (2)“NN型”螯合剂

通过N原子与金属离子相键合,如各种有机胺类等。 (3)“NO型”螯合剂

通过氧原子和氮原子与金属离子相键合,如氨羧配位剂等。 (4)含硫螯合剂

可分为“SS型”“SO型”和“SN”型等。

3.乙二胺四乙酸

EDTA是含有羧基(硬碱)和氨基(中间碱)的螯合剂,能与许多硬酸、中间酸以及软

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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 酸型阳离子形成稳定的螯合物。EDTA在水中的溶解度小,但其二钠盐溶解度较大。

在pH<1的强酸性溶液中,EDTA主要以H6Y2+形式存在;在pH为2.67~6.16的溶液中,主要以H2Y2-形式存在;在pH>10.26的碱性溶液中,主要以Y4-形式存在。

4.乙二胺四乙酸与金属离子形成的螯合物

EDTA与金属离子形成螯合物,它的氮原子和氧原子与金属离子键合,生成具有多个五原子环的螯合物。EDTA与金属离子的螯合物大多带电荷,有较好的水溶性。

二、配位平衡常数 1.配位化合物稳定常数

配位平衡常数常用稳定常数或形成常数表示。MLn型配位化和物是逐级形成的,其逐级稳定常数如下

K稳1[ML]?[M][L]

K稳2……

[ML2]?[ML][L]

K稳n第一级累积稳定常数累积稳定常数

[MLn]?[MLn?1][L]

.1?1?K稳,第二级累积稳定常数

?2?K稳K稳.1.2,第n级

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.1.

2.溶液中各级配位化合物的分布

对于MLn型配位化合物,设M离子的总浓度为cM,配体L的总浓度为cL,分布分数δ仅仅是[L]的函数,与cM无关。

3.平均配位数

平均配位数n表示金属离子与配体发生配位反应的配位数的平均值。设金属离子的总浓度为cM,配体的总浓度为cL,配体的平衡浓度为[L],则

_

cL?[L]n?

cMn仅是[L]的函数。

三、副反应系数和条件稳定常数 1.副反应系数

(1)配体Y的副反应及副反应系数 ①EDTA的酸效应与酸效应系数αY(H)

由于H+存在使配体参加主反应能力降低的现象,称为酸效应。H+引起副反应时的副反应系数称为酸效应系数,通常用αL(H)表示。

αY(H)表示未与M配位的EDTA的总浓度[Y′]是EDTA的平衡浓度[Y]的多少倍。 αY(H)=[Y′]/[Y]

_

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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 α越大,表示Y的平衡浓度越小,即其副反应越严重。如果Y没有发生副反应,即未配位的EDTA全部以Y形式存在,则α=1。

②共存离子效应

共存离子引起的副反应系数称为共存离子效应系数,用αY(N)表示 αY(N)=[Y′]/[Y]=([NY]+[Y])/[Y]=1+KNY[N]

式中,[Y′]是NY的平衡浓度与游离Y的平衡浓度之和;KNY为NY的稳定常数;[N]为游离N的平衡浓度。

③Y的总副反应系数αY αY=αY(H)+αY(N)-1

(2)金属离子M的副反应及副反应系数 ①配位效应与配位效应系数

由于其他配体存在使金属离子参加主反应能力降低的现象,称为配位效应。配体L引起副反应时的副反应系数称为配位效应系数,用αM(L)表示。αM(L)表示没有参加主反应的金属离子总浓度[M′]是游离金属离子浓度[M]的多少倍。

②金属离子的总副反应系数αM

αM=[M′]/[M]=([M]+[ML]+…+[MLn])/[M]+([M]+[MA]+…+[MAm])/[M]-[M]/[M]=αM(L)+αM(A)-1

(3)配位化合物MY的副反应及副反应系数αMY

在较高酸度下,M除了能与EDTA生成MY外,还能与EDTA生成酸式配位化合物MHY。在较低酸度下,金属离子还能与EDTA生成碱式配位化合物M(OH)Y;由于酸式、碱式配位化合物一般不太稳定,故在多数计算中忽略不计。

4 / 141

www.100xuexi.com 2.条件稳定常数 条件稳定常数的表达式为

圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 K′MY=(αMY[MY])/(αM[M]αY[Y])=KMYαMY/(αMαY) 取对数,得

lgKMY′=lgKMY-lgαM-lgαY+lgαMY

在许多情况下,MHY和M(OH)Y可以忽略,故上式可简化为 lgKMY′=lgKMY-lgαM-lgαY

3.金属离子缓冲溶液 M+Y?MY

若无副反应,pM=lgKMY+lg([Y]/[MY]) 考虑Y的酸效应

pM=lgKMY′+lg([Y′]/[MY])=lgKMY-lgαY(H)+lg([Y′]/[MY])

四、配位滴定法的基本原理 1.配位滴定曲线 配位滴定曲线方程为

KMY[M]2+[KMYcM(a-1)+1][M]-cM=0

化学计量点时a=1,cMsp为化学计量点时的浓度,则配位滴定曲线方程解得 pMsp=(lgKMY+pcMsp)/2

配位滴定中的pM突跃大小的主要因素是KMY和cM,配位化合物的稳定常数越大,滴定突跃的后平台越高,突跃越大;金属离子和配体的浓度越大,滴定突跃前的平台越低,突

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