的酸效应几乎消失。
2.金属离子的配位效应及配位效应系数?M
溶液中的共存配位剂L能与M形成配合物,从而使M与Y的配位能力降低的现象称为配位效应,也属于副反应。其配位效应大小由配位效应系数?M(L)衡量。
aM??M(L)?c?M'?c?M??c?ML??c?ML2????c?MLn??c?M?c?M?
?2?n????????1?cL??cL????cL?12n ??其中n为配合物的累积稳定常数。
c(Mˊ):未参加主反应的金属离子各种存在形式的总浓度。 c(M):游离金属离子浓度。
c(L)越大,?M(L)越大,表示副反应越严重。
?M的大小仅与配位剂的种类和浓度有关。
OH-与M形成羟基配合物,这种M与OH-发生的副反应称为水解效应,它属于配位效应的一种。这种副反应系数用?M(OH)表示,pH越大,?M(OH)越大。
???M(OH)?1?c(OH?)?1??c2(OH?)?2???cn(OH?)?n
?M=?M(L)+ ?M(OH) -1
当溶液pH不大时,或[L]较大时,?M(OH)<<?M(L),可忽略?M(OH),上式可表示为
?M=?M(L)。
θK3.条件稳定常数MY?
MY的绝对稳定常数可表示为:
KMY?c(MY)c(M)c(Y)
?考虑了副反应之后,所得实际稳定常数称表现形成常数,或条件稳定常数,用KMY?表
示:
θKMY??c(MY)?c(MY)c(MY)1θ???KMYc?M'??c?Y'?c?M'??c?Y'?c(M)??M?c(Y)??YaMaY
??lgKMY??lgKMY?lg?M?lg?Y
如果配位滴定体系中仅考虑酸效应与配位效应,则
??lgK??lgK?lg?M(L)?lg?Y(H) MYMY
如果配位滴定体系中忽略配位效应只考虑酸效应,则
??lgK??lgKMYMY?lg?Y(H)
8.2.8 配位滴定原理
1.配位滴定曲线
配位滴定中,随着EDTA的加入,金属离子浓度不断减小,在化学计量点附近发生pM突跃,可用指示剂判断终点。
若在pH=12(αY(H)≈1,KMY?=KMY)用0.01000 mol·L-1EDTA滴定0.01000 mol·L-1Ca2+
溶液,滴定过程中,pM计算方法如下:
(1)化学计量点前,按剩余Mnn+浓度计算
θKMY???(2)化学计量点时,用
c(MY)c(M)c(Y)计算。
c(MY)c(M)c(Y)及过量的EDTA浓度计算。
(3)化学计量点后,用
θKMY??K? MY2.影响滴定突跃大小的因素—c(M)和
θK?越大,滴定反应越完全,滴定突跃越大。 MYlgc(M)·
3.单一金属离子的准确滴定的界限。
??8K??10K?若要求分析结果相对误差≤0.1%,则要求lgc(M) MY≥6或MY或
?lgKMY??8。
4.滴定允许的最高酸度
?lgKMY?≥8。 当c(M)=0.01 mol·L时,准确滴定M要求
-1
?K?的十分重要因素。随着溶液的酸度逐渐提高,αY(H)不断增大,而MY溶液酸度是影响
????8,如果酸度再提高,滴定就有困难,KMY?变小,当酸度提高到某一限度时,lgKMY这个酸度界限就是滴定允许的最高酸度,可按下式计算。
??lgKMY??lgKMY?lg?Y(H)?8 ?lg?Y(H)?lgKMY?8
利用此式可算出滴定各种金属离子的lgαY(H)值,然后再由pH~lgαY(H)表或酸效应曲线查出相应的pH值,这个pH值即为滴定某种金属离子的最低pH值,也即滴定的允许最高酸度。 5.最低酸度
酸度太低时,将发生金属离子的水解,生成M(OH)n沉淀,影响配位反应,对滴定不利,因此对不同的M有不同的允许最低酸度,可粗略地由金属离子的氢氧化物的溶度积K计算求得。
6.缓冲溶液控制溶液的酸度
在滴定过程中,随着配合物的生成,不断有H+释放出来,溶液的酸度不断增大,这样不仅降低了MY的稳定性,使滴定突跃减小,而且改变了指示剂变色的适宜酸度,导致误差,因此,在配位滴定中应选择适当的缓冲溶液控制溶液的pH值。所选缓冲液的pH值应既满足准确滴定金属离子的要求,又符合指示剂变色的pH条件。 8.2.9 金属指示剂
金属指示剂是一种有机配位剂,能与金属离子生成有色的配合物MIn,在终点时发生置换反应:MIn + Y
MY + In,指示剂In游离于溶液中,由于MIn与In颜色明显不同,而
θSP
引起溶液颜色变化,从而指示终点。金属指示剂应具备一定条件。许多金属指示剂具有酸碱指示剂的性质,即金属指示剂自身的颜色随溶液的pH变化而不同,在选用金属指示剂时,必须注意到这一点。此外选用指示剂时应防止和避免指示剂的封闭和僵化现象。
8.2.10 提高配位滴定选择性的方法
?当溶液中有两种离子M、N共存时,若KMY?>KNY?,要准确滴定M,共存N不干扰,
?则必须满足以下二个条件:
?c(M)KMY??105?c(N)KNY? (1)
?KMY??108 (2)
若c(M)=c(N),则(1)式可写为△lgK′≥5,若仅考虑酸效应,且c(M)=c(N),则(1)式中可写为△lgK≥5。 1.控制酸度分步确定
如果M、N共存,符合以上条件,则可控制溶液酸度,使其满足准确滴定M的最小pH值,以及防止M水解析出沉淀的最大pH值,选择滴定M,N不干扰测定。 2.利用掩蔽的方法选择确定
若M、N共存时,不满足条件(1),就不能控制酸度选择滴定,这时可加入掩蔽剂,使之与干扰离子N起反应,以消除干扰。 3.采用预先分离法或改用其它的配位剂滴定。 8.2.11 配位滴定的方式和应用
在配位滴定中,采用不同的滴定方式可以扩大配位滴定的应用范围。常用的滴定方式有直接滴定法、间接滴定法、返滴定法和置换滴定法。例如,用直接滴定法测水中总硬度,返滴定法测Al3+,间接滴定法测PO43-等等。
8.3 例题与习题解答
8.3.1 例题解析
例5-1 下列化合物中那些是简单盐?那些是复盐?那些是螯合配合物?那些是单基配合物?
CuSO4?5H2O,K2PtCl6,Co(NH3)6Cl3,Ni(en)2Cl2,(NH4)2SO4?FeSO4?6H2O,Cu(NH2CH2COO)2,
Cu(OOCCH3)2,KCl?MgCl2?6H2O。 解:简单盐 Cu(OOCCH3)2
复盐 (NH4)2SO4?FeSO4?6H2O,KCl?MgCl2?6H2O
螯合配合物 Cu(NH2CH2COO)2,Co(NH3)6Cl3,Ni(en)2Cl2 单基配合物 K2PtCl6,Co(NH3)6Cl3,CuSO4?5H2O
例5-2 命名下列配合物和配离子。
(1)(NH4)3[SbCl6];(2)[Co(en)3]Cl3;(3)[Co(NO2)6]3-;(4)[Cr(H2O)4Br2]Br?2H2O; (5)[Cr(Py)2(H2O)Cl3];(6)NH4[Cr(SCN)4 (NH3)2]。
解:(1)六氯合锑(Ⅲ)酸铵; (2)三氯化三(乙二胺)合钴(Ⅲ); (3)六硝基合钴(Ⅲ)配阴离子; (4)二水合溴化二溴·四水合铬(Ⅲ); (5)三氯·水·二吡啶合铬(Ⅲ); (6)四(硫氰根)·二氨合铬(Ⅲ)酸铵。
例5-3 根据下列配合物和配离子的名称写出其化学式。
(1)四氯合铂(Ⅱ)酸六氨合铂(Ⅱ); (2)四氢合铝(Ⅲ)酸锂 (3)氯化二氯·四水合钴(Ⅲ); (4)二氨·草酸根合镍(Ⅱ)
(5)氯·硝基·四氨合钴(Ⅲ)配阳离子; (6)羟基·水·草酸根·乙二胺合铬(Ⅲ) 解:(1) [Pt(NH3)6][PtCl4];(2)Li[AlH4];(3)[Co(H2O)4Cl2]Cl;(4)[Ni(NH3)2(C2O4)] (5)[Co(NH3)4(NO2)Cl]+;(6)[Cr(OH)(H2O)(C2O4)(en)]
例5-4 指出下列各配合物中配离子、中心离子、配位体、配位数及配位原子。 (1)K2Cu(CN4);(2)[Co(NH3)(en)2Cl]Cl2;(3)K2Na[Co(ONO)6]; (4)K2[Pt(NH3)2(OH)2Cl2];(5)NH4[Cr(SCN)4(NH3)2]。 解:
序号 配离子 中心离子 配位体 配位数 配位原子