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中科大分析化学课件chapter4(4)


二、选择滴定溶液pH值的控制
1.滴定的适宜pH范围
对一定的滴定体系,若|ΔpM´ |=0.2, 要求滴定准确度达到0.1%, 则必须:
lg K´MYcMsp≥6 对单一离子M体系,适宜酸度范围是: 最高酸度: lgαY(H)= lg KMY-8.0 ~pH 最低酸度 pH=14.00- 1/n(pKsp+lg cM)
• • 最高酸度~最低酸度这一段pH值范围称 之为配位滴定的适宜酸度范围; 最高酸度只考虑酸效应(没有考虑其它影 响因素),最低酸度只考虑金属离子的沉 淀(没有考虑OH-的配位效应以及沉淀的 溶解以及辅助配体对生成沉淀的影响等因 素);
• 大约参考数值(例如,Pb2+ pH3.3~7.4) S
• 辅助配体:为了防止金属离子的水解和沉 淀的生成,常常在溶液中加入一种可以和 金属离子生成配合物的配体称之为辅助配 体。 • 各种辅助配体:有机酸碱或其盐,常见: 柠檬酸(钠)、磺基水杨酸、抗坏血酸、 酒石酸(钾钠)、醋酸(钠)、NH3(NH4+) 等 • 辅助配体能有效防止金属离子的水解或沉 淀,使得较低酸度下仍然可以滴定。
在有其它金属离子存在时,情况发生了 变化。对于最低酸度,由于考虑的仍是待 测离子M的水解,只要共存离子N不与使用 的指示剂显色,就不会影响判断。因此, 对于混合离子的滴定,最低酸度判别式仍 然是: 最低酸度 pH=14.00- 1/n(pKsp+lg cM)
最高酸度,由于N的存在,要考虑
lgαY =lg(αY(H)+ αY(N))最大允许值时所对 应的pH值。 对一定的滴定体系,若|ΔpM´ |=0.2, cM= 0.020 mol· L-1,滴定准确度达到0.1%, 要求: lg K´MY≥8 (以lg K´MY =8处理) 因此 lg(αY)max = lg KMY-8.0 而 αY =αY(H)+ αY(N)-1
第四章 配位滴定法 Complexometric Titration
§4.3 配位滴定法的基本原理
一、滴定曲线 二、金属指示剂 三、配位滴定的终点误差

条件稳定常数 lg K´MY=lg KMY- lg(αY(H)+αY(N)-1) -
lg(αM(L)+ αM(OH)-1)+lgαMY
αY(N)=1+ KNY[N], αM(L)=1+Σβi[L]I
3. 最佳pH值 由于配位滴定误差与 ΔpM´=pM´ep- pM´sp及K´MY密切相关,
而它们都和溶液的pH值有关。 滴定的最佳pH值就是使pM´ep= pM´sp时的 pH值。 pM´sp=1/2(lgK´MY-lgcspM) ~pH pM´ep= lg KMIn-lgαIn(H)- lgαM ~pH pH关系曲线的交点即最佳pH值, TE=±0.1%所允许的pH值范围称为最佳pH 值范围。
2) pH=2.0时, lg αY(H)=13.51, αY(Pb)=1+ KPbY· cPbsp=1+1018.04×0.020=1016.34 αY= αY(H)+ αY(Pb)-1=1016.34
酸效应可以忽略
lgK´BiY=lgKBiY-lgαY= 27.94-16.43=11.60>8 pBi´sp=1/2(lgK´BiY-lgcspBi)=6.80 pBit=5.4, ΔpBi´=5.4-6.80=-1.40 TE%=-0.04 Pb2+在两种情况下均不干扰Bi3+ 的测定,pH不同,终点pM值不同,TE不同
• 1) 若αY(H)>> αY(N)(αY(H)>>20αY(N)),
此时共存离子的影响可以忽略,与单一M 离子存在时情况相同, lgαY(H)=lg KMY-8.0
对应的pH值为滴定允许的最高酸度。
• 2)若αY(N)>(αY)max (=lg KMY-8.0)
此时N的副反应很大,找不到符合滴定要 求的pH值,无法准确滴定。
EDTA滴定Mg的最佳pH值范围
§4.4 混合离子的选择滴定
一、选择滴定的可能性
当溶液中存在两种金属离子M和N时 (KMY和KNY),需要找出能够准确滴定M而 不受N离子干扰的条件。
要使滴定准确度达到一定要求,且ΔpM´一 定时,必须:lg K´MY≥定值才能满足要求。 浓度cMsp一般是定值,由: lg K´MY= lg KMY - lgαM - lgαY
• 1)最高酸度(最低pH值)
不考虑其它影响因素,只考虑酸效应时:
lg K´MY= lg KMY - lgαY(H)
即 lgαY(H)= lg KMY - lg K´MY
由此式求出的对应酸度,就是配位滴 定的最高酸度(超过这一酸度,单就酸效应 的影响,已经无法准确滴定)。
由: |ΔpM´ |=0.2,要使滴定准确度达到 0.1%, 必须:lg K´MYcMsp≥6, 一般滴定的金属离子浓度cM=0.020 mol· L-1
解: 1)pH=1.0时, lg αY(H)=18.01, αY(Pb)=1+ KPbY· cPbsp=1+1018.04×0.020=1016.34 αY= αY(H)+ αY(Pb)-1=1018.01 与只有酸效应存在一样 lgK´BiY=lgKBiY-lgαY= 27.94-18.01=9.93>8 pBi´sp=1/2(lgK´BiY-lgcspBi)=5.97 pBit=4.0, ΔpBi´=4.0-5.97=-1.97 TE%=-1.0
即: lg K´MY= lg KMY - lgαM - lgαY
= lg KMY - lgαM - lg(αY(H)+ αY(N))
所以,对于M来说,N存在时能否准确滴定, 决定于αY =αY(H)+ αY(N)这一项的大小 对于αY(H)+ αY(N)项,有三种情况:
• 1) αY(H)>> αY(N)(大于等于20倍以上)
滴定过程中,H+浓度不断增大(pH的变 化使K´MY减小,改变ΔpM´值),滴定无法 正常进行;
加入缓冲溶液,保持溶液的pH值相对 稳定; 缓冲组分可能会与待测金属离子反应 (配位效应),综合评价。
2.配位滴定的适宜酸度范围
由lg K´MYcMsp≥2 (lg |f|- lg|TE|),
一般最小|ΔpM´ |=0.2,要使滴定准确度 达到0.1%,要求: lg K´MYcMsp≥6 • 适宜酸度范围就是仅考虑酸效应和水解 效应时,配位滴定所能容许的最高酸度(最 低pH值)和最低酸度。
K sp [M
n
]
沉淀刚刚开始出现时, [Mn+]=cM
因此: [OH- ]= n K sp
cM
即:pOH=1/n(pKsp+lg cM)
最低酸度: pH=14.00- 1/n(pKsp+lg cM)
• 例(前题):用 0.020 mol· L-1EDTA滴定 0.020 mol· L-1Pb2+溶液, 计算滴定Pb2+的 最低允许酸度。 解:已知Pb(OH)2 pKsp=14.9, pH=14.00- 1/n(pKsp+lg cM) =14.00-1/2(14.9-1.7) =7.4 (最高允许酸度为 pH≥ 3.3) 3.3~7.4 B
各种金属离子允许的最高酸度曲线
2)最低酸度(最高pH值)
pH ↑, αY(H)↓,
但pH过高时,发生水解、氢氧化物沉淀
• 用金属离子刚生成沉淀时的pH值作为配位 滴定所允许的最低酸度。这个pH值可由金 属离子氢氧化物沉淀的溶度积常数进行计 算。
对反应: Mn++nOHKsp=[Mn+][OH- ]n M(OH)n [OH- ]= n
解: lg KPbY=18.04, 没有共存离子时, lgαY(H)= lg KPbY-8.00=10.04~pH≈3.3 1) Zn2+存在时, αY(Zn)= 1+KZnY· cZnsp =1016.50×0.020=1014.80>1010.04 无法准确滴定(或 lg K´PbY=lg KPbY-lg αY<8) 无论在何种pH下都无法准确滴定 2) Mg2+存在时, αY(Mg)= 1+KMgY· cMgsp =108.7×0.020=107.0 αY(=1010.04)>> αY(Mg),可以忽略Mg2+的影 响, ~pH≈3.3
• 最低酸度用来估计金属离子滴定时的酸度 下限。但实际上。由于不同金属离子的性 质差异很大,有些离子在远小于最高pH值 就已经水解(例如,Fe3+,Al3+),而有些金属 离子即使大于这个pH值仍然可以滴定。因 此,最高酸度绝对不能超过,否则就不能 满足误差要求,而最低酸度只具有参考意 义。
3)适宜酸度范围
• 终39;
10
pM ' sp M
K ' MY c
100
• 准确滴定判别式 lgK´MY· cMsp ≥6
§4.3 配位滴定法的基本原理
四、配位滴定中的酸度控制 配位滴定的终点误差与ΔpM´及K´MY有 关,这些因素都和溶液的pH密切相关,因 此,配位滴定中的酸度控制极为重要。 1.缓冲溶液的作用 滴定使用的EDTA标准溶液为Na2H2Y∙2H2O M+H2Y2MY+2H+
不需要考虑N离子的影响,与单一离子情 况相同。
• 2) αY(H)≈ αY(N)(两者比在20倍以内)
计算需要用公式:αY =αY(H)+ αY(N)
影响基本与αY(H)相当 • 3) αY(H)<< αY(N)(αY(N)≥20 αY(H) ) 此时共存离子的影响为主要因素。在这一条 件下N不干扰M测定的条件,就是可以进行 选择滴定的条件。

滴定突跃范围:
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