M + EDTA === M-EDTA
一. 滴定過程中金屬離子濃度([M])的變化規(guī)律
(一)M與L不發(fā)生配位反應(yīng)
討論:在 NH3- NH4Cl 緩沖溶液中(pH =10.0),以0.01000 mol/L EDTA 標(biāo)液滴定 20.00 ml 0.01000 mol/L Ca2+ 溶液
過程中[Ca2+]的變化 首先計(jì)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時(shí), log aY(H) =0.45
由于NH3 與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)滴定開始至計(jì)量點(diǎn)前(log K’CaY > 10, Ca
Y的離解可忽略) 加入19.98 ml EDTA標(biāo)液時(shí)(誤差-0.1%): pCa=5.3 (3)計(jì)量點(diǎn)時(shí): K’CaY大, Ca2+幾乎與EDTA 完全配位 [Ca2+]= 5.4 ´ 10-7 mol/L pCa=6.3 (4)計(jì)量點(diǎn)后 加入20.02 ml EDTA標(biāo)液時(shí)(誤差+0.1%): pCa=7.2 按上述各步同樣的方法,可求出不同滴定劑加入體積時(shí)的[Ca2+]值,作 pCa——VEDTA 曲線即滴定曲線。
(二) M與L 發(fā)生配位反應(yīng) 討論:在 0.1mol/L NH3- 0.176mol/L NH4Cl 緩沖溶液中(pH = 9.0),以0.02000 mol/L
EDTA 標(biāo)液滴定 20.00 ml 0.020
00 mol/L Zn2+ 溶液, 討論過程中 pZn 的變化情況 1. K’ZnY的計(jì)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 時(shí), 查
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. 滴定曲線繪制 (1)滴定前 c’Zn= 0.02000 mol/L
pZn = -log [Zn2+]= -log 1.5 ´ 10-7 = 6.82 (2)滴定開始至計(jì)量點(diǎn)前 加入19.98 ml EDTA標(biāo)液時(shí)(誤差-0.1%):
pZn = -log 7.7 ´ 10-11 = 10.11 (3)計(jì)量點(diǎn)時(shí): Zn2+ + Y == ZnY
pZn = -log 6.8 ´ 10-12 = 11.17 (4)計(jì)量點(diǎn)后 加入20.02 ml EDTA標(biāo)液時(shí)(誤差+0.1%):
[ZnY] = 0.01000 mol/L
pZn = -log 5.9 ´ 10-13 = 12.23 按上述各步同樣的方法,可求出不同滴定劑加入體積時(shí)的[Zn2+]值,
作 pZn——VEDTA 曲線即滴定曲線。
(三)影響滴定突躍的因素 1. 配合物的條件穩(wěn)定常數(shù)對(duì)滴定突躍的影響 (1) KZnY (2) pH ® aY(H) ¯ K’ZnY ® 突躍越大 (3) [L] ¯ ® aM(L) ¯
2. 金屬離子的濃度對(duì)滴定突躍的影響: cM ® 曲線起點(diǎn)¯ ® 突躍越
二. 配位滴定條件的判斷 滴定的準(zhǔn)確度可用終點(diǎn)誤差來定量描述終點(diǎn)誤差——滴定終點(diǎn)與計(jì)量點(diǎn)不一致所引起的誤差 (10)
[Y ]ep 、[M]ep ——終點(diǎn)時(shí)的平衡濃度;
CMep ——終點(diǎn)時(shí) M 的分析濃度 若終點(diǎn)與計(jì)量點(diǎn)完全一致,即加入的EDTA(溶液)的物質(zhì)的量與被測定金屬離子M的物質(zhì)的量正好相等,即 [Y ]ep = [M]ep , 則TE% = 0 反之, 若 [Y ]ep ¹ [M]ep , 就有終點(diǎn)誤差。
設(shè)終點(diǎn)的pMep與計(jì)量點(diǎn)的pMsp 之差為∆pM( pMep - pMsp )可推導(dǎo)出林邦終點(diǎn)誤差公式: (11)
由此式可知:TE% 與 K’MY 和 cMep及 ∆pM 有關(guān), K’MY 和 cMep 為多大能準(zhǔn)確滴定呢? 若采用指示劑指示終點(diǎn),由于人眼判斷顏色的局限性,在最好的情況下(即使是計(jì)量點(diǎn)與終點(diǎn)一致), 也可能造成∆ pM 有 ±(0.2~0.5) 單位的不確定性,若要求滴定誤差在 ±0.1% 范圍內(nèi),
則:代入公式 (12) (13) K’MY cM = 106 logcMK’MY = 6 計(jì)算結(jié)果表明:當(dāng)終點(diǎn)與計(jì)量點(diǎn)的 pH 值相差 0.2 單位時(shí),要使終點(diǎn)誤差在 ±0.1% 以內(nèi),(滴定分析要求), 則 logCM K’MY 值必須大于或等于6,因此,通常將 log cMK’MY ³ 6 (14) 作為能準(zhǔn)確滴定(誤差在 ±0.1% 以內(nèi))的判別式。
在配位滴定中, cM (原始濃度) 約為 0.02000 mol/L,終點(diǎn)時(shí)cMep應(yīng)為0.01000 mol/L,此時(shí): log K’MY ³ 8 (15) 例:為什么用EDTA溶液滴定Ca2+時(shí) ,必須在 pH=10.0,而不能在 pH=5.0 的溶液中進(jìn)行,但滴定Zn2+時(shí), 則可在 pH=5.0 時(shí)進(jìn)行?
解:查教材表6-2可知: pH=5.0 時(shí), paY(H) =6.45 pH=10.0 時(shí),paY(H) =0.45
又知: log KZnY = 16.50 log KZnY = 10.69 pH = 5.0 時(shí), log K’ZnY =log KZnY -logaY(H) =16.50-6.45 = 10.05 > 8 log K’CaY = log KCaY-logaY(H) =10.69-6.45 = 4.24 < 8 pH=10.0 時(shí), log K’ZnY =16.50-0.45 = 16.05 > 8 log K’CaY =10.69-0.45 = 10.24 > 8
由此可見: pH=5.0 時(shí), EDTA溶液不能準(zhǔn)確滴定Ca2+ ,但可準(zhǔn)確滴定Zn2+ ;而當(dāng) pH=10.0 時(shí), Ca2+ 、Zn2+都可用EDTA 準(zhǔn)確滴定。
三. 配位滴定中溶液酸度的控制
(一)配位滴定所允許的最低pH 值和酸效應(yīng)曲線
1. EDTA 的酸效應(yīng)曲線的繪制 準(zhǔn)確滴定的條件: log K’MY ³ 8 當(dāng)pH < 12時(shí),存在酸效應(yīng)時(shí): 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對(duì)應(yīng)的最低pH 值,即滴定各種金屬離子時(shí)所允許的最小pH 值。
將log KMY對(duì)最低 pH 值作圖所得曲線稱為 EDTA 的酸效應(yīng)曲線或林邦曲線。
圖4 EDTA滴定一些金屬離子所允許的最低pH 值
2. 應(yīng)用:
(1)某 Mn+ 能被滴定的最低 pH值(在未有副反應(yīng)發(fā)生時(shí)): 如:滴定 Fe3+ pH ³ 1.2 滴定 Zn2+ pH ³ 4
(2)某一pH值時(shí),那些金屬離子能被準(zhǔn)確滴定,那些離子干擾?
(3)控制溶液的pH值,可選擇滴定某些離子 例: Al3+ 、 Fe3+ 共存時(shí),選擇性滴定Fe3+ : Fe3+ : pH ³ 1.2, 控制 pH 1~3 即可( Al3+ ³ 4)
(4)調(diào)節(jié)pH值,連續(xù)滴定 例: Bi3+ 、 Zn2+ 、 Mg2+ pH:1 到 4.2 到 10
(二)溶液酸度的控制 反應(yīng)過程中: H2Y2- + M2+ = MY2+ + 2H+ (用緩沖溶液控制溶液酸度) HAc-NaAc pH: 3.4—5.5 NH3-NH4+ pH: 8—11
3]3+b4[NH3]4 已知: [NH3]=0.10 mol/L