《螯合物和螯合剂的概念.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螯合物和螯合剂的概念.ppt（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节第三节 螯合物螯合物（一）螯合物和螯合剂的概念（一）螯合物和螯合剂的概念 螯合物：由中心原子与多齿配体形螯合物：由中心原子与多齿配体形 成的环状配合物成的环状配合物 螯合剂：能与中心原子形成螯和物螯合剂：能与中心原子形成螯和物 螯合效应：这种由于螯和物的生成螯合效应：这种由于螯和物的生成 而使配合物的稳定性大大增加的作而使配合物的稳定性大大增加的作 用配合物中形成的鏊合环数目越多用配合物中形成的鏊合环数目越多 其稳定性越强。其稳定性越强。 形成的螯合环以五元环和六元环形成的螯合环以五元环和六元环最稳定。常见的螯合剂大多是有机化最稳定。常见的螯合剂大多是有机化合物，特别是具有氨基合物，特别
2、是具有氨基N和羧基和羧基O的的一类氨羧螯合剂使用得更广。一类氨羧螯合剂使用得更广。二、氨羧螯合剂及氨羧二、氨羧螯合剂及氨羧 螯合滴定螯合滴定（一）氨羧螯合剂的结构和特点（一）氨羧螯合剂的结构和特点 氨羧螯合剂中最重要同时应用最氨羧螯合剂中最重要同时应用最广的是乙二氨四乙酸（广的是乙二氨四乙酸（EDTA）及其及其二钠盐二钠盐 （EDTA-2Na），），统称为统称为 EDTA。结构如下：结构如下： EDTA在在水中溶解度小，故配制水中溶解度小，故配制标准溶液时，常用它的二钠盐。标准溶液时，常用它的二钠盐。 EDTA的的分子或离子中含有分子或离子中含有2个氨基个氨基氮和氮和4个羧基氧可与金属离子配合
3、，个羧基氧可与金属离子配合，生成具有生成具有5个五元环的稳定性很高的个五元环的稳定性很高的螯合物。如下图：螯合物。如下图： CaY2-的结构的结构 EDTA与金属离子的配合有以下特点：与金属离子的配合有以下特点： 1.螯合能力强螯合能力强 除碱金属以外，能与除碱金属以外，能与几乎所有的金属离子形成稳定的螯几乎所有的金属离子形成稳定的螯合物。合物。 2.与金属离子形成的螯合物大多带与金属离子形成的螯合物大多带有电荷，因此易溶于水。有电荷，因此易溶于水。3.简单的螯合比简单的螯合比 不论几价的金属离子，不论几价的金属离子，它们与它们与EDTA总是总是1：1螯合。例如：螯合。例如： M2+H2Y2-
4、MY2 - +2H + M3+H2Y2-MY - +2H + M4+H2Y2-MY +2H +4.由于由于EDTA与金属离子螯合可形成与金属离子螯合可形成5个五个五元环，故生成的螯合物十分稳定。常见元环，故生成的螯合物十分稳定。常见金属离子的金属离子的EDTA螯合物的螯合物的lgKs 见表见表5-2。 表表5-2 EDTA与部分金属离子螯合物的稳与部分金属离子螯合物的稳定常数对数值定常数对数值 溶液中螯合物的稳定性除决定于螯溶液中螯合物的稳定性除决定于螯合物稳定常数的大小外，还与溶液合物稳定常数的大小外，还与溶液的的pH值值有关。不同的金属离子与有关。不同的金属离子与EDTA生成的螯合物的稳定
5、性不同，生成的螯合物的稳定性不同，滴定时所需溶液的滴定时所需溶液的pH值也不同。因值也不同。因此，在两种以上金属离子的混合溶此，在两种以上金属离子的混合溶液中，常可以通过调节溶液的液中，常可以通过调节溶液的pH值，值，用用EDTA进行选择滴定。进行选择滴定。 例如，在例如，在Mg2+离子和离子和Zn2+离子的混合离子的混合溶液中，调节溶液的溶液中，调节溶液的pH 6.8， 这时这时EDTA仍可与仍可与 Zn2+离子完全螯合，而与离子完全螯合，而与Mg2+离子则完全不螯合，即离子则完全不螯合，即Mg2+离子离子的存在不会干扰的存在不会干扰EDTA 对对Zn2+离子的螯离子的螯合滴定。合滴定。 由
6、于滴定时不断有离子的生成，为了由于滴定时不断有离子的生成，为了保持合适的保持合适的pH值，使反应进行完全，滴值，使反应进行完全，滴定前必须加入合适的缓冲溶液控制溶液定前必须加入合适的缓冲溶液控制溶液的的pH值。值。（二）二）EDTA螯合滴定的基本原理螯合滴定的基本原理 EDTA螯合滴定就是基于螯合滴定就是基于EDTA与与金属离子螯合反应的一种重要的滴定分金属离子螯合反应的一种重要的滴定分析方法，常用于测定溶液中金属离子的析方法，常用于测定溶液中金属离子的含量。含量。 EDTA螯合滴定的原理和基本过程：螯合滴定的原理和基本过程： 滴定时使用的指示剂叫做金属指示剂。滴定时使用的指示剂叫做金属指示剂
7、。它们是一类能与金属离子形成有色配合它们是一类能与金属离子形成有色配合物的水溶性有机染料。物的水溶性有机染料。 作为金属指示剂必须具备以下条件：作为金属指示剂必须具备以下条件：1.与金属离子形成的配合物的颜色与金属离子形成的配合物的颜色与其本身（即未配合时）的颜色有与其本身（即未配合时）的颜色有明显不同；明显不同； 2.与金属离子形成的有色配合物具与金属离子形成的有色配合物具有足够的稳定性；有足够的稳定性； 3.与金属离子形成配合物的稳定性与金属离子形成配合物的稳定性必须小于必须小于EDTA与金属离子形成螯合与金属离子形成螯合物的稳定性。物的稳定性。 常用的指示剂有铬黑常用的指示剂有铬黑T，钙
8、指示钙指示剂，二甲酚橙，剂，二甲酚橙，PAN等。现以铬黑等。现以铬黑T为为例，说明金属指示剂的变色原理。例，说明金属指示剂的变色原理。铬黑铬黑T为为弱酸性偶氮染料，能随溶液弱酸性偶氮染料，能随溶液pH值值变化而显示不同的颜色。如用变化而显示不同的颜色。如用符号符号NaH2ln表示铬黑表示铬黑T。在在溶液中溶液中有下列平衡：有下列平衡： 铬黑铬黑T能与许多金属离子如能与许多金属离子如Ca2+ Mg2+ Zn2+Cd2+ 等等形成红色的配合物。形成红色的配合物。在在pH为为711时，时，铬黑铬黑T显显兰色，与兰色，与形成配合物的红色有明显区别，则形成配合物的红色有明显区别，则终点时颜色变化明显。因
9、此，用铬终点时颜色变化明显。因此，用铬黑黑T作作指示剂时最适宜的指示剂时最适宜的pH值为值为910.5，一般用，一般用NH3-NH4Cl缓冲溶液缓冲溶液控制溶液控制溶液pH值在值在10左右进行滴定。左右进行滴定。 对于含有两种或两种以上金属离子对于含有两种或两种以上金属离子的混合溶液，可以通过调节溶液的的混合溶液，可以通过调节溶液的pH值，选择性地滴定其中某一离子。例值，选择性地滴定其中某一离子。例如，在如，在Mg2+离子离子和和Zn2+离子的混合溶液离子的混合溶液中，可首先调节溶液中，可首先调节溶液pH 6.8，用用铬黑铬黑T作指示剂，用作指示剂，用EDTA滴定滴定Zn2+离子，离子，此时此
10、时Mg2+离子不干扰。然后再调节溶液离子不干扰。然后再调节溶液pH 10，用用EDTA滴定滴定Mg2+离子。离子。 可加入某种掩蔽剂（此试剂能与干可加入某种掩蔽剂（此试剂能与干扰离子结合成更稳定的配合物，而扰离子结合成更稳定的配合物，而对被测离子无影响），把干扰离子对被测离子无影响），把干扰离子掩蔽起来，再滴定被测离子。例如掩蔽起来，再滴定被测离子。例如EDTA滴定滴定Ca2+ Mg2+时，少量时，少量Fe3+， Al3+有干扰，可加入三乙醇胺消有干扰，可加入三乙醇胺消除干扰。除干扰。（三）（三）EDTA螯合滴定螯合滴定 示例示例-水的总硬度测定水的总硬度测定 水的总硬度是指水中水的总硬度是指
11、水中Ca2 + ， Mg2+的总的总硬度（以为硬度（以为mmol L-1单位）单位） 测定测定水的总硬度时加水的总硬度时加NH3-NH4Cl缓缓冲溶液调节冲溶液调节pH 10，以铬黑以铬黑T为指为指示剂，用示剂，用EDTA标准溶液滴定。溶液标准溶液滴定。溶液中有关配合物的稳定性有如下顺序：中有关配合物的稳定性有如下顺序： CaY2- MgY2- MgIn - CaIn- 反应式如下：反应式如下：加指示剂时：加指示剂时： Mg2+ + HIn2- MgIn - + H+ 蓝蓝 紫红紫红 滴定终点前：滴定终点前： Ca2+H2Y2- CaY2- +2H+ Mg2+ + H2Y2- MgY2- +2H+滴定终点时：滴定终点时： MgIn-+ H2Y2- MgY2- +HIn- +H+ 紫红紫红 蓝蓝 水的总硬度按下式计算：水的总硬度按下式计算：总硬度总硬度= 式中：式中：CEDTA: EDTA 标准溶液的浓度（标准溶液的浓度（ mol L-1 ）VEDTA : 消耗消耗EDTA标准溶液的体积（标准溶液的体积（L）V: 滴定时水样的体积（滴定时水样的体积（L）
