常见的EDTA与螯合剂.ppt

第三节 螯合物 （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 成的环状配合物 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 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 其稳定性越强。 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合物，特别是具有氨基N和羧基O的一类氨羧螯合剂使用得更广。 二、氨羧螯合剂及氨羧 螯合滴定 （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广的是乙二氨四乙酸（EDTA）及其二钠盐 （EDTA-2Na），统称为 EDTA。结构如下： EDTA在水中溶解度小，故配制标准溶液时，常用它的二钠盐。 EDTA的分子或离子中含有2个氨基氮和4个羧基氧可与金属离子配合，生成具有5个五元环的稳定性很高的螯合物。如下图： CaY2-的结构 EDTA与金属离子的配合有以下特点： 1.螯合能力强 除碱金属以外，能与几乎所有的金属离子形成稳定的螯合物。 2.与金属离子形成的螯合物大多带有电荷，因此易溶于水。 3.简单的螯合比 不论几价的金属离子，它们与EDTA总是1：1螯合。例如： M2++H2Y2--MY2 - +2H + M3++H2Y2--MY - +2H + M4++H2Y2--MY +2H + 4.由于EDTA与金属离子螯合可形成5个五元环，故生成的螯合物十分稳定。常见金属离子的EDTA螯合物的lgKs 见表5-2。 表5-2 EDTA与部分金属离子螯合物的稳定常数对数值 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，还与溶液的pH值有关。不同的金属离子与EDTA生成的螯合物的稳定性不同，滴定时所需溶液的pH值也不同。因此，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pH值，用EDTA进行选择滴定。 例如，在Mg2+离子和Zn2+离子的混合溶液中，调节溶液的pH ≈ 6.8， 这时EDTA仍可与 Zn2+离子完全螯合，而与Mg2+离子则完全不螯合，即Mg2+离子的存在不会干扰EDTA 对Zn2+离子的螯合滴定。 由于滴定时不断有离子的生成，为了保持合适的pH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的pH值。 （二）EDTA螯合滴定的基本原理 EDTA螯合滴定就是基于EDTA与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含量。 EDTA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。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。 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其本身（即未配合时）的颜色有明显不同； 2.与金属离子形成的有色配合物具有足够的稳定性； 3.与金属离子形成配合物的稳定性必须小于EDTA与金属离子形成螯合物的稳定性。 常用的指示剂有铬黑T，钙指示剂，二甲酚橙，PAN等。现以铬黑T为例，说明金属指示剂的变色原理。铬黑T为弱酸性偶氮染料，能随溶液pH值变化而显示不同的颜色。如用符号NaH2ln表示铬黑T。在溶液中有下列平衡： 铬黑T能与许多金属离子如Ca2+ Mg2+ Zn2+Cd2+ 等形成红色的配合物。在pH为7~11时，铬黑T显兰色，与形成配合物的红色有明显区别，则终点时颜色变化明显。因此，用铬黑T作指示剂时最适宜的pH值为9~10.5，一般用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制溶液pH值在10左右进行滴定。 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pH值，选择性地滴定其中某一离子。例如，在Mg2+离子和Zn2+离子的混合溶液中，可首先调节溶液pH ≈ 6.8，用铬黑T作指示剂，用EDTA滴定Zn2+离子，此时Mg2+离子不干扰。然后再调节溶液pH ≈ 10，用EDTA滴定Mg2+离子。 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EDTA滴定Ca2+ Mg2+时，少量Fe3+， Al3+有干扰，可加入三乙醇胺消除干扰。 （三）EDTA螯合滴定 示例-水的总硬度测定 水的总硬度是指水中Ca2 + ， Mg2+的总硬度（以为mmol ·L-1单位） 测定水的总硬度时加NH3-NH4Cl