分析化学 配位滴定方式及其应用
(分析化学)第五章配位滴定法
≥12
Y4-
二 EDTA的酸效应及酸效应系数αY(H)
定义： αY(H) = [Y']/[Y] 一定 pH的溶液中，EDTA各种存在形式的总浓度
[Y’]，与能参加配位反应的有效存在形式Y4-的平衡浓 度[Y]的比值。
EDTA的各种存在形式共有几种？ 7种 —— 总浓度[Y’]
酸效应系数αY(H) ——用来衡量酸效应大小的值。
B 1 = K 1=
[M L ] [M ][L ]
B 2= K 1K 2= [M L 2] [M ][L ]2
B n = K 1K 2...K n =
[M L n ] [M ][L ]n
最后一级累积稳定常数为各级络合物的总的 稳定常数.
在分析化学中,列出的经常是各级稳定常数 或累积稳定常数或是它们的对数值,使用时,不 要混淆。
K稳
1 K不稳
2 MLn（1：n）型配合物
M+L＝ML
第一级稳定常数
K1
[ML] [M][L]
ML+L＝ML2 第二级稳定常数
.
K2 =
ML2 ML L
.
MLn-1 +L＝MLn 第n级稳定常数
K不稳
1 K n稳
Kn =
MLn MLn-1 L
若将逐级稳定常数依次相乘,就得到各级累积稳 定常数( B n )
ΔpM= 2.39
当pH=9.0时，用0.01mol/LEDTA溶液滴定0.01mol/L 的20.00mlCa2+溶液，考察pM值的变化范围。 注意：当pH=9.0时, EDTA有酸效应
a KCaY'= KCaY Y(H)
=
1010.69 101.28
=109.41
分析化学 配位滴定(2)
10
2+
20.00ml 0.0100mol/L
8
pH=12.0
pCa 6
4
2
0 0 5 10 15 V /ml 20 25 30
（二）影响滴定突跃大小的因素 1. 条件稳定常数： 条件稳定常数： 浓度一定时， 浓度一定时， K´MY 越大，突 ´ 越大， 跃范围越大。 跃范围越大。
当浓度一定时， 值越大， 当浓度一定时 ， K'MY 值越大 ， 突跃也愈 大 。 如 待 测 离 子 浓 度 cM=10-2mol/L, 当 K'MY<108时，突跃已很小。 突跃已很小。
酸效应曲线
由αY ( H ) 值所对应的酸度，为最高允许酸度（即最低的pH 值）。
最低允许酸度（最高 值 最低允许酸度（最高pH值）
滴定时若酸度过低，金属离子将发生水解形 成M(OH)n 沉淀，影响配位滴定的进行。刚开始 出现沉淀的酸度为最低允许酸度（最高pH值）， 可由氢氧化物的溶度积求出:
n −
4. 计量点后（由过量Y和平衡关系式计算 2+浓度） 计量点后（由过量 和平衡关系式计算Ca 浓度） 和平衡关系式计算 设加入EDTA标准溶液 标准溶液20.02mL(滴定百分率为 滴定百分率为100.1%) 设加入 标准溶液
20.00 CaY ] = 0.01000 × ≈ 5.0 × 10−3 mol L−1 [ 20.00 + 20.02
分析化学 第四章 配位滴定法
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第二节 乙二胺四乙酸的性质及其配合物
一、乙二胺四乙酸的性质 1．乙二胺四乙酸的结构与性质 乙二胺四乙酸的结构
HOOCH2C HOOCH2C CH2COOH N CH2 CH2 N CH2COOH
从结构式所知， EDTA 为四元有机弱酸。用 H4Y 表示其化学式。 EDTA 为白色粉末状结晶，微溶于水，由于溶解度太小，不宜作滴 定液。利用 EDTA 难溶于酸和一般有机溶剂，易溶于氨水和氢氧化 钠等碱性溶液等性质，常制备成相应的钠盐，其化学名称为乙二胺 四乙酸的二钠盐，用Na2H2Y· 2H2O表示，也简称EDTA。EDTA钠盐 为白色粉末状结晶，有较好的水溶性。
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2.乙二胺四乙酸在水溶液中的电离平衡 在水溶液中，EDTA分子中互为对角线的两个羧基 上的H+会转移到氮原子上，形成双偶极离子。
HOOCH2C
+
N OOCH2C H
CH2 CH2
N H CH COOH 2
+
CH2COO
-
在强酸性溶液中，两个羧酸根可再接受H+而形成 H6Y2+，因此EDTA可看作六元酸，在溶液中有六级 离解平衡： 分析化学
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EDTA在水溶液中的六级离解平衡：
H6 Y2+ Y+ H+ H+ + H5 Y+
K a1 [H ][H5 Y ] 100.9 2 [H6 Y ]
H5
+ H4Y
H4Y H3Y H2 Y2-
H + + H3Y H+ + H2Y2H+ H+ + HY3-
化学分析应用基础配位滴定
化学分析应用基础配位滴定配位滴定是一种常用的化学分析方法，它基于金属离子与配体之间的配位反应进行定量分析。
配位滴定可以用于确定金属离子的含量、确定配合物的配位比、分离和测定混合物中的金属离子等。
本文将详细介绍配位滴定的原理、操作步骤及其在化学分析中的应用。
1.原理：配位滴定基于金属离子与配体之间的配位反应。
在滴定过程中，先加入一个含有金属离子的溶液，然后逐渐滴加含有标准配体的滴定溶液，当配体与金属离子达到化学计量比时，反应停止，即为滴定终点。
滴定终点可以通过一些指示剂的颜色变化、电位变化或溶液性质的变化来判断。
2.操作步骤：（1）准备工作：根据所需分析的金属离子和配体的特性，选择合适的滴定溶液、指示剂和滴定容器，并标定滴定溶液的浓度。
（2）滴定前处理：将待分析的金属离子溶液与一些滴定剂进行预处理，例如掩蔽剂用于去除干扰物质、酸/碱用于调节溶液的酸碱度等。
（3）滴定操作：向滴定容器中加入待分析的金属离子溶液，接下来逐滴加入含有标准配体的滴定溶液，同时观察滴定终点的指示剂变化。
（4）数据处理：根据滴定溶液的浓度和滴定体积，通过计算得到金属离子的含量。
3.应用：（1）金属离子含量的测定：配位滴定可以用于测定水、土壤、天然水中的金属离子含量，例如铁、铜、锌、镍等。
通过选择合适的配体和指示剂，可以准确测定样品中金属离子的含量。
（2）配位比的确定：配位滴定可以用于确定金属离子和配体之间的配位比。
通过滴定不同比例的金属离子与配体的混合溶液，可以得到配位比，并帮助研究金属离子的配合物结构和性质。
（3）药物分析：配位滴定可以用于测定药物中的金属离子含量，例如铁、镍等。
通过测定药物中金属离子的含量，可以评价药物的质量和稳定性。
（4）环境分析：配位滴定可以用于测定环境样品中的金属离子含量，例如水体中的重金属离子。
通过测定样品中金属离子的含量，可以评估环境质量和污染程度。
总结：配位滴定是一种重要的化学分析方法，它可以用于定量测定金属离子的含量、确定配合物的配位比、分离和测定混合物中的金属离子等。
水分析化学4 配位滴定法
1、无机配位剂
无机配位剂（如NH3、Cl-、F-、CN-等）与金属离子形成无 机配合物，这类配合物为简单配合物。 这类配合物存在多级解离平衡关系，使得溶液中常有多种配合 物形式同时存在，无法满足滴定分析的基本要求，限制了无机 配位剂在滴定分析中的应用。
在配位滴定中所用的有配位剂两类：无机配位剂和有机配位剂。
第四章 配位滴定法
4.3 配合物和配位平衡
一、配合物
多种金属离子与多种配位离子通过共价键形成 的化合物。
以K4[Fe(CN)6]为例：
Fe2+为中心离子。
CN-为配位体，配位体还可以是中性分子。
Fe(CN)64-为络离子。
第四章 配位滴定法
二、配位平衡 1、配合物的稳定常数
金属离子（M）与配位剂（L）以1:1形式反应，反应方程如 下：
pH<1时，以H6Y2+为主 pH=2.75-6.24时，以H2Y2为主
pH>10.34时，以Y4-为主
pH≥12时，只有Y4-
第四章 配位滴定法
（2） EDTA与金属离子的配合物
1）EDTA具有广泛的配位性
在水溶液中， EDTA 几乎能与所有金属离子迅速形成 配合物，可以满足配位滴定的要求。
EDTA 配位作用的普遍性，使其配位反应的选择性降 低，这就要求在进行配位滴定时要设法提高其选择性， 以便有针对性地测定其中某一种金属离子。
有机配位剂与金属离子配位时，形成配位数简单、具有环状 结构的螯合物。由于形成了环状结构，减少甚至消除了分级 配位现象，能使配合物的稳定性大大增加。
目前广为应用的有机配位剂是氨羧配位剂。
常见的氨羧配位剂有环己烷二胺四乙酸（CyDTa或DCTA）， 氨基三乙酸（NTA），乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）， 乙二胺四丙酸（EDTP），乙二胺四乙酸（EDTA）等。其中 最常用的是乙二胺四乙酸（EDTA）。
5分析化学第五篇配位滴定法
氨羧类配位剂代表：乙二胺四乙酸，简称EDTA
2020年8月11日4时1分
氨羧配位剂
以氨基二乙酸基团［—N(CH2COOH)2］为基体的 有机配位剂(或称螯合剂(chelant))。 最常见: 乙二胺四乙酸
简称: EDTA ( H4Y)
( ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA或EDTA酸) 环己烷二胺四乙酸（CyDTA） 乙二醇二乙醚二胺四乙酸 （EGTA） 乙二胺四丙酸（EDTP）
8.73
Zn2+
16.50
Th4+
23.2
Be2+
9.20
Pb2+
18.04
Cr3+
23.4
Ca2+
10.69
Y3+
18.09
Fe3+
25.1
Mn2+ Fe2+
13.87 14.33
VO2+ Ni2+
18.1 18.60
U4+
25.8
Bi3+
27.94
La3+
15.50
VO2+
18.8
Co3+
36.0
计算 pH = 2.0 和 pH = 5.0 时 的条件稳定常数 lgK'ZnY 。 解：查表得：lgKZnY = 16.5
pH = 2.0 时, lgαY(H) = 13.51 pH = 5.0 时, lgαY(H) = 6.6
由公式：
lgK
' MY
=
lgKMY
- lgαY（H）
得：
pH
=
2.0
分析化学第五章配位滴定法PPT
滴定曲线与滴定终点
滴定曲线是指滴定过程中溶液的pH 值随滴定剂加入量的变化曲线。
滴定终点是指滴定过程中指示剂颜色 突变的位置，是滴定的关键点，其准 确判断对于保证滴定结果的准确性至 关重要。
滴定误差与准确度
01
滴定误差是指由于多种因素导致的滴定结果与真实值之间的偏 差。
02
准确度是指滴定结果的可靠性，即多次重复测定结果的平均值
配位滴定法的应用
01
02
03
金属离子分析
配位滴定法广泛应用于金 属离子分析，如铁、钴、 镍、铜、锌等离子的测定。
环境监测
在环境监测中，配位滴定 法可用于测定水体中重金 属离子的含量，评估环境 质量。
食品分析
在食品分析中，配位滴定 法可用于检测食品中微量 元素和重金属离子的含量， 确保食品安全。
配位滴定法的历史与发展
绿色化学在配位滴定法中的应用
无毒或低毒试剂的使用
开发无毒或低毒的配位剂和辅助试剂，减少对环境和人体的危害。
高效分离技术的研发
研究和发展高效、环保的样品前处理和分离技术，降低实验过程中 废液的产生。
循环利用和减少废弃物
优化实验流程，实现试剂和仪器的循环利用，减少废弃物的产生。
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配制标准溶液和待测溶液
根据实验需要，准确配制标准溶液和 待测溶液。
滴定操作
将待测溶液放入烧杯中，加入缓冲溶 液和指示剂，用标准溶液进行滴定， 并观察颜色变化。
数据记录
记录滴定过程中的数据，如滴定管读 数、实验时间等。
实验数据处理与分析
数据整理
将实验数据整理成表格， 列出各项数据。
数据分析
根据实验数据，计算待测 溶液的浓度、相对误差和 不确定度等。
无机及分析化学第八章配位滴定法
HOOC—CH2 HOOC—CH2
H+
H+ CH2—COOH N—CH2CH2—N CH2—COOH
在水溶液中EDTA是以H6Y2+ 、 H5Y+ 、 H4Y 、 H3Y、H2Y2- 、 HY3- 、Y4-七种形式存在
17
EDTA与金属离子形成螯合物的特点
1、普遍性，几乎能与所有的金属离子形成稳定的配合物。 优点：应用广泛；缺点：选择性差 2、稳定性，螯合物具有特殊的稳定性。
15
H6Y2+ H5Y+ H4Y H3YH2Y2HY3
H+ + H+ + H+ + H+ + H+ + H+ +
H5Y+ H4Y H3YH2Y2HY3Y4-
各型体浓度取决于溶液pH值
pH ＜ 1 强酸性溶液 → H6Y2+
pH 2.67～6.16 → 主要H2Y2-
pH ＞ 10.26碱性溶液 → Y4-
子。过渡金属的离子最适合做中心离子（ⅢB～ⅡB）：
Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+；也有少
数高氧化态的非金属元素离子：Si（Ⅳ）、P（Ⅴ）。
二、配体与配位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子：
配离子中，与中心离子紧密结合的中性分子或负离子叫配体。
常见配体：
N H3 、 H 2 O 、Cl 、I 、 SCN 、 S O 、en、EDTA
指示剂的封闭现象：化学计量点时不见指示剂变色 产生原因：
干扰离子： KMIn > KMY →指示剂无法改变颜色
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4.7 配位滴定方式及其应用
在配位滴定中，采用不同的滴定方式，不仅可以扩大配位滴定的应用范围，而且可以提高配位滴定的选择性。
4. 7. 1直接滴定法
这种方法是用EDTA 标准溶液直接滴定待测金属离子。
采用直接滴定法必须满足下列条件：
①被测粒子浓度M c 及其与EDTA 形成的配合物的条件稳定常数MY K '的乘积应满足准确滴定的要求，即lgc MY K '≥6。
②被测离子与EDTA 的配位反应速率快。
③应有变色敏锐的指示剂，且不发生封闭现象。
④被测离子在滴定条件下，不会发生水解和沉淀反应。
直接滴定法操作简单，一般情况下引入的误差较少，因此只要条件允许，应尽可能采用直接滴定法。
表4-6列出了EDTA 直接滴定一些金属离子的条件。
表4-6 EDTA 直接滴定的一些金属离子
金属离子
pH 指示剂 其他条件
+3i B
1 XO 3HNO
+3Fe 2 磺基水杨酸 50~60℃ +2Cu
2.5~10 PAN 加乙醇或加热 8 紫脲酸铵 +2n Z 、+2d C 、+
2Pb 和稀土元素
5.5 XO
9~10
EBT
+2Pb 以酒石酸为辅助配
位剂
+2Ni 9~10 紫脲酸铵 氨性缓冲溶液，50~60℃
+2Mg
10 EBT +2Ca
12~13
钙指示剂
例如水硬度的测定就是直接滴定法的应用。
水的总硬度是指水中钙、镁离子的含量，由镁离子形成的硬度称为镁硬，由钙离子形成的硬度称为钙硬测定方法如下：现在pH ≈10的氨缓冲溶液中以EBT 为指示剂，用EDTA 测定，测得的是+2Ca 、+
2Mg 的总量，另取同样
试液加入NaOH 调节pH ＞12，此时此时+
2Mg
以2）（OH Mg 沉淀形式被掩蔽，
用钙指示剂，
EDTA 滴定+2Ca ，终点由红色变为蓝色，测得的是+
2Ca 的含量。
前后两次测定之差，即可得到+2Mg 的含量。
4. 7. 1 返滴定法
返滴定法是在试液中先加入已知过量的EDTA 标准溶液，然后用其他金属离子标准溶液滴定过量的EDTA ，根据两种溶液的浓度和所消耗的体积，即可求得被测物质的含量。
例如EDTA 滴定+3l A 时，因为+3l A 与EDTA 的反应速率慢；酸度不高时，+3l A 水解生成多核羟基配合物；+3l A 对二甲酚橙等指示剂有封闭作用，因此不能直接滴定+3l A 。
采用返滴定法即可解决这些问题，方法是先加入已知过量的EDTA 标准溶液，在pH ≈3.5（防止
+3l A 水解）时煮沸溶液来加速+3l A 与EDTA 的配位反应。
然后冷却，并调节pH 至5~6，以
保证+3l A 与EDTA 配位反应定量进行。
以XO 为指示剂，此时+3l A 已形成AlY 配合物，不再封闭指示剂。
过量的EDTA 可用+2n Z 或+
2Pb 标准溶液返滴定，即可测得+3l A 的含量。
特别注意的是，作为返滴定的金属离子，与EDTA 配合物的稳定性要适当。
即要有足够的稳定性以保证滴定的准确度，但不宜超过被测离子与EDTA 配合物的稳定性，否则在滴定过程中，返滴定剂会将被测离子置换出来，造成滴定误差，而且终点也不敏锐。
返滴定法主要用于以下情况：
①被测离子与EDTA 反应速率慢。
②被测离子对指示剂有封闭作用，或者缺乏合适的指示剂。
③被测离子发生水解等副反应。
表4-7列出了一些常用作返指示剂的金属离子。
表4-7常用作返指示剂的金属离子
pH 返滴定剂
指示剂 滴定的金属离子
1~2 +3i B XO +2Sn 、+2ZrO
5~6 +2n Z 、+2Pb
XO +3l A 、+2Cu 、+2Co 、+2Ni
5~6 +2Cu PAN +3l A
10 +2Mg 、+2n Z
EBT +2Ni 、稀土元素 12~13
+2Ca
钙指示剂
+2Co 、+2Ni
利用置换反应，置换出相应数量的金属离子或EDTA ，然后用EDTA 或金属离子标准溶液滴定被置换出来的金属离子或EDTA ，这种方法称为置换滴定法。
⑴置换出金属离子
当被测离子M 与EDTA 反应不完全或形成的配合物不稳定时，可用M 置换出另一配合物（NL ）中的N ，然后用EDTA 滴定N ，即可求M 的含量。
M N LM L N
+=== 例如，A g +与EDTA 的配合物不稳定，不能用直接法滴定，但是将A g +加入到24
()N i C N -
溶液中，则2N i +被置换出来：
2242
2()2()A g N i C N A g C N N i +--+
+==+ 在pH=10的氨性缓冲溶液中，以紫脲酸铵作指示剂，用EDTA 滴定转出来的2N i +，即可求得
A g +的含量。
⑵ 置换出EDTA
先将被测离子M 与干扰离子全部用EDTA 配位，加入选择性高的配位剂L ，生成ML ，从
而将释放出与M 等物质的量的EDTA ：
M Y L M L Y ++ 反应完全后，再用另一种离子标准溶液滴定释放出来的EDTA ，即可测的M 的含量。
例如，测定锡合金中Sn 的含量，在试液中加入过量的EDTA ，使用Sn(IV)和可能存在的
干扰离子如22+2C d Z n ++
、、P d
等同时发生反应，用2Z n +标准溶液回滴过量的EDTA 。
再加入4N H F ,是SnY 转变为更稳定的26SnF -，再用2Z n +标准溶液滴定释放出来的EDTA ，即可求得Sn （IV ）的含量。
利用hi 换滴定法还可以改善指示剂滴定终点的敏锐性。
例如，EBT 与2C a +时，加入少量MgY ，则会发生如下置换反应：
22M g Y C a C a Y M g
++
++ 置换出来的2M g +与EBT 呈深红色。
滴定时，EDTA 先滴定溶液中的2C a +，当到达滴定终点后，EDTA 再夺取M g E B T -配合物中的2M g +，生成MgY 配合物，指示剂游离出来，溶液变蓝即为终点。
在此，加入的MgY 与生成的MgY 的量相等，因此加入的MgY 不会影响滴定结
果。
对于不与EDTA 反应或生成的配合物不稳定的非金属离子，可采用间接滴定法。
该方法是加入过量的、能用EDTA 形成稳定配合物的金属离子作为沉淀剂，以沉淀待测离子，过量沉淀剂再用EDTA 滴定。
或者将臣的分离、溶解后，再用EDTA 滴定其中的金属离子。
例如，测定血清。
红细胞和尿中的K
+
，将K
+
沉淀为262
()6K N a C o N OH O ，分离沉淀，溶解后，用EDTA 滴定其中的2C o +，间接控球的K
+
的含量。
又测定34P O -含量时，可
加入过量的33()Bi NO ，使之生成4BiPO 沉淀，再用EDTA 滴定剩余EDTA ，并调节至pH ≈10，
用2M g +反滴过量的EDTA ，从而间接求得34P O -的含量。
对于2222-434
C C r O S O OS ---、、、等也可以采用类似方法测定。
诸如葡萄糖酸钙、胃舒平（主要成分为奇怪氧化铝）、乳酸锌等
含量的药物以及咖啡因等能与金属离子反应的社工吴剑类药物等都可以用见接滴定法测定其含量。
见接滴定发操作较烦琐，引入的误差自然也就大，通常尽可能使用其他分析测定方法。