Chương V PHẢN ỨNG TẠO PHỨC & CHUẨN ĐỘ (Complexometric Reactions & Titrations)

Chia sẻ: TRAN THI PHUONG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

637
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1. Phức chất và hằng số bền 2. Phương pháp chuẩn độ phức 3. Cân bằng EDTA 4. Ảnh hưởng pH lên cân bằng EDTA 5. Đặc điểm của phản ứng chuẩn độ bằng EDTA 6. Chuẩn độ một số ion kim loại thông dụng bằng EDTA 7. Đường cong chuẩn độ ion kim loại- EDTA 2 .Giới thiệu: PP chuẩn độ tạo phức được dùng phổ biến trong các phòng TN nhà máy cũng như trong các phòng TN nghiên cứu KH để xác định chính xác phần lớn kim loại trong mẫu 1. Phức chất và hằng số bền Phức...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương V PHẢN ỨNG TẠO PHỨC & CHUẨN ĐỘ (Complexometric Reactions & Titrations)

Chương V PHẢN ỨNG TẠO PHỨC & CHUẨN ĐỘ (Complexometric Reactions & Titrations) Ts. Phạm Trần Nguyên Nguyên ptnnguyen@hcmus.edu.vn 1. Phức chất và hằng số bền 2. Phương pháp chuẩn độ phức 3. Cân bằng EDTA 4. Ảnh hưởng pH lên cân bằng EDTA 5. Đặc điểm của phản ứng chuẩn độ bằng EDTA 6. Chuẩn độ một số ion kim loại thông dụng bằng EDTA 7. Đường cong chuẩn độ ion kim loại- EDTA 2
Giới thiệu: PP chuẩn độ tạo phức được dùng phổ biến trong các phòng TN nhà máy cũng như trong các phòng TN nghiên cứu KH để xác định chính xác phần lớn kim loại trong mẫu 1. Phức chất và hằng số bền Phức chất được hình thành từ: • Ion KL trung tâm (∈ KL chuyển tiếp, có phụ tầng d còn trống): đóng vai trò acid Lewis, nhận đôi e- • Ligand hay phối tử là những phân tử hay ion: đóng vai trò baz Lewis, cho đôi điện tử: tác nhân tạo phức → Liên kết phối trí hay liên kết CHT 3 Amonia là một tác nhân tạo phức đơn giản nhất, có đôi e- tự do sẽ tạo phức với các ion kim loại số phối trí [Cu(NH3 )4 ] 2+ Cu + 4:NH 3 2+ [ Ag(NH3 )2 ] + Cl- + AgCl + 2:NH3 số phối trí 4
[ Ag(NH3 )2 ] + AgCl + 2NH 3 + Cl- K f [ Ag(NH3 )] + [ Ag(NH3 )] + Ag + NH 3 + K f1 = + = 2,5 ×103 [Ag ][NH3 ] [ Ag(NH3 )] [ Ag(NH3 )2 ] [ Ag(NH3 )2 ] = 1,0×104 + + + + NH 3 Kf2 = [ Ag(NH3 )] [NH3 ] + [ Ag(NH3 )2 ] , K f + Ag + + 2NH 3 [ Ag(NH3 )2 ] = 2,5 ×107 + K f =K f1 ×K = f2 [Ag + ][NH 3 ]2 Kf , hằng số tạo phức ≡ Ks, hằng số bền [ Ag(NH3 )2 ] + Ag + + 2NH 3 K i hay K d Ki , hằng số không bền ≡ Kd, hằng số phân ly = 1/Kf 5 1) Một kim loại hóa trị 2 phản ứng với ligand L để hình thành phức theo tỉ lệ 1:1. Tính [M2+] trong dd được pha bởi 2 lượng thể tích bằng nhau của dd M2+ 0,20M và dd L 0,20M, cho Kf = 1,0x108 [ ML] 2+ [ ML] 2+ M +L 2+ Kf = [M +2 ][ L] → x = [M 2+ ] = 3, 2 × 10−5 M 6
2) Ion Ag hình thành phức bền theo tỉ lệ 1:1 với triethylenetetraamine (trien). Tính [Ag+] ở cb khi cho 25 mL dd AgNO3 0,010M tác dụng với 50mL dd trien 0,015M cho Kf = 5,0x107 ⎡ Ag(trien) + ⎤ [ Ag(trien)] Kf = ⎣ + ⎦ + Ag + trien + [Ag ][trien] → x = [Ag + ] = 9,8.10−9 M 7 2. PP chuẩn độ tạo phức C+M CM Kf - dd chuẩn C: dd ligand tạo phức với kim loại M - Để cb có tính định lượng → dd C tạo phức MC có Kf khá lớn ∴ dd tạo phức NH3 hiếm khi được dùng làm dd chuẩn C → EDTA được dùng phổ biến như 1 dd chuẩn C để tạo phức và chuẩn độ được phần lớn các ion kim loại H H => H4EDTA => H4Y 8
3. Cân bằng EDTA (H4Y) • EDTA phân ly cho 4 nấc acid: pKa1= 1.99, pKa2= 2.67, pKa3= 6,16, pKa4= 10.26 • 5 dạng của EDTA, (H4Y, H3Y-, H2Y2-, HY3-, Y4-) • EDTA kết hợp được hầu hết ion kim loại theo tỉ lệ 1:1 ethylenediaminetetraacetate anion ⇒ EDTA-4 => Y-4 +n cation Y -4 + M n+ MY (4-n) [MY (4-n) ] K MY = [Y -4 ][M n+ ] 9 Hằng số tạo phức EDTA Cation KMY Log KMY Cation KMY Log KMY Ag+ 2.1 x 107 7.32 Cu2+ 6.3 x 1018 18.80 Mg2+ 4.9 x 108 8.69 Zn2+ 3.2 x 1016 16.50 Ca2+ 5.0 x 1010 10.70 Cd2+ 2.9 x 1016 16.46 Sr2+ 4.3 x 108 8.63 Hg2+ 6.3 x 1021 21.80 Ba2+ 5.8 x 107 7.76 Pb2+ 1.1 x 1018 18.04 Mn2+ 6.2 x 1013 13.79 Al3+ 1.3 x 1016 16.13 Fe2+ 2.1 x 1014 14.33 Fe3+ 1.3 x 1025 25.1 Co2+ 2.0 x 1016 16.31 V3+ 7.9 x 1025 25.9 Ni2+ 4.2 x 1018 18.62 Th4+ 1.6 x 1023 23.2 10
4. Ảnh hưởng pH lên cân bằng EDTA Y -4 + M n+ MY (4-n) [MY (4-n) ] K MY = -4 [Y ][M n+ ] Y4- : phụ thuộc vào pH + + + + ⎯⎯ H → ⎯⎯ H → ⎯⎯ H → ⎯⎯ H → Y-4 ← ⎯ HY3- ← ⎯ H2Y2- ← ⎯ H3Y- ← ⎯ H4Y ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ • Định nghĩa: α4 = [Y4-]/CH4Y : tỉ lệ tồn tại Y4- trong dd EDTA CH4Y = [Y4-] + [HY3-] + [H2Y2-] + [H3Y-] + [H4Y] • Hằng số bền điều kiện, K’MY [MY (4-n) ] [MY (4-n) ] K MY = → K′ = α 4 K MY = [M n+ ]iα 4 C H4 Y MY [M n+ ][C H4 Y ] K’MY phụ thuộc vào α hay pH 11 12
Ảnh hưởng của pH lên Kf’ 13 3) Tính pCa của dd khi cho 100 mL dd Ca2+ có nồng độ 0,100M ở pH=10 tác dụng với 100mL dd EDTA 0,100M. Cho α4 của EDTA = 0,35 và Kf = 5,0x1010 • mmol Ca2+ = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol EDTA = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol CaY2- hình thành = 10,0mmol/ 200mL = 0,0500M Tại cb: Gọi x = [Ca+] → x
5. Đặc điểm của phản ứng chuẩn độ bằng EDTA M n+ + H 2 Y 2- MY n− 4 + 2H + • EDTA và ion kim loại tạo phức theo tỉ lệ mol 1:1 • Độ bền của phức tạo thành trong cb chịu ảnh hưởng bởi [H+] → khi thực hiện chuẩn độ cần sử dụng dd đệm pH tạo môi trường chuẩn độ ổn định và hằng số bền điều kiện K’f đủ lớn cho yêu cầu định lượng. • ĐK của p.ứ chuẩn độ: - Phức MYn-4 bền (K’f ≥ 108) ở pH chuẩn độ - Chọn chất chỉ thị tạo phức bền với KL nhưng phải kém bền hơn phức MYn-4 - Chọn chất chỉ thị tạo phức bền với KL nhưng phải kém bền hơn phức MYn-4 - Loại bỏ ảnh hưởng của các KL khác có trong dd - CB phức thường chậm, cần chuẩn độ chậm hay đun nhẹ dd 15 trước khi chuẩn độ Một số chỉ thị ion kim loại thông dụng 16
6. Chuẩn độ một số ion kim loại thông dụng bằng EDTA 6.1 Chuẩn độ Mg2+ Thường được chuẩn độ trực tiếp ở pH =10, với chỉ thị crom xanh đen (Eriochrome black T) Phản ứng chuẩn độ Mg 2+ + Y 4- MgY −2 Phản ứng với chỉ thị • Mg2+ được chứa trong bình erlen MgIn + Y 4- MgY −2 + In (ho^`ng) (xanh) • Mg2+ được chứa trên buret In + Mg MgIn (xanh) (ho^`ng) Ca2+cũng tạo phức với EDTA ở pH =10, không được phép có mặt Ca2+ khi chuẩn độ Mg2+. 17 6.2 Chuẩn độ Ca2+ Chuẩn độ trực tiếp ở pH =12,5, với chỉ thị i Murexide: CaIn (red) → In (blue) i Fluorescein: CaIn (yellow) → In (orange) Khi chuẩn độ Ca2+, Mg2+ không gây ảnh hưởng (tủa Mg(OH)2) Chuẩn độ thế ở pH =10, chỉ thị crom xanh đen • Thêm vào dd 1 lượng MgY2- trước khi cho EDTA −2 MgY + Ca CaY + Mg 2- 2+ 2+ (K MgY
7. Đường cong chuẩn độ kim loại - EDTA → dựng đường cong pM (-log[Mn+]) theo thể tích EDTA 4) Hằng số bền điều kiện của sự hình thành CaY2- là 1,8.10-10. Tính pCa trong 100 mL dd Ca2+ 0,100M ở pH=10 khi thêm a) 0 mL, b) 50mL, c)100mL và d)150 mL dd EDTA 0,100M. a) pCa trước điểm tương (thêm 0 mL dd EDTA) pCa = − log[Ca 2 + ] = − log(0,100) = − log(1, 00 × 10 −1 ) = 1, 00 b) pCa trước điểm tương (thêm 50 mL dd EDTA) • mmol Ca2+ = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol EDTA = 50mL x 0,100mmol/mL = 5,0mmol • mmol Ca2+ tự do = 5,0mmol/ 150mL = 0,033M pCa = − log[Ca 2 + ] = − log(3, 3 × 10 −2 ) = 1, 48 19 7. Đường cong chuẩn độ kim loại - EDTA → dựng đường cong pM (-log [Mn+]) theo thể tích EDTA 4) Hằng số bền điều kiện của sự hình thành CaY2- là 1,8.10-10. Tính pCa trong 100 mL dd Ca2+ 0,100M ở pH=10 khi thêm a) 0 mL, b) 50mL, c)100mL và d)150 mL dd EDTA 0,100M. c) pCa tại điểm tương (thêm 100 mL dd EDTA) • mmol Ca2+ = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol EDTA = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol CaY2- hình thành = 10,0mmol/ 200mL = 0,0500M Tại cb: Gọi x = [Ca+] → x
7. Đường cong chuẩn độ kim loại - EDTA → dựng đường cong pM (-log[Mn+]) theo thể tích EDTA 4) Hằng số bền điều kiện của sự hình thành CaY2- là 1,8.10-10. Tính pCa trong 100 mL dd Ca2+ 0,100M ở pH=10 khi thêm a) 0 mL, b) 50mL, c)100mL và d)150 mL dd EDTA 0,100M. d) pCa sau điểm tương (thêm 150 mL dd EDTA) • mmol Ca2+ = 100mL x 0,100mmol/mL = 10,0mmol • mmol EDTA = 150mL x 0,100mmol/mL = 15,0mmol • [CaY2- ] hình thành = 10,0mmol/ 250mL = 0,0400M • [H4Y] thừa = 5,0mmol/ 250mL = 0,0200M [CaY 2- ] 0, 0400 ' Kf= 2+ = = 1,8 × 1010 [Ca ][C H4 Y ] [Ca ] ∗ 0, 0200 2+ 2+ → [Ca 2+ ] = 1,1×10-10 M → pCa = − log[Ca ] = 9, 95 21 2− Ca + EDTA 2+ CaY Tăng pH, CB dịch sang phải Đường cong chuẩn độ 100 mL dd Ca2+ 0,1M = dd Na2EDTA 0,1 M ở pH 7 và 10. 22
3 vùng chuẩn độ của EDTA 23 5) Xây dựng đường cong chuẩn độ (pMg theo thể tích EDTA) cho chuẩn độ 50,0 mL dd Mg2+ 0,00500 M với dd EDTA 0,1000M trong một dd đệm có pH = 10 24