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提高方法络合滴定法的效率的方法

2021.11.16

一、分步滴定的可行性判据:

1、分步滴定:

设溶液中只有两种金属M和N共存,他们都能与EDTA络合,但KMY>KNY。当用EDTA进行滴定时,M离子首先与之反应。若KMY、KNY相差到一定程度,就有可能准确滴定M而不受N离子的干扰。这种情况称为分步滴定。

2、条件讨论:

设M、N的分析浓度分别为CM和CN,按计量点溶液体积计算时的分析浓度各为CM,SP和CN,SP。此时滴定剂在溶液中有两种副反应——酸效应和共存离子效应。

== -1

如果M离子能被分步滴定,那麽到达计量点时N离子与Y的络合反应就可以忽略不计,[N]≈CN,SP。

⑴、在较高的酸度下滴定M离子,由于EDTA的酸效应是主要的,即 ≥ ,则N离子与Y的副反应可以忽略,

≈ ,则

此时可认为N的存在对M的滴定反应没有影响,与单独滴定M离子时的情况相同。

⑵、由于滴定M时的酸度较低, ≤。Y的酸效应可被忽略,而N离子与Y的副反应起主要影响,因此

== ==CN,SPKNY

若CM=CN,可得:

如要求N离子不干扰,同时按照 == 0.2, 的 要求来滴定M离子,则得: △lgK≥6 ——能否准确分步滴定的条件

注意:分步滴定的条件与络合滴定的具体情况以及对准确度的要求有关。

二、控制酸度进行混合离子的选择滴定:

当△lgK足够大时,分步滴定实际是通过控制不同的滴定酸度来实现的。由于金属离子EDTA络合物的形成常数不同,滴定的最高允许酸度和适宜的酸度范围也各不相同。当溶液中不止存在一种金属离子时,通过控制滴定酸度使M离子能EDTA定量络合,而其他离子基本不能与之形成稳定的络合物(同时也不与指示剂显色),从而达到选择滴定的目的。

三、使用掩蔽剂提高络合滴定的选择性:

大多数金属离子的KMY相差不多,甚至有时KMY较KNY还小,无法通过控制酸度进行选择滴定。由于共存离子影响还与其浓度有关,由此借助某些试剂与共存离子的反应使其平衡浓度大为降低,由此减小以至消除它们与Y的副反应,从而达到选择滴定的目的,这种方法称为掩蔽法。

1、络合掩蔽法:掩蔽剂是一种络合剂,在一定的条件下它与N离子形成较稳定的络合物(最好是无色或浅色的),但不与或基本不与M离子反应。有两种情况:

①、N离子的浓度[N]已减至很小,致使 ≥ ,即N已不构成干扰。

②、掩蔽剂L对N离子的掩蔽并不完全,此时能否选择滴定M离子则取决于KMY的大小。

例如,用EDTA测定水中的Ca、Mg时,Fe、Al等离子的存在对测定有干扰,可加入三乙醇胺作为掩蔽剂。三乙醇胺能与Fe、Al等离子形成稳定的络合物,而且不与Ca、Mg作用,这样就可以消除Fe和Al的干扰。

2、沉淀掩蔽法:利用沉淀反应降低干扰离子的浓度,不经分离沉淀直接进行滴定,这种消除干扰的方法称为沉淀掩蔽法。

例如,在Ca、Mg共存的溶液中,加入NaOH使溶液的pH>12,Mg形成Mg(OH)2沉淀,不干扰Ca的滴定。

应该指出,沉淀掩蔽法,不是理想的掩蔽方法,因为它尚存在着如下缺点。

(1)一些沉淀反应进行得不完全,掩蔽效率不高。

(2)由于生成沉淀时,常有“共沉淀现象”,因而影响滴定的准确度,有时由于对指示剂有吸附作用,而影响终点的观察。

(3)沉淀有颜色或体积很大,都会妨碍终点的观察。因此,沉淀掩蔽法的应用不很广泛。

3、氧化还原掩蔽法:利用氧化还原反应来改变干扰离子的价态以消除干扰的方法,称为氧化还原掩蔽法。

例如,logKFeY-=25.1,logKFeY2-=14.33

表明Fe与EDTA形成的络合物比Fe与EDTA形成的络合物要稳定得多。在pH=1时,用EDTA滴定Bi、Zr、Th等离子时,如有Fe存在,就会干扰滴定。此时,如果用羟胺或抗坏血酸(维生素C)等还原剂将Fe还原为Fe,可以消除Fe的干扰,但是,在pH=5-6时。用EDTA滴定Pb、Zn等离子,Fe即使还原为Fe仍不能消除其干扰,而需用其他方法消除其干扰。因为PbY、ZnY的形成常数与FeY的形成常数相差不大。

有些高价离子,在溶液中以酸根离子形式存在时,有时不干扰某些组分的滴定,则可将低价氧化为高价状态,以消除其干扰。

氧化还原掩蔽法,只适用于那些易发生氧化还原反应的金属离子、并且生成的还原型物质或氧化型物质不干扰测定的情况。因此只有少数几种离子可用这种掩蔽方法。

4、采用具选择性的解蔽剂:加入某种解蔽剂,使被掩蔽的金属离子从相应的络合物中释放出来的方法,称为解蔽。

例如,用络合滴定法测定铜合金中Zn和Pb。试液用NH3水中和,加KCN掩蔽Cu、Zn,此时Pb不能被KCN掩蔽,故可在pH=10时,以铬黑T为指示剂,用EDTA标准溶液滴定Pb。

在滴定Pb后的溶液中,加入甲醛或三氯乙醛破坏[Zn(CN)4],释放出来的Zn,可用EDTA继续滴定,Cu(CN)3比较稳定,用甲醛或三氯乙醛难以解蔽。但是,要注意甲醛的用量(通常1:8甲醛溶液加5毫升),否则,Cu(CN)3也可能有部分被破坏,影响Zn的测定结果。

在实际分析中,用一种掩蔽的方法,常不能得到令人满意的结果,当有多种离子共存时,常应用几种掩蔽剂或沉淀剂,这样才能获得高度的选择性。

例如,测定土壤中Ca、Mg时,Fe、Al、Mn及Cu等重金属离子严重干扰测定。在弱碱性条件下,Fe、Al、Mn等以氢氧化物沉淀析出,沉淀是棕红色,严重影响滴定终点的观察,故常用盐酸羟胺和三乙醇胺来消除Fe、Al、Mn的干扰。

四、选用其他的滴定剂:

除EDTA外,还有其他氨羧络合剂,如CyDTA、EGTA、DTPA、EDTP和TTHA等,与金属离子形成络合物的稳定性差别较大。故选用不同络合剂进行滴定可以提高滴定的选择性。

1、CyDTA(环己烷二胺四乙酸)

CyDTA亦称DcTA,它与金属离子形成的络合物,一般比相应的EDTA络合物更为稳定。但是,CyDTA与金属离子的络合速度比较慢,往往使滴定终点拖长,且价格较贵,一般不常使用。但是,它与Al的络合速度相当快,用CyDTA滴定Al,可省去加热等手续(EDTA滴定Al要加热)。不少厂矿实验室采用CyDTA测定Al。

CyDTA与W、Mo、Nb、Ta等金属离子的络合能力较弱,所以,在pH=5—5.5时,虽有W、Mo存在,也可用CyDTA滴定Cu、Fe、Co、Ni等。在Nb、Ta存在的情况下,加过量的CyDTA,于pH=5.0-5.2时,以CuSO4标准溶液测定Ti。

2、TTHA(三乙基四胺六乙酸)

TTHA为三乙基四胺六乙酸的简称,它是一个六元酸,有四个胺基和六个羧基,共10个络合原子,因而它与不少金属离子,在室温下形成1:1或2:1的螯合物。尤其是与A1形成的螯合物更稳定,在25℃时,放置10-15分钟,就能形成A1:TTHA=2:1的螯合物。由于A12—TTHA的绝对形成常数logAl-TTHA=28.6,比Mn2—TTHA的logMn-TTHA=21.9大得多,改选用TTHA作滴定剂滴定A1时可在大量Mn存在下进行。这是EDTA所不及的。TTHA已用于测定矿石中0.4%以上的A1,结果满意。

3、EDTP(乙二胺四丙酸)

与EDTA相比,其中四个乙酸基为四个丙酸基所替代。金属离子与EDTP形成六原子环的螯合物,因此,稳定性普遍地较EDTA络合物色但是Cu—EDTP络合物仍有相当高的稳定性。

因此,控制一定的pH值,用EDTP滴定Cu时,Zn、Cd、Mn、Mg均不干扰。


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