7 написать уравнение реакции взаимодействия эдта с ионом кальция или магния

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6ff55717680f9770 • Your IP : 178.45.155.83 • Performance & security by Cloudflare

Контрольная работа № 12. Осадительное и комплексонометрическое титрования (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4

Коэффициент конкурирующей (побочной) реакции по металлу можно найти, используя значения констант устойчивости образующихся комплексов:

Условная константа устойчивости комплекса МYn-4 рассчитывается по формуле:

Чтобы реакция комплексообразования прошла с достаточной полнотой и могла быть использована в количественном анализе, условная константа устойчивости комплекса должна быть больше 108.

Примеры решения типовых задач

Пример 1. Рассчитайте условную константу устойчивости комплекса Ва2+ с ЭДТА, ВаY2-, при рН 9 в присутствии аммиачного буфера.

Решение. Уравнение реакции образования комплексоната:

Значения β(ВаY2-) = 6,03⋅107 и α(Y) = 5,0⋅10-2 берем из табл. 9 и 10 Приложения. При рН 9 в присутствии аммиачного буфера побочных реакций комплексообразования не протекает, поэтому α(Ва2+) = 1 и

β`(BaY2-) = β(BaY2-)⋅α(Y) ⋅α(Ва2+) = 6,03⋅107⋅5,0⋅10-2 ⋅1= 3,0⋅106.

Пример 2. Рассчитайте условную константу устойчивости комплекса Fе3+ с ЭДТА, FеY–, в водном растворе при рН 2. β(FеОН2+) = 7,4⋅1011; β(Fе(ОН)2+) = 1,48⋅1021; β(Fe(OH)3) = 4,6⋅1030.

Решение. Уравнение реакции образования комплексоната:

В водном растворе проходят конкурирующие реакции образования гидроксокомплексов железа(III),

FеОН2+ + ОН- ⇔ Fе(ОН)2+

Fе(ОН)2+ + ОН- ⇔ Fe(OH)3

поэтому β`(FеY–) = β(FеY–)⋅α(Y)⋅α(Fе3+).

Значения β(FеY–) = 1,26⋅1025 и α(Y) = 2,9⋅10-14 берем из табл. 9 и 10 Приложения, равновесную концентрацию ОН– определяем из значения рН раствора:

[ОН–] = 10-(pKw-pH) = 10-(14-2) = 10-12 моль/л

Рассчитываем коэффициент побочной реакции по железу(III):

Пример 3. Рассчитайте условную константу устойчивости комплекса Zn2+ с ЭДТА в присутствии аммиачного буфера при рН 10. С(NН3) = 0,100 моль/л.

Решение. Уравнение реакции образования комплексоната:

В системе проходят конкурирующие реакции комплексообразования Zn2+ с NH3:

Zn2+ + NH3 ⇔ Zn(NH3)2+

Zn(NH3)2+ + NH3 ⇔ Zn(NH3)22+

Zn(NH3)22+ + NH3 ⇔ Zn(NH3)32+

Zn(NH3)32+ + NH3 ⇔ Zn(NH3)42+ ,

поэтому

Формула для расчета коэффициента побочной реакции по цинку:

В аммиачном буферном растворе концентрация NН3 постоянна и равна, в данном случае, 0,100 моль/л.

Пример 4. Можно ли определить содержание ионов Fе3+ в растворе методом комплексонометрического титрования раствором ЭДТА при рН 2?

Решение. Определение ионов Fе3+ возможно, если реакция титрования протекает количественно. В комплексонометрии реакция протекает количественно, если β`(MYn–4) ≥ 108.

Как было показано в Примере 2, при рН = 2 условная константа устойчивости β`(FеY–) = 2,1⋅1011 > 108, следовательно, реакция проходит количественно и определить содержание Fе3+ методом комплексонометрического титрования при рН 2 можно.

Задачи для самостоятельного решения

1. Можно ли оттитровать соли Со2+, Fе2+, Fе3+, Рb2+ раствором ЭДТА при рН 5? при рН 4?

Ответ: при рН 5 можно оттитровать Со2+, Fе3+, Рb2+;при рН 4 – Fе3+, Рb2+

2. При каком рН титрование солей Мg2+, Ni2+, Sr2+, Сd2+, Zn2+ раствором ЭДТА проходит достаточно полно? Протеканием побочных реакций комплексообразования пренебречь. Ответ: pН ≥ 10; 3; 10; 4; 4

3. Рассчитайте условные константы устойчивости комплекса Сu2+ с ЭДТА при рН а) 5,0; б) 7,0; в) 10,0 (аммиачный буфер, С(NН3) = 0,100 моль/л). Ответ: а) 1,9⋅1012; б) 1,1⋅1015; в) 1,7⋅1010

4. Рассчитайте условные константы устойчивости комплекса Zn2+ с ЭДТА при рН а) 4,0; б) 6,0; в) 9,0 (аммиачный буфер, С(NН3) = 0,100 моль/л). Ответ: а) 9,5⋅107; б) 6,3⋅1011; в) 6,3⋅109

5. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ТИТРАНТА В КОМПЛЕКСОНОМЕТРИИ

Стандартный раствор для установления точной концентрации ЭДТА готовят растворением навески металлического цинка в кислоте или используют приготовленные из фиксаналов растворы солей цинка или магния.

Примеры решения типовых задач

Пример 1. Навеску металлического цинка массой 0,2112 г растворили в серной кислоте, а затем полученный раствор оттитровали 15,15 мл раствора ЭДТА. Вычислите молярную концентрацию ЭДТА и t(ЭДТА/Bi3+).

Дано: m(Zn) = 0,1112г

Найти: С(ЭДТА); t(ЭДТА/ Bi3+)

Решение. При растворении цинка в кислоте образуются ионы Zn2+:

Zn + H2SО4 → ZnSО4 + H2

Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2

которые оттитровываются ЭДТА:

fэкв.( Zn) = fэкв.( Zn2+) = fэкв.(ЭДТА) = 1

Титрование заместительное, используется метод отдельных навесок, поэтому

Для вычисления титра по определяемому веществу записываем уравнение реакции титрования, определяем факторы эквивалентности и затем проводим расчет:

fэкв.( Bi3+) = fэкв.(ЭДТА) = 1.

Ответ: 0,1123 моль/л; 2,346∙10-2 г/мл.

Пример 2. Вычислите молярную концентрацию трилона Б в растворе и титр по Сo2+, если на титрование 15,00 мл этого раствора расходуется 13,65 мл раствора сульфата магния, С(ЅМgSО4) = 0,1000 моль/л.

Дано: V(ЭДТА) = 15,00 мл

С(ЅМgSО4) = 0,1000 моль/л

Найти: С(ЭДТА); t(ЭДТА/Сo2+)

Решение. Уравнение реакции титрования:

fэкв.( МgSО4) = fэкв.( Мg2+) = fэкв.(ЭДТА) = 1

Титрование прямое, метод пипетирования, поэтому

Данную в условии задачи молярную концентрацию эквивалента сульфата магния надо перевести в С(МgSО4):

С(МgSО4) = Ѕ С(1/2МgSО4) = Ѕ ∙ 0,1000 = 0,05000 моль/л.

Для вычисления титра по определяемому веществу записываем уравнение реакции титрования, определяем факторы эквивалентности и затем проводим расчет:

fэкв.( Сo2+) = fэкв.(ЭДТА) = 1

Ответ: 0,04550 моль/л; 2,681∙10-3 г/мл.

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислите молярную концентрацию трилона Б в растворе и титр по Са2+, если на титрование 25,00 мл этого раствора расходуется 24,45 мл раствора сульфата цинка, С(ZnSО4) = 0,1000 моль/л.

Ответ: 0,09780 моль/л; 3,920∙10-3 г/мл

2. 0,1012 г металлического цинка растворили в серной кислоте, а затем полученный раствор оттитровали 20,15 мл раствора ЭДТА. Вычислите титр ЭДТА (М = 336,21 г/моль) и t(ЭДТА/Аl3+).

Ответ: 0,02583 г/мл; 0,002072 г/мл

3. Вычислите молярную концентрацию трилона Б в растворе и титр по Са2+, если на титрование 25,00 мл этого раствора расходуется 23,65 мл раствора сульфата магния, С(ЅМgSО4) = 0,1000 моль/л.

Ответ: 0,04730 моль/л; 1,896∙10-3 г/мл

4. Навеску металлического цинка массой 0,7249 г растворили в 30 мл серной кислоты, и раствор довели водой до 250,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовано 17,64 мл раствора ЭДТА. Вычислите титр титранта по Мg2+. Ответ: 1,222∙10-3 г/мл

6. РАСЧЕТЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ комплексонометрического ТИТРОВАНИЯ

Комплексонометрическое титрование применяют в основном для определения ионов металлов. Большинство ионов металлов можно определять прямым титрованием раствором ЭДТА в присутствии подходящего индикатора.

Обратное титрование применяют при отсутствии надежного индикатора на ион металла, а также, когда ион металла взаимодействует с ЭДТА или металлоиндикатором замедленно. При этом к раствору соли металла добавляют избыток ЭДТА и титруют непрореагировавший ЭДТА вторым титрантом — MgSO4 или ZnSO4 в присутствии металлоиндикатора.

Примеры решения типовых задач

Пример 1. 10,00 мл раствора лактата кальция [СН3СН(ОН)СОO]2Са оттитровали 20,45 мл 0,1000 моль/л раствором трилона Б в присутствии аммиачного буфера. Вычислите титр ионов кальция в анализируемом растворе.

Свойства этидендиаминтетрауксусной кислоты и ее взаимодействие с катионами металлов

Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) представляет собой белое кристаллическое негигроскопичное вещество, малорастворимое в воде и этаноле. Растворимость ЭДТА в воде минимальна при pH 1,6-1,8, когда молярная доля незаряженных частиц ЭДТА достигает максимальных значений, и увеличивается при уменьшении или увеличении pH, что связано с возрастанием степени ионизации данного вещества.

ЭДТА (Н4У) является четырехосновной кислотой (см. пример 9.3), а если рассматривать в качестве исходной протониро- ванную структуру Н6У 2+ , то шестиосновной:

Нейтральная форма ЭДТА имеет цвиттер-ионную структуру:

Первый и второй протоны у H4Y отщепляются от карбоксильных групп, поэтому у дианиона ЭДТА карбоксильные группы депротонированы, а атомы азота остаются протонированными. Третий и четвертый протоны отщепляются от N—Н-кислотных центров.

Анионы ЭДТА имеют сложное строение, так как протонизи- рованные атомы водорода могут образовывать внутримолекулярные водородные связи —N—Н. О, что приводит к формированию циклов. Например, одна из форм аниона Н2У 2- имеет следующее строение:

На рис. 10.2 приведена зависимость состава водных растворов ЭДТА от pH.

Частицы Н6У 2+ , Н5У + , Н4У и Н3У _ имеют близкие значения констант кислотности, поэтому при pH 1-2 в растворе будет находиться их смесь. При pH 3-6 в растворе преобладает анион Н2У 2- ,

Рис. 10.2. Распределительная диаграмма для ЭДТА:

в области pH 6-10 — HY 3- , а при pH > 10,5 — У 4

. При построении кривых комплексонометрического титрования и выборе индикатора для обнаружения конечной точки комплексонометрического титрования нам понадобятся величины oc(Y 4- ) для различных значений pH. С необходимостью такой информации мы уже сталкивались в предыдущей главе, когда рассчитывали величину условной константы образования комплекса Са 2+ с ЭДТА (см. пример 9.3). В общем случае (если рассматривать ЭДТА как шестиосновную кислоту) значение a(Y 4- ) можно рассчитать по формуле

По мере увеличения pH формула для расчета a(Y 4- ) будет упрощаться. Например, как следует из рис. 10.2, при pH > 8 можно пренебречь присутствием в растворе частиц H6Y 2+ — H2Y 2_ . Формула для расчета a(Y 4- ) при этом сокращается:

или

Величины a(Y 4 ) и lga при различных значениях pH приведены в табл. 10.1.

Значения а и lga аниона Y 4 ” при различных значениях pH

  • 1
  • 00

ЭДТА образует комплексы с катионами практически всех металлов. Реакцию комплексообразования (без учета того, что катион металла находится в растворе в виде аквакомплекса) можно описать следующим уравнением:

Например, при pH 5, когда ЭДТА находится в растворе в виде Н2У 2- , это уравнение будет выглядеть так:

ЭДТА является гексадентатным лигандом и в подавляющем большинстве случаев взаимодействует с катионами металлов в молярном соотношении 1:1. Структура комплекса, образованного катионом металла и анионом Y 4- , показана на рис. 10.3. Во взаимодействии с катионом металла принимают участие атомы азота, имеющие неподеленные электронные пары, и четыре атома кислорода различных карбоксильных групп:

Рис. 10.3. Структура комплекса металла с ЭДТА

В структуре образующегося внутрикомплексного соединения имеются пять пятичленных циклов, что делает его очень устойчивым. Комплексы ЭДТА с бесцветными катионами не имеют окраски, а комплексы с катионами, образующими окрашенные аквакомплексы, окрашены. Например, NiY 2- — синий, CrY — — фиолетовый.

Значения констант образования комплексов некоторых металлов с ЭДТА приведены в табл. 9.2. Катионы щелочных металлов образуют неустойчивые комплексы с ЭДТА только в сильнощелочных растворах. Например, для комплекса NaY 3- lg(3 = 1,7; для KY 3- lg Р = 0,8. Относительно невысока устойчивость и у комплексов щелочноземельных металлов. Устойчивость комплексов металлов с ЭДТА, как правило, повышается по мере увеличения заряда иона металла. Так, ионы Cr 3+ , Al 3+ , Bi 3+ или Fe 3+ образуют комплексы, величины констант образования превышают Ю 20 .

Комплексы состава MY (n_4) называют нормальными. В кислых средах могут образовываться также протонированные комплексы, а в щелочной среде — гидроксокомплексы. Протоны при образовании таких комплексов присоединяются к атомам кислорода в анионе ЭДТА, а гидроксильные группы — к катиону металла. Устойчивость протонированных и гидроксокомплексов значительно ниже, чем у нормальных, например, величины lg(3 CrY — , CrHY и Cr(OH)Y 2- равны соответственно 23,4; 1,95 и 7,39, поэтому практического значения такие комплексы не имеют.

Некоторые катионы металлов могут образовывать с ЭДТА комплексы с соотношением компонентов, отличающимся от 1:1, но они также малоустойчивы.

На устойчивость комплексов катионов металлов с ЭДТА влияют вещества, взаимодействующие с катионами металла либо с анионом Y 4- . При уменьшении pH происходит протонирование лиганда, а при увеличении pH могут образовываться гидро- ксокомплексы металлов и малорастворимые гидроксиды. При взаимодействии с NH3 и другими реагентами, входящими в состав буферного раствора, используемого для создания определенного значения pH, происходит образование комплексов катиона металла с этими реагентами. Все это приводит к уменьшению устойчивости комплексов металла с ЭДТА.

Устойчивость комплексов катионов металлов с ЭДТА удобно описывать с помощью условных констант образования, о чем уже упоминалось в предыдущей главе. Такие константы описываются выражением

и могут быть использованы лишь при тех условиях (pH, концентрация постороннего лиганда), для которых они рассчитаны. Если ни катион, ни анион не вступают в побочные реакции, то ам = otY 4 — =1 и |3my = Pmy* Увеличение степени протекания побочных реакций приводит к уменьшению величины условной константы образования.

Рис. 10.4. Зависимость величины логарифма условной константы образования комплекса CaY 2- от pH

На рис. 10.4 показано влияние pH на величину lgp’ комплекса CaY 2- . Устойчивость этого комплекса максимальна при pH 11-12. Уменьшение величины lgp’ при понижении pH связано с протонированием аниона Y 4- . При повышении pH устойчивость комплекса уменьшается из-за взаимодействия ионов Са 2+ с ОН — с образованием гидроксокомплексов. Устойчивость гидроксидных комплексов кальция невелика, поэтому уменьшение lgp’ для них в щелочной среде выражено не так заметно, как в кислой.


источники:

http://pandia.ru/text/80/596/52801-3.php

http://studref.com/504192/matematika_himiya_fizik/svoystva_etidendiamintetrauksusnoy_kisloty_vzaimodeystvie_kationami_metallov