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工业分析用EDTA配位滴定原理探究
摘要本文简要介绍试剂EDTA的物理性质和EDTA标准溶液的配制以及
EDTA在配位滴定分析中的反应原理。
关键词EDTA;pH值;电离;配位;配制
0前言
EDTA是乙二胺四乙酸的简称,用H4Y表示,微溶于水(22℃时每100ml
水溶解0.02g),难溶于酸和有机溶剂,但易溶于氨性溶液或苛性碱溶液中,形成
相应的盐溶液。因此工业分析中常用它的二钠盐即乙二胺四乙酸二钠盐。用
Na2H2Y2·H2O表示。习惯上也称为EDTA。Na2H2Y2·H2O是一种白色晶体状
粉末,无臭无味、无毒、易精制、稳定。室温下其饱和溶液的溶解度为0.3mol/L,
水溶液PH约4.4,22℃时每100ml水溶解11.1g。并按下式电离:
Na2H2Y=2Na++H2Y2-。我们宣钢进厂原料、入炉原料、成品等的化学成分的测
定用EDTA配位滴定法的较多,进一步探究EDTA的性质及其配位滴定原理对
化验分析具有很重要的意义。
1EDTA的性质及其电离平衡
EDTA通常用H4Y表示。它是一种四元酸,在水中分为四步电离:
H4YH++H3Y-Ka(1)=1.00×10-2
H3Y-H++H2Y2-Ka(2)=2.16×10-3
H2Y2-H++H2Y3-Ka(3)=6.92×10-7
HY3-H++Y4-Ka(4)=5.50×10-11
从EDTA四级电离常数来看,它的一级电离和二级电离都比较强,因此,它
具有二元中强酸的性质。
EDTA在水溶液中是以H4Y、H3Y-、H2Y2-、HY3-、Y4-等五种形式存在,
但在一定的pH条件下,以其中的一种或两种形式为主,其它形式所占的百分数
都很少,见表1。在五种形式中,只有Y4-能与金属离子配位。
2EDTA与金属离子的配位反应
EDTA具有强烈的配位能力,它与金属离子的配位反应有以下特点:
1)普遍性:EDTA结构中有6个可以提供孤电子对的原子,几乎能与所有
金属离子配位。
M2-MY2-
M3++H2Y2-MY-+2H+
M4+MY
2)组成一定:EDTA一般以1:1的螯合比与金属离子配位,计算上比较方
便。
3)稳定性高:绝大多数金属离子均能与EDTA形成多个五员环的螯合物,
稳定性较高。因此,配位反应进行比较完全。
4)EDTA与金属离子形成可溶性的配合物。无色金属离子和EDTA的配合
物也是无色的,而有色金属离子和EDTA的配合物颜色一般加深。如Cu2+显浅
蓝色,[CuY]2-显深蓝色;Ni2+显浅绿色,而[NiY]2-为蓝绿色;Co2+显粉红色,
而[CoY]2-显紫红色。
3溶液酸度对EDTA配位滴定的影响(酸效应)
从EDTA配位反应
Mn++H2Y2-MY(n-4)+2H+
可以看出,配位反应的完全程度还与溶液中H+浓度有关,当H+浓度增大时
平衡向左移动,配合物离解,Kf值愈大,该配合物完全离解所需的H+浓度愈大,
例如[FeY]-的Kf=1.26×1025,表明[FeY]-很稳定,即使在pH=1的酸性溶液中也
能稳定存在,无显著离解现象。而[MgY]2-的Kf=5.0×108,其稳定性很小,当
pH在4-5时,几乎完全离解。因此配位滴定时必须严格控制溶液的pH值,这不
仅可使反应定量进行,还可提高反应的选择性。在多种离子同时存在的情况下,
控制一定的pH值就有可能测定其中某一种离子,例如当Mg2+和Fe3+共存时,
可在pH=1.5左右用EDTA滴定Fe3+而Mg2+不干扰,此时Mg2+与EDTA根本
不能生成配合物。我们利用这一性质测定红粉、精粉、球团、外进矿粉、烧结矿
等的含铁量。
用EDTA滴定某些金属离子所允许的最低pH值,如表2所示。
由表可以说明以下几个问题:
1)从表中可以找出,进行各种离子滴定时的最低pH值。如果小于该pH值,
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