Презентация на тему "Равновесия комплексообразования и их роль в аналитической химии"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Лекция № 18 Тема: Равновесия комплексообразования и их роль в аналитической химии

• 
  Слайд 2
  

  План лекции: Применение реакций комплексообразования в аналитической химии и медицине Количественное описание реакций комплексообразования. Состав растворов ЭДТА как функция рН.

• 
  Слайд 3
  

  Применение реакций комплексообразования в аналитической химии и медицине:

  В качественном анализе. Маскирование. В титриметрическом анализе. В инструментальных методах анализа. В практике медико-биологического, санитарно-гигиенического и фармацевтического анализа.

• 
  Слайд 4
  

  Например, некоторые комплексоны применяют как консерванты при хранении крови и для выведения из организма ионов токсичных металлов, радиоактивных изотопов и продуктов из распада. В стоматологической практике комплексоны используют для декальцинирования зубных каналов при подготовке к пломбированию кариозной полости. Кроме того, раствор ЭДТА применяют при заболеваниях, сопровождающихся избыточным отложением солей кальция в организме.

• 
  Слайд 5
  

  Комплексомназывается устойчивая в растворе частица, которая состоит из комплексообразователя(центрального атома) – катиона металла и лигандов (анионы или нейтральные молекулы). Состав комплексов определяется координационным числом (к.ч.) металла и дентатностьюлиганда. Дентатностьлиганда равна числу донорных атомов, образующих связи с комплексообразователем.

• 
  Слайд 6
  

  Лиганды, содержащие два или более донорных атомов, называются полидентатными лигандами. Многие комплексные соединения, содержащие полидентатные лиганды, являются хелатами. Характерная особенность хелатных соединений – образование циклических группировок атомов (хелатных циклов), включающих атом металла.

• 
  Слайд 7

  Количественное описание реакций комплексообразования:

  (1) (2) (n) где Кn - ступенчатые константы устойчивости.

• 
  Слайд 8

  Суммарные (общие) константы устойчивости - :

• 
  Слайд 9
  

  В справочной литературе приводятся значения Тогда ступенчатые константы рассчитывают: или Часто используются константы нестойкости (Кнест): или

• 
  Слайд 10
  

  Задача. Вычислить концентрацию ионов комплексообразователя и лиганда в 1 моль/л растворе [Ag(NH3)2]Cl, если Кнест = 6,8∙10-8.

  Решение: Запишем уравнения реакций и формулу для расчета [Ag(NH3)2]Cl = [Ag(NH3)2]+ + Cl- (1) 1М1М [Ag(NH3)2]+ = Ag+ + 2NH3 (2) 1М х 2х Кнест =

• 
  Слайд 11
  

  Ответ:

• 
  Слайд 12
  

  Задача. Произойдет ли разрушение комплекса и выпадает ли осадок AgI, если к к 0,01 М раствору K[Ag(CN)2] объемом 0,5 л добавить KI объемом 0,5 л с концентрацией 0,01 М, если Кнест(K[Ag(CN)2]) = 1,2∙10-21, ПР(AgI) = 1,5 ∙ 10-16.

  Решение: Запишем уравнение реакции: K[Ag(CN)2] + KI = AgI + 2KCN (1) При сливании двух растворов одинакового объема, объем увеличивается в 2 раза, а концентрация уменьшается в 2 раза (происходит разбавление). Значит, [I-] = 5 ∙ 10-3M [Ag(CN)2]- = 5 ∙ 10-3M

• 
  Слайд 13
  

  Вычислим концентрацию ионов серебра, которая образуется при диссоциации [Ag(CN)2]-: [Ag(CN)2]- = Ag+ + 2CN- х 2х Кнест =

• 
  Слайд 14
  

  Осадок образуется, если ионное произведение больше ПР(осадка). Тогда ионное произведение (ИП) вычисляется по формуле: ИП = [Ag+] ∙ [I-] = 1,08 ∙ 10-8 ∙ 5 ∙ 10-3 = 5,4 ∙ 10-11 > 1,5 ∙ 10-16. Ответ: комплекс разрушается в результате образования осадка серебра иодида.

• 
  Слайд 15
  

  Состав растворов при ступенчатом комплексообразовании сложен, т.к. в растворе присутствуют сразу несколько комплексов. Основной фактор, который влияет на смещение равновесия в комплексообразовании – это концентрация лиганда. Начиная с некоторой концентрации лиганда в растворе, доминирует наиболее насыщенный комплекс, если он достаточно устойчив.

• 
  Слайд 16
  

  Количественный состав раствора в реакциях комплексообразования описывается: 1. молярными долями всех компонентов в растворе

• 
  Слайд 17
  

  2. функцией закомплексованности, которая меняется от 1 (в отсутствие комплексообразователя) до (при полном связывании металлов в комплекс) 3. функцией образования (среднелигандное число) = от 0 до к.ч.

• 
  Слайд 18

  Структура Комплексона II

• 
  Слайд 19

  ЭДТА (Комплексон III, Трилон Б)

  Na2H2Y ∙ 2H2O ЭДТА - слабая четырехосновная кислота: pK1 = 2.0 pK2 = 2.67 pK3 = 6.16 pK4 = 10.26

• 
  Слайд 20

  Протолитические свойства ЭДТА

  Для представления формулы ЭДТА и ее ионов часто используют сокращения H4Y, H3Y-, H2Y2−, HY3− и Y4−. В водном растворе могут существовать пять форм ЭДТА.

• 
  Слайд 21

  Химизм взаимодействия ЭДТА с катионами металлов:

  Уравнение взаимодействия ЭДТА с магния хлоридом: MgCl2 + Na2H2Y = Na2MgY + 2HCl В ионном виде: Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2H+

• 
  Слайд 22

  Состав раствора ЭДТА как функция рН

• 
  Слайд 23
  

  Очевидно, что H2Y2− является доминирующей формой в умеренно кислой среде (рН = 3-6). В интервале рН = 6-10 доминирует HY3−, и только при рН выше 10 начинает преобладать Y4−.

• 
  Слайд 24

  Величины α4 для ЭДТА в растворах с различными значениями рН

• 
  Слайд 25
  

  Чтобы учесть влияние рН на образование комплексоната металла, используют условную константу устойчивости. Например, Mn+ + Y4- = MYn-4  - константа устойчивости комплекса.

• 
  Слайд 26
  

  Тогда,  - условная константа будет равна:  =  ∙ α(Y4-) = Условная константа описывает образование комплекса металла и ЭДТА при заданном значении рН.

• 
  Слайд 27
  

  Если катион металла способен к побочным реакциям, то водят условную константу устойчивости, которая учитывает и этот процесс:

  =  ∙ α(Y4-) - α(Mn+) =