项目4 原、燃料分析（课件）-《化学分析技术》同步教学（北京理工大学出版社）

项目4 原、燃料分析 任务1 黏土化学成分分析 任务2 石灰石化学成分分析 任务3 石膏分析 任务4 煤灰分析、硅砂分析、沸石分析 任务5 煤工业分析 返回 1 任务1 黏土化学成分分析 1. 2相关支撑知识 1. 2. 1配位反应的普遍性 配位反应具有超乎想象的普遍性。在溶液中，由于溶剂化作用，对于金属离子而言，一般不存在独立的简单离子，而是多以配合物存在，最常见的便是水合物。 配位滴定对配位反应的要求: (1)生成的配合物要有确定的组成; (2)生成的配合物要有足够的稳定性; (3)配位反应速度要足够快; (4)有适当的反映理论终点到达的指示剂或其他方法。 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 在配位反应中提供配位原子的物质，称为“配位剂”。通常分为无机配位剂和有机配位剂两种。 (1)无机配位剂 其分子或离子中大多只含有一个配位原子，它与金属离子形成多级配合物，是逐级形成的。由此形成的配合物多数不稳定，不符合配位滴定反应的要求;此外，这类配合物的逐级稳定常数也比较接近，因此其逐级形成的配位反应都进行得不够完全，难以得到某一固定组成的产物，导致滴定过程突跃不明显，终点难以判断，无法建立恒定的化学计量关系。所以无机配位剂在分析化学中的应用受到一定限制，不宜用于配位滴定，通常用作掩蔽剂、辅助配位剂和显色剂等。 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 (2)有机配位剂 这类分子中常含有两个以上的配位原子，它与金属离子配位形成低配位比且具有环状结构的鳌合物，这类鳌合物不仅稳定性高，且一般只形成一种形体的配合物。由此建立的配位反应由于减少甚至消除了逐级配位现象，以及生成的配合物稳定性的增加，使得这类配位反应很适宜于配位滴定。 1.2.2乙二胺四乙酸的分析特性 乙二胺四乙酸，简称“EDTA"。分子结构如图4-1所示。 EDTA的结构中含有两个氨基和四个羟基，通常用H4Y表示。 在水溶液中，EDTA分子中互为对角的两个羟基上的H+会转移到氮原子上，形成双偶极离子。 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 在强酸性溶液中， H4Y的两个羟酸根可再接受质子，当完全质子化后便形成H6 Y2+，成为六元酸。其各级解离过程可简写如下: pH<1的强酸性溶液中，EDTA主要以H6 Y2形式存在; pH > 10. 26的碱性溶液中，EDTA才主要以Y4-形式存在。 一、EDTA的一般物理化学性质 (1)水中溶解度较小 (2)难溶于酸和一般有机试剂; 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 (3)易溶于氨溶液、苛性碱溶液中，生成相应的盐; (4)乙二胺四乙酸二钠盐习惯上也称为EDTA。 二、EDTA与金属离子配位作用的一般特点 (1)具有广泛的配位性能。EDTA几乎能与所有的金属离子形成易溶的配合物。 (2)配位比简单。EDTA与金属离子配位基本上均按1: 1配位。 (3)稳定性高。EDTA与金属离子配位多数形成具有五元环或六元环结构的螯合物。如图4-2所示。 (4)水溶性好。使配位滴定能在水溶液中进行。 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 (5)配合物颜色要加深。多数金属-EDTA配合物为无色。这有利于指示剂确定滴定终点。但对于有色金属离子，其EDTA配合物的颜色比其简单离子的颜色要深(见表4-1)。 因此，在滴定这些离子时，浓度不宜过大，否则会影响滴定终点的判断。 上述特点表明，EDTA和金属离子M的配位反应能够符合滴定分析对反应的要求。 1.2.3配位平衡 配位平衡所涉及的平衡关系较为复杂，为能定量处理各种因素对配位平衡的影响而引入了副反应系数的概念，并导出相应的条件稳定常数。 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 一、配合物的稳定常数 配位平衡常数常用稳定常数(亦称“形成常数”)表示。在配位滴定中，金属离子与EDTA(简单表示为Y)的配位反应大多形成1: 1型配合物，在不表示酸度和电荷的情况下，其反应式可简写为 其稳定常数记为KMY，根据平衡关系可表示为 KMY越大，表示相应配合物越稳定;反之，就越不稳定。 二、配位反应的副反应及副反应系数 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 在化学反应中，通常把应用或考察的主体反应成为“主反应”，而其他相伴发生的能影主反应中反应物或生成物平衡浓度的各种反应，则统称为“副反应”。在配位滴定中，主反应是被测金属离子(M)与滴定剂EDTA ( Y)的配位反应。同时由于为提高配位滴定的准确度和选择性而加入的缓冲溶液、掩蔽剂以及其他干扰离子的存在，还可能发生以下反应方程式所表达的各种重要的副反应。 上一页 下一页 返回 任务1 黏土化学成分分析 上述各种副反应的发生都将影响主反应进行的完全程度。其中金属离子M和滴定剂EDTA ( Y)所