一. 配位反应的普遍性
配位物具有极大的普遍性。严格地说,简单离子只有在高温气态下存在。在溶液中,由于溶剂化的作用,不存在简单离子。因此,溶液中的金属离子 (Mn+) “应该”以M(H2O)nn+ 表示。溶液中的配位反应实际上是配位体与溶剂分子间的交换,在水溶液中:
M(H2O)n + L ==M(H2O)n-1 L + (H2O)
稳定性: 小 < 大
但通常可简化为: M + L == ML
——以配位(交换)反应为基础进行滴定分析的方法即 “配位滴定法”。
例:AgNO标液滴定CN-:
Ag ++ 2CN- ==[Ag(CN)2]- , K=1.0´1021
以KI为指示剂,终点生成AgI, 溶液浑浊。
配位反应在分析化学中应用非常广泛,许多显色剂、萃取剂、沉淀剂、掩蔽剂等都是配合物。
二. 配合物的分类
按配位体所含配位原子的数目可分为单齿配位体(:F-, :NH3 ) 和多齿配位体 ( H2N-CH2-CH2-NH2 ) 。前者形成单齿(非螯合)配合物,后者形成螯合物。
(一)单齿配位化合物——掩蔽和辅助配位
M + n L == MLn (L只有一个配位原子)
与多元酸相似,单齿配合物时逐级形成的(分步),一般相邻两个之比较接近,稳定性不高。
例:配合离子 的形成过程
Cu + NH3 == Cu(NH3)2+ k1 = 1.4´104
Cu(NH3)2++ NH3 == Cu(NH3)22+ k2 = 3.1´103
Cu(NH3)22++ NH3 == Cu(NH3)32+ k3 = 7.8´102
Cu(NH3)32++ NH3 == Cu(NH3)42+ k4 = 1.4´102
(1)分步稳定常数:k,1/k = k离n ——分步离解常数
(2)累计稳定常数: b
第一级累积稳定常数 b1 = k1
第二级累积稳定常数 b2 = k1 k2
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第 n 级累积稳定常数 b4 = k1 k2…kn
(3)总稳定常数 K: K= bn
(二)螯合物
配位体中含二个以上配位原子,与金属离子配位有二个以上结合点形成环状结构形象地称为螯合物
螯合物的特点:
同种配位原子的稳定性: 螯合物 >非螯合物
环 多 > 环 少
大 环 > 小 环
由于螯合物的稳定性一般较大,有利于滴定分析。形成螯环的配位原子主要是O, N, S;因此有OO、NN、NO、SS、SO等类型螯合剂。
三. 氨羧螯合剂
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氨羧螯合剂指:含有 —N(CH2COOH)2 基团的有机化合物。
几乎能与所有金属离子螯合。
目前已研究的有几十种,重要的有:乙二胺四乙酸(EDTA)、氨三乙酸(NTA)、乙二胺四丙酸(EDTP)等。其中EDTA是目前最为广泛的有机配位剂。