ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
269
Решая это уравнение совместно с уравнением (5.5) и полагая, что
[M
n+
] = [Zn
2+
], находим
β = 1/{1+ К
1
[NH
3
] + K
1
К
2
[NH
3
]
2
+ K
1
К
2
К
3
[NH
3
]
3
+
+ K
1
К
2
К
3
К
4
[NH
3
]
4
} (5.7)
Рис.5.6. Минимальное значение рН, необходимое для удовлетворительного
титрования растворов различных катионов ЭДТА
Комбинируя уравнения (5.5) и (5.4), находим условную кон-
станту равновесия реакции ЭДТА и цинка (II) в буферном растворе,
содержащем аммиак и хлорид аммония:
K"
ZnY
= α
4
β⋅K
ZnY
= [ZnY
2−
]/C
M
⋅ C
ЭДТА
, (5.8)
где K"
ZnY
- новая условная константа, применяемая только при единст-
венном значении рН и единственной концентрации аммиака.
Рассматриваемый ниже пример показывает, каким образом эту
условную константу используют при построении кривой титрования.
Пример. Рассчитайте pZn в растворах, полученных при смеши-
вании 40.0; 50.0 и 60.0 мл 0.00100 М раствора ЭДТА с 50.0 мл 0.00100
270
М раствора Zn
2+
. Предположим, что и раствор Zn
2+
, и раствор ЭДТА
содержат 0.100 М NH
3
и 0.176 М NH
4
Cl, и при этом создается постоян-
ное значение рН, равное 9.0. Константы устойчивости аммиачных ком-
плексов Zn
2+
следующие: К
1
= 1.9⋅10
2
; K
1
К
2
= 4.4⋅10
4
; K
1
К
2
К
3
=
1.04⋅10
7
и K
1
К
2
К
3
К
4
= 1.14⋅10
9
.
1) Расчет условной константы. Чтобы найти β, примем [NH
3
]
= C(NH
3
) и подставим в уравнение (5.7) значения [NH
3
] и ступенчатых
констант устойчивости К
1
, К
2
, К
3
и К
4
:
β = 1/(1 + 19 + 420 + 1.04⋅10
4
+ 1.14⋅10
5
) = 8.0⋅10
−6
.
Подставляя в уравнение (5.8) значения K
ZnY
(табл.5.5) и α
4
при
рН = 9.0 (табл.5.6), находим
K"
ZnY
= 5.2⋅10
−2
⋅8.0⋅10
−6
⋅3.2⋅10
16
= 1.33⋅10
10
.
2) Расчет pZn после добавления 40.0 мл ЭДТА. Концентрация
непрореагировавшего Zn
2+
в этот момент приблизительно равна:
С
М
≅ (50.0⋅0.00100 - 40.0⋅0.00100)/90.0 = 1.11⋅10
−4
моль/л.
Диссоциацией различных комплексов цинка пренебрегаем из-за
незначительности концентраций полученных частиц. Подставим в
уравнение (5.5) общую концентрацию металла С
М
, представляющую
собой сумму равновесных концентраций всех комплексов цинка, не
содержащих ЭДТА, и вычислим равновесную концентрацию иона
цинка:
[Zn
2+
] = С
М
⋅β = (1.11⋅10
−4
)(8⋅10
−6
) = 8.9⋅10
−10
моль/л
pZn = 9.05.
3) Расчет pZn после добавления 50.0 мл ЭДТА. В точке экви-
валентности концентрация ZnY
2−
составляет 5.00⋅10
−4
М. Сумма равно-
весных концентраций различных комплексов цинка, не содержащих
ЭДТА, равна сумме равновесных концентраций незакомплексованных
форм ЭДТА:
С
М
= С
ЭДТА
,
тогда
[ZnY
2-
] = 5.00⋅10
−4
- С
М
≅ 5.00⋅10
−4
моль/л.
Подставляя в уравнение (5.8) этот результат, получаем
K"
ZnY
= 5.00⋅10
−4
/ С
М
2
= 1.33⋅10
10
,
С
М
= 1.94⋅10
−7
моль/л.
Из уравнения (5.5) находим
[Zn
2+
] = С
М
⋅β = (1.94⋅10
−7
)(8⋅10
−6
) = 1.55⋅10
−12
моль/л, pZn = 11.81.
4) Расчет pZn после добавления 60.0 мл ЭДТА. В этом случае в
растворе содержится избыток ЭДТА:
С
ЭДТА
= (60.0⋅0.00100 - 50.0⋅0.00100)/110 = 9.1⋅10
−5
М.
Решая это уравнение совместно с уравнением (5.5) и полагая, что М раствора Zn2+. Предположим, что и раствор Zn2+, и раствор ЭДТА
[M ] = [Zn2+], находим
n+
содержат 0.100 М NH3 и 0.176 М NH4Cl, и при этом создается постоян-
β = 1/{1+ К1[NH3] + K1К2[NH3]2 + K1К2К3[NH3]3 + ное значение рН, равное 9.0. Константы устойчивости аммиачных ком-
+ K1К2К3К4[NH3]4} (5.7) плексов Zn2+ следующие: К1 = 1.9⋅102; K1К2 = 4.4⋅104; K1К2К3 =
1.04⋅107 и K1К2К3К4 = 1.14⋅109 .
1) Расчет условной константы. Чтобы найти β, примем [NH3]
= C(NH3) и подставим в уравнение (5.7) значения [NH3] и ступенчатых
констант устойчивости К1, К2, К3 и К4:
β = 1/(1 + 19 + 420 + 1.04⋅104 + 1.14⋅105) = 8.0⋅10−6 .
Подставляя в уравнение (5.8) значения KZnY (табл.5.5) и α4 при
рН = 9.0 (табл.5.6), находим
K"ZnY = 5.2⋅10−2⋅8.0⋅10−6⋅3.2⋅1016 = 1.33⋅1010 .
2) Расчет pZn после добавления 40.0 мл ЭДТА. Концентрация
непрореагировавшего Zn2+ в этот момент приблизительно равна:
СМ ≅ (50.0⋅0.00100 - 40.0⋅0.00100)/90.0 = 1.11⋅10−4 моль/л.
Диссоциацией различных комплексов цинка пренебрегаем из-за
незначительности концентраций полученных частиц. Подставим в
уравнение (5.5) общую концентрацию металла СМ, представляющую
собой сумму равновесных концентраций всех комплексов цинка, не
содержащих ЭДТА, и вычислим равновесную концентрацию иона
цинка:
[Zn2+] = СМ ⋅β = (1.11⋅10−4)(8⋅10−6) = 8.9⋅10−10 моль/л
pZn = 9.05.
3) Расчет pZn после добавления 50.0 мл ЭДТА. В точке экви-
валентности концентрация ZnY2− составляет 5.00⋅10−4 М. Сумма равно-
весных концентраций различных комплексов цинка, не содержащих
ЭДТА, равна сумме равновесных концентраций незакомплексованных
Рис.5.6. Минимальное значение рН, необходимое для удовлетворительного форм ЭДТА:
титрования растворов различных катионов ЭДТА СМ = СЭДТА,
тогда
Комбинируя уравнения (5.5) и (5.4), находим условную кон- [ZnY2- ] = 5.00⋅10−4 - СМ ≅ 5.00⋅10−4 моль/л.
станту равновесия реакции ЭДТА и цинка (II) в буферном растворе, Подставляя в уравнение (5.8) этот результат, получаем
содержащем аммиак и хлорид аммония: K"ZnY = 5.00⋅10−4 / СМ2 = 1.33⋅1010,
K"ZnY = α4β⋅KZnY= [ZnY2−]/CM ⋅ CЭДТА , (5.8) СМ = 1.94⋅10−7 моль/л.
где K"ZnY - новая условная константа, применяемая только при единст- Из уравнения (5.5) находим
венном значении рН и единственной концентрации аммиака. [Zn ] = СМ ⋅β = (1.94⋅10−7)(8⋅10−6) = 1.55⋅10−12 моль/л, pZn = 11.81.
2+
Рассматриваемый ниже пример показывает, каким образом эту 4) Расчет pZn после добавления 60.0 мл ЭДТА. В этом случае в
условную константу используют при построении кривой титрования. растворе содержится избыток ЭДТА:
Пример. Рассчитайте pZn в растворах, полученных при смеши- СЭДТА = (60.0⋅0.00100 - 50.0⋅0.00100)/110 = 9.1⋅10−5 М.
вании 40.0; 50.0 и 60.0 мл 0.00100 М раствора ЭДТА с 50.0 мл 0.00100
269 270
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- …
- следующая ›
- последняя »
