配位滴定,即络合滴定,是一种基于生成配合物化学反应的滴定分析方法。其原理类似于Lewis酸碱反应,故与酸碱滴定有许多相似之处。
无机化学领域中的配合物EDTA(乙二胺四乙酸)是分析化学中常用的配合物之一。EDTA作为一种含有硬碱和中间碱的配体,能与多种硬酸、中间酸和软酸型阳离子形成稳定配合物。EDTA在水溶液中以七种型体存在,其分布分数与pH值相关。
在pH值较低时(<1),EDTA主要以六元酸形式H6Y2+存在;pH在2.67-6.16之间时,以二元酸形式H2Y2-为主;pH值较高(>10.26)时,以稳定配合物Y4-形式存在。EDTA与金属离子的配合能力通常很强,生成的配合物水溶性良好,配位比大多为1:1,仅少数离子(如Mo(V))为2:1。
配位滴定中,配位平衡是化学平衡的体现,平衡常数用K或K稳表示,K不稳为其逆反应平衡常数。K稳和K不稳互为倒数。通常情况下,使用lgK稳数据。
在配位滴定分析中,除了主反应(滴定剂EDTA与被测金属离子M的反应),还存在副反应。副反应包括金属离子M与溶液中氢氧根离子生成的多羟基化合物,与其他配体的反应;滴定剂EDTA可能与溶液中的氢离子反应,或与共存金属离子反应;产物MY可能与氢离子或氢氧根离子络合。副反应系数定量表示金属离子M或配体Y进行各种副反应的程度。
副反应主要包括配体Y的酸效应和共存离子效应,金属离子M的配位效应,以及配合物MY的副反应。酸效应系数αY(H)表示由于氢离子的存在而降低配体参加主反应能力的现象。共存离子效应系数αY(N)表示配体Y与共存离子N反应降低Y平衡浓度的现象。总副反应系数αY综合考虑酸效应与共存离子效应。
金属M的副反应则包括配位效应,配体L的存在可能与M形成配合物,影响主反应进行。配位效应系数αM(L)表示配体L引起副反应的程度。计算公式基于配位平衡关系。
条件稳定常数KMY’衡量配位反应进行程度,考虑了副反应的影响。计算条件稳定常数时,需要考虑未参加主反应的M和Y的总浓度以及生成配合物的总浓度。在实际情况中,MHY和MOHY通常可以忽略,简化计算。