一、定義
以絡合反應為基礎的容量分析法,稱為絡合滴定法
二、原理
1.基本原理
乙二胺四乙酸二鈉液(EDTA)能與許多金屬離子定量反應,形成穩定的可溶性絡合物,依此,可用已知濃度的EDTA滴定液直接或間接滴定某些藥物,用適宜的金屬指示劑指示終點。根據消耗的EDTA滴定液的濃度和毫升數,可計算出被測藥物的含量。
(1)EDTA絡合物的穩定性
M + Y →← MY
[MY]
絡合物的穩定常數KMY = ———
[M][Y]
(2)酸度對穩定性的影響
酸效應系數(α)
CEDTA
α= —— 或 CEDTA =α[Y]
[Y]
(3)絡合物的表觀穩定常數
[MY] [MY] KMY
絡合物的表觀穩定常數KMYˊ = ———- = ———— = ——
[M]CEDTA [M][Y]α α
或lgKMYˊ= lgKMY - lgα
2.滴定方式
(1)直接滴定法
Men+ + H2Y2- →← MeY(n-4) + 2H+
與金屬離子化合價無關,均以1:1的關系絡合。
(2)回滴定法
Men+ + H2Y2-(定量過量) →← MeY(n-4) + 2H+
H2Y2-(剩余)+ Zn2+ →← ZnY2- + 2H+
(3)間接滴定法
利用陰離子與某種金屬離子的沉淀反應,再用EDTA滴定液滴定剩余的金屬離子,間接測出陰離子含量。
三、滴定條件
在一定酸度下能否進行絡合滴定要用絡合物的表觀穩定常數來衡量。一般來說,KMYˊ要在108以上,即lgKMYˊ≥8時,才能進行準確滴定。
(1)絡合滴定的最低pH值
lgα= lgKMY - 8
在滴定某一金屬離子時,經查表,得出相應的pH值,即為滴定該離子的最低pH值。
(2)溶液酸度的控制
在絡合滴定中不僅在滴定前要調節好溶液的酸度,在整個滴定過程中都應控制在一定酸度范圍內進行,因為在EDTA滴定過程中不斷有H+釋放出來,使溶液的酸度升高,因此,在絡合滴定中常須加入一定量的緩沖溶液以控制溶液的酸度。
在pH<2或pH>12的溶液中滴定時,可直接用強酸或強堿控制溶液的酸度。在弱酸性溶液中滴定時,可用HAc-NaAc緩沖系(pH3.4~5.5)或六次甲基四胺(CH2)6N4-HCl緩沖系(pH5~6)控制溶液的酸度。在弱堿性溶液中滴定時,常用NH3·H2O-NH4Cl緩沖系(pH8~11)控制溶液的酸度。但因NH3與許多金屬離子有絡合作用,對絡合滴定有一定的影響。
(3)水解及其他副反應的影響
酸度對金屬離子也有影響,酸度太低,金屬離子會水解生成氫氧化物沉淀,使金屬離子濃度降低,同樣也降低了絡合能力。
(4)其他絡合劑對絡合滴定的影響
金屬離子的絡合效應系數(β)
CM
β= ——
[M]
四、指示劑
(一)金屬指示劑應具備的條件
1.指示劑與金屬離子形成的絡合物應與指示劑本身的顏色有明顯的差別。
2.金屬離子與指示劑形成的有色絡合物必須具有足夠的穩定性,一般要求KMIn>104。如果MIn不夠穩定則在接近等當點時就有較多的離解,使終點過早出現,顏色變化也不敏銳。
3. MIn的穩定性應比MY的穩定性差,穩定常數值至少要差100倍以上,亦即KMY/KMIn>102。否則在稍過等當點時不會立即發生置換反應使溶液變色,要在過量較多的EDTA時才能發生置換。這樣就使終點過遲出現,變色也不敏銳,有拖長現象。
(二)封閉現象與掩蔽作用
1.封閉現象
有的指示劑與某些金屬離子生成極穩定的絡合物,其穩定性超過了MY的穩定性。例如鉻黑T與Fe3+、Al3+、Cu2+、Co2+、Ni2+生成的絡合物非常穩定,用EDTA滴定這些離子時,即使過量較多的EDTA也不能把鉻黑T從M-鉻黑T的絡合物中置換出來。因此,滴定這些離子不能用鉻黑T作指示劑。即使在滴定Mg2+時,如有少量Fe3+雜質存在,在等當點時也不能變色,或終點變色不敏銳有拖長現象。這種現象稱為封閉現象。
2.掩蔽作用
為了消除封閉現象可加入某種試劑,使封閉離子不能再與指示劑絡合以消除干擾,這種試劑就稱為掩蔽劑。這種作用就稱為掩蔽作用。
在絡合滴定中,常用的掩蔽劑如下:
NH4F或NaF、NaCN或KCN、羥胺或抗壞血酸、三乙醇胺、酒石酸、乙酰丙酮等。
(三)常用的金屬指示劑
1.鉻黑T
鉻黑T與二價金屬離子形成的絡合物都是紅色或紫紅色的。因此,只有在pH7~11范圍內使用,指示劑才有明顯的顏色變化。根據實驗,最適宜的酸度為pH9~10.5。鉻黑T常用作測定Mg2+、Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cd2+、Hg2+等離子的指示劑。
2.鈣試劑(鉻藍黑R、鈣紫紅素)
鈣試劑與Ca2+形成粉紅色的絡合物,常用作在pH12~13時滴定Ca2+的指示劑,終點由粉紅色變為純藍色,變色敏銳。
3.鈣黃綠素
該指示劑在酸中呈黃色,堿中呈淡紅色,在pH<11時有熒光,在pH>12時不顯熒光而呈棕色。常用作在pH>12時測定Ca2+的指示劑,終點時黃綠色熒光消失。
4.二甲酚橙
在pH>6時呈紅紫色;pH<6時呈檸檬黃色,與2~4價金屬離子絡合呈紅色,因此常在酸性溶液中使用。例如,在pH1~3的溶液中用作測定Bi3+的指示劑,在pH5~6的溶液中,滴定Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+及希土元素的指示劑,終點由紅變黃,變色敏銳。
5.鄰苯二酚紫
鄰苯二酚紫pH1.5~6時呈黃色,與兩個金屬離子形成的絡合物都顯藍色。特別適用于在pH1.5~2時滴定Bi3+,終點由藍色經紫紅變為黃色。
五、滴定液的配制與標定
1. 乙二胺四醋酸二鈉滴定液
(1)配制 間接法配制
(2)標定 用基準氧化鋅標定,以鉻黑T為指示劑。
(3)貯藏 置玻璃塞瓶中,避免與橡皮塞、橡皮管等接觸。
2.鋅滴定液
(1)配制 間接法配制
(2)標定 用乙二胺四醋酸二鈉滴定液標定,以鉻黑T為指示劑。
六、注意事項
1.酸度對絡合反應平衡、金屬離子水解、EDTA解離度有影響,為此要調好酸度,并加入適宜的緩沖液,否則將直接影響測定結果。
2.金屬指示劑為有機染料本身具有顏色。與金屬離子絡合生成另一種顏色指示終點,但指示劑本身的顏色在不同pH溶液中有不同顏色,故必須按規定控制滴定溶液的pH值。
3.當有干擾離子存在時,必須設法排除干擾,否則不能選用本法。
4.利用酸度對絡合物穩定常數的影響,可調節滴定溶液的pH,有選擇的測定共存離子中的某種金屬離子。也可加入掩蔽劑或沉淀劑,消除共存離子的干擾。
5.滴定速度要適宜,近終點時EDTA滴定液要逐滴加入,并充分振搖,以防終點滴過。
6.EDTA滴定液應于具玻璃塞瓶中保存,避免與橡皮塞、橡皮管等接觸。
七、適用范圍
EDTA可直接或間接測定40多種金屬離子的含量,也可間接測定一些陰離子的含量。在藥物分析上,用于測定無機和有機金屬鹽類藥物。
八、允許差
本法的相對偏差不得超過0.3%。