Bài giảng Hóa phân tích - Bài 7: Phương pháp tạo phức

BÀI 7
PHƯƠNG PHÁP TẠO PHỨC
1. Lý thuyết về phức chất:
– Caùc phaân töû, ion coù theå keát hôïp vôùi nhau taïo phöùc chaát:
CoCl
3
+ 6NH
3
= [Co(NH
3
)
6
]Cl
3
Fe
2+ 
+ 6CN 
̅
= [Fe(CN)
6
]
4 
BF
3
+ F
-
= [BF
4
]
-
– Ñònh nghóa phöùc chaát (ôû traïng thaùi raén vaø dung dòch):
Phöùc chaát laø hôïp chaát ôû nuùt maïng tinh theå coù chöùa
caùc ion phöùc tích ñieän döông hay aâm (ion phöùc) coù khaû
naêng toàn taïi ñoäc laäp trong dung dòch.
Thaønh phaàn phöùc chaát
Phöùc chaát:
Caàu ngoaïi
Caàu noäi [M (L)
n
]
ñt
Chaát taïo phöùc 
Phoái töû
Soá phoái töû
Ñieän tích PC = Ñt (M) + n. Ñt (L) 
Ví duï:
K
3
[Fe(CN)
6
] [Fe(H
2
O)
6
]Cl
2
Nguyeân nhaân taïo phöùc chaát:
Do töông taùc tónh ñieän hoaëc cho – nhaän hoaëc goàm caû 2 töông taùc
treân giöõa nguyeân töû trung taâm (M) vaø phoái töû (L)
Phaân loaïi PC: Cation
Anion
Trung hoøa
[Co(H
2
O)
6
]
3+
[Al(OH)
4
]
-
[Fe(CO)
5
] [Co(NH
3
)
3
Cl
3
]
Goïi teân PC : cation + anion phöùc
hay cation phöùc + anion
Haèng soá beàn cuûa phöùc (K
b
)
K
4
[Fe(CN)
6
] = 4K+ +[Fe(CN)
6
]4 
[Fe(CN)
6
]4 ⇌ Fe2+ +6CN ̅
2 6
4
6
[ ][ ]
[[ ( ) ] ]
1
kb
b
kb
Fe CN
K
Fe CN
K
K
K
kb
caøng lôùn phöùc caøng keùm beàn.
Ý nghĩa của hằng số bền (K, ) – hằng số
không bền (Kkb, 
’):
- Dựa vào hằng số bền hoặc hằng số không bền
của các phức, có thể tính được nồng độ của phối
tử và chất tạo phức.
Ví dụ: tính nồng độ của phối tử và chất tạo phức
trong dung dịch [Ag(NH3)2]
+ có nồng độ 1M,
cho Kkb[Ag(NH3)2]+ = 5,89.10
-8
- Nếu trong dung dịch có nhiều chất có khả năng
tạo phức thì có sự cạnh tranh. Chất nào có hằng
số bền lớn (hay hằng số không bền nhỏ) sẽ
chiếm ưu thế.
Ví dụ: nếu cho muối Zn2+ tác dụng với Magiê
complexonat theo phương trình:
MgY2- + Zn2+  ZnY2- + Mg2+
Vì:
2
16,3
( )
10
kb ZnY
K 
 2
8,7
( )
10
kb MgY
K 
Cation KYM lgKYM Cation KYM lgKYM
Ag+ 2,1 . 107 7,32 Cu2+ 6,3 . 1018 18,80
Mg2+ 4,9 . 108 8,69 Zn2+ 3,2 . 1016 16,50
Ca2+ 5,0 . 1010 10,70 Cd2+ 2,9 . 1016 16,46
Sr2+ 4,3 . 103 8,63 Hg2+ 6,3 . 1021 21,80
Ba2+ 5,8 . 107 7,76 Pb2+ 1,1 . 1018 18,04
Mn2+ 6,2 . 1013 13,79 Al3+ 1,3 . 1016 16,13
Fe2+ 2,1 . 1014 14,33 Fe3+ 1,3 . 1025 25,10
Co2+ 2,0 . 1016 16,31 V3+ 7,9 . 1025 25,90
Ni2+ 4,2 . 1018 18,62 Th4+ 1,6 . 1023 23,20
Hằng số bền của phức kim loại với EDTA
(phức bền với cation, không màu và tan)
Ứng dụng của phản ứng tạo phức:
- Tạo kết tủa: FeCl3 + 6KSCN → K3[Fe(CN)6] + 3KCl
- Hòa tan kết tủa: AgCl + NH3 → [Ag(NH3)2]Cl
- Che các ion gây cản trở:
Fe3+vàng + 3HPO4
2- → [Fe(HPO4)3]
3-
không màu
- Thay đổi tính axit – bazo của các chất:
Al(OH)3 + 6F
- → [AlF6]
3- + 3OH-
- Thay đổi tính oxi hóa khử của các chất:
2Fe3+ + 2I- ⇌ 2Fe2+ + I2; 6F
- + Fe3+ → [FeF6]
3-
2. Định lượng bằng PP Complexon
2.1 Giới thiệu các hợp chất Comphexon
- Complexon I (Trilon A), là
nitril triacetic acid (NTA), viết
tắt là H3Y. (Dùng làm chất
che)
Complexon II là etylen diamin
tetraacetic acid (EDTA), viết
tắt là: H4Y. (ít tan trong nước
nên ít dùng)
- Complexon III (Trilon B) là muối dinatri của
acid etylen diamin tetra acetat (EDTA-Na2),
viết tắt là: Na2H2Y (hoặc H2Y
2-). (Tan tốt trong
nước, độ tinh khiết cao nên được dùng nhiều)
- Đặc trưng phức complexon: (1) Tan tốt trong
nước và một số dung môi hữu cơ. (2) Phản ứng
với rất nhiều ion kim loại khác nhau ở các giá trị
pH khác nhau, tức là có sự chọn lọc ion này so
với ion khác. (3) Phản ứng với ion kim loại theo
tỷ lệ 1:1
- Ứng dụng: Chuẩn độ trực tiếp; Chuẩn độ thừa
trừ; Chuẩn độ thế; Sử dụng làm chất che.
Những yêu cầu đối với phản ứng tạo phức được
sử dụng trong chuẩn độ:
+ Phản ứng xảy ra hoàn toàn Kkb phải rất nhỏ.
+ Phản ứng phải xảy ra nhanh.
+ Chỉ tạo một thành phần phức.
+ Phải có PP xác định điểm tương đương.
2.2 Nguyên tắt của phương pháp: dựa trên phản
ứng tạo phức bền, tan của các complexon (đặc
biệt là EDTA) với cation kim loại.
2.3 Chỉ thị kim loại trong chuẩn độ complexon
Cơ chế:
- Trước chuẩn độ: Mg2+ + HInd2- ⇌ MgInd- + H+
(Xanh) (Đỏ nho)
- Khi chuẩn độ: Mg2+ + H2Y
2- ⇌MgY2- + 2H+
- Tại điểm tương đương, có sự cạnh tranh tạo phức:
MgInd- + H2Y
2- + OH- ⇌ MgY2- + HInd2- + H2O
(Đỏ nho) (Xanh)
Yêu cầu đối với chỉ thị kim loại:
- Phản ứng tạo phức giữa chỉ thị với ion kim loại
là phản ứng thuận nghịch.
- Màu của chỉ thị dạng tự do phải khác (tương
phản) với màu của dạng phức với ion kim loại.
- Phức của chỉ thị với kim loại phải kém bền hơn
phức của complexon với kim loại
3. Các phản ứng chuẩn độ thông dụng
Đỏ nho
Đỏ nho
Đỏ nho
đỏ
Đỏ nho
Định lượng Ba2+: Cho Ba2+ cần định lượng tác dụng với một
lượng dư chính xác EDTA. Định lượng EDTA dư bằng
dung dịch Mg2+.