金属离子与EDTA的络合反应原理?
EDTA乙二胺四乙酸,其两个N原子、四个羧基上的羟基氧原子,均能提供孤对电子,可以进入中心原子的空轨道,从而形成配合物(络合),是多齿配体。形成的配合物,是具有【环状结构】的配合物,称【螯合物】。
EDTA能与碱金属、大部分过渡金属等络合。大多数金属原子都能与之形成稳定的五元环螯合物。
如图:
( )8、下列螯合剂螯合能力最强的是
C,因为乙二胺与金属离子配合形成五元环,五元环最稳定。
A与金属配位成四元环,且A本身不稳定,B七元环 D形成九元环 均形成大环,大环较五元环不稳定。
什么是螯合物 ?
螯合物是(旧称内络盐)是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。使用螯合物还可以掩蔽金属离子。
可形成螯合物的配体叫螯合剂。常见的螯合剂如下:
乙二胺(en),二齿
2,2′-联吡啶(bipy),二齿
1,10-二氮菲(phen),二齿
草酸根(ox),二齿
乙二胺四乙酸(EDTA),六齿
值得一提的是EDTA (ethylenediaminetetracetic acid),它能提供2个氮原子和4个羧基氧原子与金属配合,可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来,生成极稳定的产物。其化学结构表示如下:
(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2 (下标)
螯合物在工业中用来除去金属杂质,如水的软化、去除有毒的重金属离子等。一些生命必须的物质是螯合物,如血红蛋白和叶绿素中卟啉环上的4个氮原子把金属原子(血红蛋白含Fe3+,叶绿素含Mg2+)固定在环中心。
形成五元环和六元环的螯合物,要求配体应具备什么条件?
螯合物是由螯合剂与中心现成的。螯合剂必须是含有两个或两个以上配位原子的多齿(基)配体,通常每两个配位原子之间间隔2~3个其它原子,才能形成比较稳定的五元环或六元环。
螯合物是具有环状结构的配合物,它的形成条件是由具有两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的化学反应——螯合作用而得到。配体和金属离子间的配位键通常有两种类型:
(1)配体上酸的基团离解去H+,然后与金属离子配位。
(2)配体上含有孤电子对的中性基团与金属离子配位。
配合物
螯合物是(旧称内络盐)是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
什么叫螯合物
螯合物也称内配合物,它是由配合物的中心离子和某些合乎一定条件的同一配位体的两个或两个以上配位原子键合而成的具有环状结构的配合物。所以,凡具有上述环状结构的配合物不论它是中性分子还是带有电荷的离子,都称螯合物或内配合物。而中性的螯合物则称为内配盐。如 [Cu(acac)2 ] 。 螯合物的每一环上有几个原子就称几元环。 根据螯合物的形成条件,凡含有两个或两个以上能提供孤电子对的原子的配位体称为螯合剂,因此,螯合剂为多齿配位体(也称多基配位体)。 螯合物的稳定性和它的环状结构 ( 环的大小和环的多少 ) 有关。一般来说以五元环、六元环稳定。多于五或六元环的配合物一般部是不稳定的,而且很少见。一个配位体与中心离子形成的五元环的数目越多,螯合物越稳定。如钙离子与 EDTA 形成的螯合物中有五个五元环,因之很稳定。 金属螯合物与具有相同配位原子的非螯合配合物相比,具有特殊的稳定性。这种特殊的稳定性是由于环形结构形成而产生的。我们把这种由于螯合物具有的特殊稳定性称为螯合效应。 如 [Ni(En)2]2+ 在高度稀释的溶液中亦相当稳定。而 [Ni(NH3)6]2+ 在同样条件下却早已析出氢氧化镍沉淀。 当螯合物与非螯合物的配位原子相同,配合物类型相似时,螯合效应主要是由熵值的增加所引起。 有必要指出一点:做为螯合物的配位体的螯合剂绝在多数是有机化合物,但也有极少数的无机化合物,如三聚磷酸钠与钙离子可形成螯合物。 由于 Ca2+ , Mg2+ 离子都能与三聚磷酸钠形成稳定螯合物,所以常把三聚磷酸钠加入锅炉水中,用以防止钙、镁形成难溶盐沉淀,结在锅炉内壁。 螯合物稳定性高,很少有逐级解离现象。且一般有特征颜色,几乎不溶于水,而溶于有机溶剂。利用这些特点可以进行沉淀溶剂萃取分离,比色定量等方面工作。
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