正文
簡(jiǎn)史?
容量分析是古老的分析方法,1729年法國(guó)C.J.日夫魯瓦最早使用容量分析,用純碳酸鉀測(cè)定乙酸的濃度,他將乙酸逐滴加到一定量的碳酸鉀溶液中,直到不再發(fā)生氣泡為止。到了19世紀(jì),由于成功地合成了各類指示劑,容量分析得到廣泛的應(yīng)用。滴定反應(yīng)?
能用于容量分析的化學(xué)反應(yīng)必須符合一定條件,其中最重要的是反應(yīng)物間有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系,以氫氧化鈉滴定乙酸(AcOH,Ac為乙酰)為例;AcOH+OH-─→AcO-+H2O
AcOH與NaOH按1:1的摩爾比反應(yīng),這就是反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系,它是計(jì)算的依據(jù)。當(dāng)加入的NaOH與被測(cè)的AcOH的摩爾比正好是1:1的這一點(diǎn)稱為化學(xué)計(jì)量點(diǎn),也稱等當(dāng)點(diǎn),滴定應(yīng)當(dāng)?shù)酱私Y(jié)束。但這時(shí)往往沒(méi)有可被覺(jué)察的外部特征,于是,常常需要加入一種指示劑,它能在等當(dāng)點(diǎn)附近發(fā)生顏色變化,以指示滴定終了,這一點(diǎn)稱為滴定終點(diǎn)。因此,作容量分析時(shí)就必須要有適當(dāng)?shù)姆椒ù_定終點(diǎn)。為使測(cè)定準(zhǔn)確,化學(xué)反應(yīng)應(yīng)該進(jìn)行得比較完全。另外,化學(xué)反應(yīng)的速率還必須足夠快,否則就失去迅速的特點(diǎn)。
分類?
酸堿滴定法? 例如用氫氧化鈉滴定乙酸以測(cè)定食醋的濃度(見(jiàn)酸堿滴定法):AcOH+OH-─→AcO-+H2O
絡(luò)合滴定法? 例如用乙二胺四乙酸的二鈉鹽Na2H2Y(Y為乙二胺四乙酸根)為絡(luò)合劑滴定 Ca2+和Mg2+(見(jiàn)絡(luò)合滴定法),以測(cè)定水的硬度:
Ca2++H2Y2-─→CaY2-+2H+
氧化還原滴定法? 例如用重鉻酸鉀K2Cr2O7滴定Fe2+(見(jiàn)氧化還原滴定法),以測(cè)定鐵礦中的鐵含量:
容量分析
沉淀滴定法? 例如用硝酸銀 AgNO3滴定Cl-(見(jiàn)沉淀滴定法),以測(cè)定針劑中NaCl的含量:容量分析
非水滴定? 對(duì)于不溶于水或在水溶液中反應(yīng)進(jìn)行得不完全的物質(zhì),在有機(jī)溶劑(如冰醋酸、乙醇)中常能夠準(zhǔn)確滴定(見(jiàn)非水滴定)。以上都是目視滴定,即利用肉眼觀察指示劑在等當(dāng)點(diǎn)附近的顏色變化以確定終點(diǎn)。如果溶液有顏色或渾濁,或者滴定反應(yīng)的完全度不高,就要用儀器來(lái)檢測(cè)終點(diǎn),即用儀器測(cè)定滴定過(guò)程中體系物理性質(zhì)的變化來(lái)確定終點(diǎn)。例如測(cè)定電位、電導(dǎo)、光度的電位滴定(見(jiàn)電位分析法)、電導(dǎo)滴定(見(jiàn)電導(dǎo)分析法)、光度滴定。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)滴定自動(dòng)化。
滴定方式?
直接滴定? 如果反應(yīng)有確定的計(jì)量關(guān)系,完全度高,速度快,又有適當(dāng)方法確定終點(diǎn),最好采用直接滴定。置換滴定? 以K2Cr2O7與硫代硫酸鈉Na2S2O3的反應(yīng)為例:由于K2Cr2O7的氧化性較強(qiáng),它不但能把S2O娫 氧化為S4O婇,還能將S2O娫 部分氧化為SO娸,這樣反應(yīng)就沒(méi)有確定的計(jì)量關(guān)系,不能直接測(cè)定。如果在酸性的K2Cr2O7溶液中加入過(guò)量的KI,就可定量地置換出氧化性弱的I2:
容量分析
I2與S2O娫 反應(yīng)時(shí)有確定的計(jì)量關(guān)系:容量分析
就可以用 Na2S2O3 滴定置換出來(lái)的 I2,總的效果仍是Cr2O崻 氧化了S2O娫。返滴定? 鹽酸HCL能與碳酸鈣CaCO3反應(yīng):
CaCO3+2HCl─→CaCl2+CO2+H2O
但恰好加入反應(yīng)所需的HCl時(shí),CaCO3溶解不完全,因而不能直接滴定。如果先加入過(guò)量HCl,加熱使CaCO3完全溶解,再用NaOH返滴定HCL,就可測(cè)定碳酸鈣。
間接滴定? Ca2+在溶液中沒(méi)有價(jià)態(tài)變化,不能用氧化還原滴定法直接滴定,如果經(jīng)以下處理,就可以間接滴定:將Ca2+沉淀為CaC2O4:
容量分析
沉淀洗滌后溶于鹽酸,生成H2C2O4,用高錳酸鉀滴定。置換滴定、返滴定、間接滴定的應(yīng)用大大地?cái)U(kuò)大了容量分析的應(yīng)用范圍。
進(jìn)行容量分析時(shí),必須有標(biāo)準(zhǔn)溶液和容量?jī)x器,如果試樣中還含有別的能與試劑發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),必須在滴定前除去(見(jiàn)隱蔽和解蔽)。
測(cè)定結(jié)果的計(jì)算? 根據(jù)滴定中所用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和體積就可計(jì)算測(cè)定結(jié)果。以重鉻酸鉀法測(cè)定鐵礦中的鐵含量為例:試樣為W克,K2Cr2O7溶液的濃度為Μ,消耗的K2Cr2O7溶液的體積為V毫升,根據(jù)Fe2+與Cr2O崻 按6:1摩爾比反應(yīng),則鐵的含量為:
容量分析
式中A為鐵的原子量。