水溶液酸鹼中和法

標籤: 暫無標籤

135

更新時間: 2013-09-04

廣告

水溶液酸鹼中和法(中和法)
一、定義
    以酸鹼中和反應為基礎的容量分析法稱為酸鹼中和法(亦稱酸鹼滴定法)。
二、原理
    以酸(鹼)滴定液,滴定被測物質,以指示劑或儀器指示終點,根據消耗滴定液的濃度和毫升數,可計算出被測藥物的含量。
    反應式:  H+ + OH- →← H2O
三、酸鹼指示劑
(一)指示劑的變色原理
    常用的酸鹼指示劑是一些有機弱酸或弱鹼,它們在溶液中能或多或少地電離成離子,而且在電離的同時,本身的結構也發生改變,並且呈現不同的顏色。
    弱酸指示劑  HIN →← In- + H+
              酸式色  鹼式色
    弱鹼指示劑  InOH →← In+ + OH-
              鹼式色  酸式色
(二)指示劑的變色範圍
以弱酸指示劑為例: 
指示劑的變色範圍是:pH = pKHIn ± 1
式中表示,pH值在pKHIn+1以上時,溶液只顯指示劑鹼式的顏色;pH值在pKHIn-1以下時,溶液只顯酸式的顏色。PH在pKHIn-1到pKHIn+1之間,我們才能看到指示劑的顏色變化情況。
(三)影響指示劑變色範圍的因素
    影響指示劑變色範圍的因素主要有兩方面:一是影響指示劑常數KHin的數值,因而移動了指示劑變色範圍的區間。這方面的因素如溫度、溶劑的極性等,其中以溫度的影響較大。另一方面就是對變色範圍寬度的影響,如指示劑用量、滴定程序等。
    1.溫度:指示劑的變色範圍和KHin有關,而KHin與溫度有關,故溫度改變,指示劑的變色範圍也隨之改變。因此,一般來說,滴定應在室溫下進行。如果必須在加熱時進行,則對滴定液的標定也應在同樣條件下進行。
    2.指示劑的用量:
    (1)對於雙色指示劑,如甲基紅,指示劑用量少一些為佳,因為從指示劑變色的平衡關係可以看出:HIn →← In- + H+,如果溶液中指示劑的濃度小,則在單位體積溶液中HIn為數不多,加入少量滴定液即可使之幾乎完全變為In-,因此顏色變化靈敏;反之,指示劑濃度大時,發生同樣的顏色變化所需滴定液的量也較多,致使終點時顏色變化不敏銳。
    (2)同理,對於單色指示劑,指示劑用量偏少時,終點變色敏銳。但如用單色指示劑滴定至一定pH,則需嚴格控制指示劑的濃度。因為一種單色指示劑,其酸式色Hin無色,鹼式色In-離子有色,故顏色深度僅決定於[In-]:
            KHIn
    [In-] = ——[HIn]
           [H+]
    若氫離子濃度維持不變,在指示劑的變色範圍內,溶液的顏色深度隨指示劑濃度的增加而加強。因此,用單色指示劑,如酚酞滴定至一定pH值,必須使終點時溶液中指示劑濃度與對照溶液中的濃度相同。
    (3)此外,指示劑本身是弱酸或弱鹼,也要消耗一定量的滴定液。因此,一般來說,指示劑用量少一些為佳,但也不宜太少,否則,由於人的辯色能力的限制,也不容易觀察到顏色的變化。
    3.滴定程序:由於深色較淺色明顯,所以當溶液由淺色變為深色時,肉眼容易辨認出來。例如,以甲基橙為指示劑,用鹼滴定酸時,終點顏色的變化是由橙紅變黃,它就不及用酸滴定鹼時終點顏色的變化由黃變橙紅來得明顯。所以用甲基橙為指示劑時,滴定的次序通常是用酸滴定鹼。同樣的,用鹼滴定酸時,一般採用酚酞為指示劑,因為終點由無色變為紅色比較敏銳。
四、混合指示劑
    在某些酸鹼滴定中,pH突躍範圍很窄,使用一般的指示劑不能判斷終點,此時可使用混合指示劑,它能縮小指示劑的變色範圍,使顏色變化更明顯。
五、滴定突躍及其意義
1. 滴定突躍與滴定突躍範圍
(1)在滴定過程中,pH值的突變稱為滴定突躍。
(2)突躍所在的pH範圍稱為滴定突躍範圍。
    2.滴定突躍有重要的實際意義
    (1)它是我們選擇指示劑的依據。凡是變色範圍全部或一部分在滴定突躍範圍內的指示劑都可用來指示滴定的終點。
    (2)滴定突躍還啟示我們,當滴定到接近等當點時,必須小心滴定,以免超過終點,使滴定失敗。
六、滴定誤差
    1.指示劑誤差:指示劑顏色的改變(即滴定終點)不是恰好與等當點符合。要減小指示劑誤差,指示劑要選擇適當,終點的顏色也要掌握好。
    2.滴數誤差:由於從滴定管滴下的液滴不是很小的,因此滴定不可能恰好在等當點時結束,一般都是超過一些。當然,液滴愈小,超過愈少。因此,當滴定接近終點時,要注意放慢滴定速度,特別是最後幾滴,最好是半滴半滴的加,以免超過終點過多。
    (3)此外,滴定液的濃度、指示劑的用量等,對滴定誤差也有影響。
七、滴定液的配製、標定
(一)鹽酸滴定液
    1.配製  間接法配製
    2.標定  用基準無水碳酸鈉標定,以甲基紅-溴甲酚綠混合指示液指示終點。
(二)硫酸滴定液
    1.配製  間接法配製
    2.標定  照鹽酸滴定液項下的方法標定。
(三)氫氧化鈉滴定液
    1.配製  間接法配製
    2.標定  用基準鄰苯二甲酸氫鉀標定,以酚酞指示液指示終點。
    3.貯藏  置聚乙烯塑料瓶中,密封保存;塞中有2孔,孔內各插入玻璃管1支,1管與鈉石灰管相連,1管供吸出本液使用。
八、注意事項
    1.本法須在常溫下進行。
    2.用濃鹽酸配製各種不同濃度的滴定液和試液時,應在防毒櫥內操作。
    3.用濃硫酸配製各種不同濃度的滴定液和試液時,應將濃硫酸緩緩倒入純化水中,邊倒邊攪拌,嚴禁將水倒入濃硫酸中。
    4.基準碳酸鈉,應在270~300℃乾燥至恆重以除去水分和碳酸氫鈉,溫度不宜過高,以防碳酸鈉分解。已乾燥好的碳酸鈉應避免與空氣接觸,以防吸潮。
    5.以基準碳酸鈉標定鹽酸或硫酸滴定液,近終點時加熱2分鐘,為逐去溶液中的二氧化碳。
    6.配製氫氧化鈉滴定液必須先配成飽和溶液,靜置數日,利用碳酸鹽在其中溶解度極小而大部除去。
    7.氫氧化鈉飽和液及氫氧化鈉滴定液須置聚乙烯塑料瓶中貯藏,因為氫氧化鈉能腐蝕玻璃,氫氧化鈉飽和液及氫氧化鈉滴定液保存在玻璃容器中很易為硅酸鹽所污染。
    8.中和法在供試品溶解后和滴定過程中,不得有三氧化硫、二氧化硫和氨氣等存在。
    9.所用的指示液,變色範圍必須在滴定突躍範圍內。
    10.要按規定量加入指示液,因指示液本身具有酸性或鹼性,能影響指示劑的靈敏度。
九、適用範圍
(一)直接滴定
    1.酸類:強酸、CKa大於10-8的弱酸、混合酸、多元酸都可用鹼滴定液直接滴定。
    2.鹼類:強鹼、CKb大於10-8的弱鹼可用酸滴定液直接滴定。
    3.鹽類:一般來說,強鹼弱酸鹽,如其對應的弱酸的Ka小於10-7,可以直接用鹼滴定液滴定;強酸弱鹼鹽,如其對應的弱鹼的Kb小於10-7,可直接用酸滴定液滴定。
(二)間接滴定
    1.有些物質具有酸性或鹼性,但難溶於水,這時可先加入準確過量的滴定液,待作用完全后,再用另一滴定液回滴定。
    2.有些物質本身沒有酸鹼性或酸鹼性很弱不能直接滴定,但是它們可與酸或鹼作用或通過一些反應產生一定量的酸或鹼,我們就可用間接法測定其含量。
十、允許差
    本法的相對偏差不得超過0.3%。

廣告