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550 化學分析基本理論是什么?

作者:馬清浩

一、酸堿滴定法簡介(jie)

酸堿(jian)滴(di)定法是利用(yong)酸和堿(jian)之間質子傳遞反應(ying)進行的滴(di)定分析(xi)方(fang)法,是重要的滴(di)定方(fang)法之一。

(一(yi))方法簡介

)在酸堿(jian)滴定(ding)中,滴定(ding)劑(ji)一(yi)般都(dou)是強酸或(huo)強堿(jian),如HClH2SO4NaOHKOH等,被滴(di)(di)定的(de)是各種具有(you)堿(jian)性(xing)或酸性(xing)的(de)物(wu)質。由于(yu)濃(nong)鹽(yan)酸易揮(hui)發,氫氧(yang)化鈉易吸收空氣中(zhong)的(de)水(shui)分(fen)和二氧(yang)化碳,所以不能直接配(pei)制(zhi)準確濃(nong)度(du)的(de)標準滴(di)(di)定溶(rong)液(ye),只能先配(pei)制(zhi)成近似(si)濃(nong)度(du)的(de)溶(rong)液(ye),然(ran)后用基準物(wu)質標定其濃(nong)度(du)。

)酸堿標(biao)準(zhun)滴定溶(rong)液一般(ban)配成0.1mol/L0.01mol/

)酸(suan)堿滴定曲線(xian)如圖(tu)所示。

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)各類(lei)酸堿溶(rong)液(ye)的pH值計算見表(biao)

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)酸堿滴定的關鍵是要(yao)知(zhi)道pH突躍(yue)范(fan)圍,并(bing)根據突躍(yue)范(fan)圍選擇合適的指(zhi)示(shi)劑(ji)。酸堿滴(di)定的pH突躍(yue)范(fan)圍見表(biao)

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)當滴定到指示(shi)劑(ji)顏色發生突變時,記(ji)錄下消耗(hao)滴定劑(ji)的體積,從而可計(ji)算出被測(ce)分的含量。

(二)酸堿(jian)指示劑

酸(suan)(suan)(suan)堿(jian)指(zhi)(zhi)示(shi)劑是(shi)酸(suan)(suan)(suan)堿(jian)滴定(ding)用的指(zhi)(zhi)示(shi)劑。常用的酸(suan)(suan)(suan)堿(jian)指(zhi)(zhi)示(shi)劑一(yi)般(ban)是(shi)一(yi)些(xie)有(you)機弱酸(suan)(suan)(suan)或弱堿(jian),其酸(suan)(suan)(suan)式(shi)與共(gong)軛堿(jian)式(shi)具(ju)有(you)不同的顏色。當溶液pH改變時,酸(suan)堿指(zhi)示劑獲得質子轉化為酸(suan)式,或失去質子轉化為堿式,由于指(zhi)示劑的(de)酸(suan)式與(yu)堿式具(ju)有不同(tong)的(de)結構因而具(ju)有不同(tong)的(de)顏色。

例如,酚(fen)酞是一種有(you)機(ji)弱(ruo)酸,有(you)羥(qian)式和(he)醌(kun)式兩種結構(gou)。在(zai)(zai)酸性溶(rong)液(ye)中(zhong),酚(fen)酞主要(yao)以羥(qian)式結構(gou)存在(zai)(zai),溶(rong)液(ye)呈無色;在(zai)(zai)堿性溶(rong)液(ye)中(zhong),酚(fen)酞則主要(yao)以醌(kun)式結構(gou)存在(zai)(zai),溶(rong)液(ye)呈紅色。

當溶(rong)液的pH值發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)時(shi),由于指示劑(ji)結構(gou)的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua),顏色也隨之發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua),因(yin)而(er)可通過酸(suan)堿(jian)指示劑(ji)顏色的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)來確定(ding)酸(suan)堿(jian)滴(di)定(ding)的(de)終點(dian)。

列出幾種常用(yong)酸堿指示劑在室(shi)溫下水溶液中的變(bian)色(se)范圍(wei),供使用(yong)時參(can)考。

在酸(suan)堿(jian)滴定中,合適指示劑的變色范圍(wei)應在滴定突躍范圍(wei)之(zhi)內(nei),至少其變色點必須處于突躍范圍(wei)內(nei)。

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(三(san))酸堿滴定(ding)法的應用實例(li)

酸(suan)堿(jian)(jian)滴定法(fa)(fa)在生(sheng)產實際(ji)中應用(yong)極為(wei)廣(guang)泛(fan),許多酸(suan)、堿(jian)(jian)物質包括一些有機酸(suan)(或堿(jian)(jian)) 物質均(jun)可(ke)用(yong)酸(suan)堿(jian)(jian)滴定法(fa)(fa)進行測定。有些非酸(suan)(堿(jian)(jian))性物質,還可(ke)以用(yong)間接(jie)酸(suan)堿(jian)(jian)滴定法(fa)(fa)進行測定。

實際(ji)上,酸堿滴(di)定法(fa)除廣泛應(ying)用于(yu)大量化工(gong)產品主成分含量的(de)規定外,還廣泛應(ying)用于(yu)鋼鐵及某些(xie)原材料中Si與(yu)等(deng)元素(su)的規定(ding),以及有機合成工(gong)業與醫藥(yao)工(gong)業中(zhong)的原(yuan)料、中(zhong)間產(chan)(chan)品和成品等(deng)的分析測定(ding),甚至(zhi)現(xian)行國(guo)家標準中(zhong),如化學試劑、化工(gong)產(chan)(chan)品、食品添加劑、水質標準、石油產(chan)(chan)品等(deng)凡涉及到酸度(du)、堿度(du)項(xiang)目測定(ding)的,多(duo)數亦采用酸堿滴定(ding)法。

下面列(lie)舉幾個實例,簡(jian)要敘述(shu)酸堿(jian)滴(di)定(ding)法(fa)的應(ying)用。

)工業硫酸的(de)測(ce)定:工業硫酸是一種重要(yao)(yao)的(de)化(hua)工產品(pin),也是一種基本的(de)工業原料,廣泛應用于化(hua)工、輕工、制藥及國(guo)防(fang)科研等(deng)部(bu)門中,在國(guo)民(min)經(jing)濟中占有非常重要(yao)(yao)的(de)地(di)位。

純硫酸是一種五色(se)透明的油狀黏稠液體(ti),密度約為1.84g/mL,其純度的大小常用硫酸的質量(liang)分數來表示(shi)。

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在滴定分析(xi)時,由于(yu)硫(liu)酸具有(you)強腐蝕性,因此使(shi)用(yong)和(he)稱取(qu)硫(liu)酸試樣時,嚴禁濺出;硫(liu)酸稀釋(shi)時會放出大(da)量(liang)的熱,使(shi)得(de)試樣溶液溫度升高,需(xu)冷卻(que)后才能轉移(yi)至容量(liang)瓶中(zhong)稀釋(shi)或進行滴定分析(xi);硫(liu)酸試樣的稱取(qu)量(liang)由硫(liu)酸的密度和(he)大(da)致含量(liang)及NaOH標準滴定溶液的濃度所決定。

2) 混(hun)合堿的測定:混(hun)合堿的組(zu)分(fen)主要有:NaOHNa2CO3NaHCO3,由(you)于NaOH NaHCO3不可能共(gong)存,因此(ci)混合堿的組成或者(zhe)為三(san)種組分中任一種,或者(zhe)為NaOHNa2CO3的混合(he)物,或者為(wei)Na2CO3的(de)混合物。單(dan)一組分的(de)化合物,用HCl標(biao)準滴(di)定溶液直(zhi)接滴(di)定即可;若(ruo)是兩種組分的混合物,則一般可用氯化鋇法與雙指示劑(ji)法進行(xing)測定。下面詳(xiang)細討論雙指示劑(ji)法。

雙指(zhi)示劑法測定(ding)混合堿時,無論(lun)其組(zu)成如何,其方法均是相(xiang)同的,具體操(cao)作(zuo)為:準確稱取(qu)一定(ding)量試樣(Ms),用(yong)蒸餾水溶解后先以HCl標準滴(di)定溶(rong)液所消耗的體積mL)。此時,存在(zai)于溶液中(zhong)的NaOH全部(bu)被中和(he),而Na2CO3則被中和(he)為NaHCO3。然后(hou)在溶液中(zhong)加入(ru)甲基橙指示(shi)劑,繼(ji)續用(yong)HCl標(biao)準滴定溶液滴定至溶液由黃色(se)變為橙(cheng)紅色(se),再次(ci)記錄(lu)所用去的HCl標(biao)準滴定溶(rong)液的體積2mL)。顯然,是滴定溶液中NaHCO3(包括溶液(ye)中原本(ben)存在(zai)的NaHCO3Na2CO3被(bei)中(zhong)和所生(sheng)成的NaHCO3) 所消耗的體積。由于Na2CO3被中和到NaHCO3NaHCO3被中和到(dao)H2CO3所消耗的HCl標準滴定溶液的體積(ji)是相等的。因此,有如下判別(bie)式:

①V,表明溶液中有NaOH存在,因此,混合堿由NaOHNa2CO3組(zu)成,且(qie)將(jiang)溶液中的Na2CO3中和到NaHCO3所消耗(hao)的HCl標準滴定(ding)溶液的(de)體積為2mL),所以

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而將溶液(ye)中的NaHCO3中和成H2CO3所消耗的(de)HCl標準(zhun)滴定溶(rong)液的體(ti)積(ji)為(21mL,所以

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氯化鋇法與雙指示(shi)劑(ji)法相比,前(qian)者操作上雖(sui)然稍麻煩,但由于測定時CO2-3 被沉淀,所(suo)以最后的滴定實際上是強酸滴定強堿,因(yin)此結果反而(er)比雙指示劑法準確(que)。

二、配位滴定(ding)法簡介

(一(yi))方法簡介

)配(pei)(pei)位(wei)滴(di)(di)定(ding)法概述:配(pei)(pei)位(wei)滴(di)(di)定(ding)法是以生(sheng)成(cheng)配(pei)(pei)位(wei)化合物的反應為基礎的滴(di)(di)定(ding)分析方法。例如,用AgNO3標準滴定溶(rong)液滴定CN時,Ag與(yu)CN發生(sheng)配位反應,生(sheng)成[AgCN2配離子,其反應(ying)為(wei):當滴定到達化學計(ji)量(liang)點(dian)后,稍過(guo)量(liang)的Ag與[AgCN2結(jie)合(he)生成AgAgCN2]白色沉淀,使溶(rong)液變渾濁,指示滴定終(zhong)點的(de)到達(da)。

)配位劑:廣泛用(yong)作配位滴定劑的是含有—NCHCOOH2基團的有機化合物,稱為氨羧配位劑。其分子(zi)中含有氨氮(dan)和羧氧——配位原子,前(qian)者易與CuNiZnCoHg等金(jin)屬離子(zi)配位(wei)(wei)(wei)(wei)。因此(ci)氨(an)羧配位(wei)(wei)(wei)(wei)劑(ji)兼有兩(liang)者配位(wei)(wei)(wei)(wei)的能力,幾(ji)乎能與所有金(jin)屬離子(zi)配位(wei)(wei)(wei)(wei)。

在配(pei)位滴定(ding)中(zhong)最常用(yong)的(de)氨(an)羧配(pei)位劑(ji)主要有(you)以下幾種:EDTA(乙二胺四乙酸(suan));CyDTA(或(huo)DCTA,環己烷二胺基四乙(yi)酸);EDTP(乙二胺四(si)丙酸);TTHA(三乙(yi)基(ji)四胺(an)六(liu)乙(yi)酸)。氨羥(qian)配位劑中EDTA是目前應用最廣泛的一種,用EDTA標準滴(di)定溶(rong)液可以(yi)滴(di)定幾(ji)十種(zhong)金屬離子。通常所謂(wei)的配(pei)位滴(di)定法,主要是指(zhi)EDTA滴定法。

(二(er))乙二(er)胺四乙酸的分(fen)析特(te)性

)乙二胺四乙酸的(de)性質乙二胺(an)四乙酸(通常用表(biao)示(shi))簡稱(cheng)EDTA,其結構式如下:

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乙(yi)二胺四乙(yi)酸為白色無水(shui)結晶粉(fen)末,室(shi)溫時(shi)在水(shui)中溶解度(du)較(jiao)小(22時溶解度為0.02g/100mL),難溶(rong)于酸和有機溶(rong)劑(ji),易(yi)溶(rong)于堿或氨水(shui)中,形成相應的鹽。由于乙二胺(an)四乙酸溶(rong)解度很(hen)小,故常用它的二鈉鹽。

乙二(er)胺(an)四乙酸的二(er)鈉鹽(Na2H2Y·22,亦稱EDTA)為白(bai)色結晶粉(fen)末,室溫下可吸附水分0.380時可烘干除去。在100~140℃時(shi)將失去結晶水(shui)而成為(wei)無水(shui)的乙(yi)二胺四乙(yi)酸(suan)二鈉。乙(yi)二胺四乙(yi)酸(suan)二鈉易溶于(yu)水(shui)(22時溶解(jie)度為(wei)11.1g/100mLH2,濃度約0.3mol/LpH4.4),因此(ci)通常(chang)使(shi)用乙(yi)二(er)胺四乙(yi)酸(suan)二(er)鈉(即EDTA)作(zuo)滴定(ding)劑。

乙二胺四乙酸(suan)在水溶液中,具有雙偶(ou)極離(li)子結構(gou)

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當(dang)EDTA溶(rong)解于(yu)酸度(du)很高的(de)溶(rong)液中(zhong)時,它的(de)兩(liang)(liang)個羧(suo)酸根可再(zai)接(jie)受(shou)兩(liang)(liang)個形成2+,這樣,它就相當(dang)于一個(ge)六(liu)元酸,有六(liu)級(ji)離(li)解常數,EDTA的(de)逐級離解常數(shu)見(jian)表

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因(yin)此,EDTA在水溶(rong)液中總是(shi)以2+2-HY3-4-等七種型體存(cun)在。它們(men)的分布系數與溶液pH的關系如圖所示。

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由分布曲線圖(tu)中可以看出,在pH<1的(de)強酸溶液中,EDTA主要(yao)以2+型體存在(zai);在(zai)pH0.75~6.24時,主要以2-型體存在(zai);僅在(zai)pH>10.34時,才(cai)主要(yao)以4-型體存在。值得注(zhu)意的(de)是,在七種型體中只(zhi)有4-(為了方便,以下均用符號來表示4-)能與金屬離子直接配(pei)位。分布系數(shu)越(yue)大,即EDTA的配位能力越強。而分布系數(shu)的大小與溶液(ye)的pH密切相關(guan),所以(yi)溶液的酸度便成(cheng)為(wei)影響EDTA配合物穩定性及(ji)滴定終點敏銳性的一個很重要的因素。

)乙二胺四(si)乙酸(suan)的(de)螯(ao)(ao)合(he)物:螯(ao)(ao)合(he)物是一類具有環(huan)(huan)狀(zhuang)結構的(de)配(pei)合(he)物。鰲合(he)即(ji)指成環(huan)(huan),只有當一個配(pei)體(ti)至少(shao)含有兩個可配(pei)位的(de)原子(zi)時,才能(neng)與(yu)中心原子(zi)形(xing)成環(huan)(huan)狀(zhuang)結構,螯(ao)(ao)合(he)物中所(suo)形(xing)成的(de)環(huan)(huan)狀(zhuang)結構常稱為螯(ao)(ao)環(huan)(huan)。能(neng)與(yu)金屬離子(zi)形(xing)成螯(ao)(ao)合(he)物的(de)試(shi)劑,稱為螯(ao)(ao)合(he)劑。EDTA就是(shi)一種常(chang)用的(de)螯合劑。

EDTA分子中有六(liu)個配(pei)位(wei)原(yuan)子,此(ci)六(liu)個配(pei)位(wei)原(yuan)子恰(qia)能(neng)滿足它們的(de)配(pei)位(wei)數,在(zai)空間位(wei)置上均能(neng)與同一金屬離子形成環(huan)狀(zhuang)化(hua)合物(wu),即螯合物(wu)。

(三(san))配位(wei)離解平衡(heng)

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需要指的(de)是(shi),絕對(dui)穩定常數(shu)是(shi)指無副(fu)反(fan)應情(qing)況下的(de)數(shu)據,它(ta)不(bu)能反(fan)映實(shi)際滴定過程中真實(shi)配(pei)合物的(de)穩定狀況。

)副反(fan)應系數和條件穩定常數:在滴(di)定過程中,一(yi)般將EDTA與(yu)被(bei)測金(jin)屬離子的(de)反(fan)應(ying)稱為主反(fan)應(ying),而溶(rong)液中存(cun)在的(de)其他反(fan)應(ying)都稱為副(fu)反(fan)應(ying),如下(xia)式式中為輔助配位劑,為共存離子。

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顯然,反應(ying)物(wu)()發生副反應不利于主反應的進(jin)行,而(er)生成物(MY) 的各種副反(fan)應(ying)則有利(li)于主(zhu)反(fan)應(ying)的進行,但(dan)所生(sheng)成的這些混合(he)(he)配(pei)合(he)(he)物(wu)大多數不(bu)穩定(ding),可以忽略不(bu)計(ji)。以下主(zhu)要討論反(fan)應(ying)物(wu)發生(sheng)的副反(fan)應(ying)。

副(fu)(fu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系數。配位反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)涉及(ji)的平衡比較(jiao)復雜,為了定量處(chu)理(li)各種因素對配位平衡的影響,引入副(fu)(fu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系數的概念。副(fu)(fu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系數是(shi)描述副(fu)(fu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)對主反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)影響大小(xiao)程度(du)的量表,以α表示。

.YH的副反應(ying)———酸效(xiao)應(ying)與酸效(xiao)應(ying)系數(shu)。因的存在使配位體參加主反應能力降低的現象稱為酸效應。酸效應的程度用酸效應系數來衡量,EDTA的酸效(xiao)應系數用符(fu)號αγ)表(biao)示(shi)。所謂酸(suan)效應(ying)系數是(shi)指在一定酸(suan)度下,未與配位的EDTA各級質子化型體的總濃度[Y′] (如果將(jiang)EDTA的分析濃(nong)度γ近(jin)似(si)看(kan)作是[Y′],則(ze)αγγ/]) 與游離(li)EDTA酸根(gen)離子濃(nong)度[]的比值。即

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由(you)式(9)可知,αγ隨(sui)pH的增大而減(jian)少(shao)。αγ越小,則[]越大,即EDTA有(you)效(xiao)濃度(du)越(yue)大,因而酸度(du)對配(pei)合(he)物的影響越(yue)小。

EDTA滴定(ding)中(zhong),αγ是(shi)常(chang)用(yong)(yong)的副反應(ying)系數。為應(ying)用(yong)(yong)方(fang)便,通(tong)常(chang)用(yong)(yong)其對數值lgαγ。表列出了不(bu)同pH的溶(rong)液(ye)中EDTA酸(suan)效應系數lgαγ值。

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由表可(ke)看出,多數情況下(xia)αγ,不等(deng)于;僅當(dang)pH12時,αγ才等于,即此時(shi)才不與(yu)發生(sheng)副反應,EDTA的配(pei)位能力最強。

.與(yu)的副反應(ying)———共存(cun)離(li)子效應(ying)和共存(cun)離(li)子效應(ying)系數。如(ru)果溶液(ye)中(zhong)除了被滴(di)定的金屬(shu)離(li)子之外,還有其他金屬離子亦能(neng)與形成穩(wen)定的配合物)存在,且其濃(nong)度較(jiao)大(da)時,的(de)副反應就(jiu)會影響的(de)配(pei)位能力,此時共存離子的(de)影響不能忽略。

這種(zhong)由于共存離子EDTA反應,因而降低了平(ping)衡濃度的副(fu)反(fan)應稱(cheng)為(wei)共存離(li)子效應。其影(ying)響可用(yong)共存離(li)子效應系數(shu)αγ表示(shi):

αγY/YNYY/Y=1+NY] (10

式中]——游(you)離共存(cun)金屬(shu)離子的(de)平(ping)衡(heng)濃度(du)。

由式(shi)(10)可知,αγ的大小只與NY的大小以及(ji)的濃度有關。若有幾(ji)種共存離(li)子存在時,一般只考慮其(qi)中(zhong)影響最大的,其(qi)他可忽略(lve)不計。實際(ji)上,的副反應系數αγ,應同時包(bao)括(kuo)共存離子效應和酸效應兩部分,因此

αγαγαγ1   11

實際工作中,當αγαγ,時,酸效(xiao)能是主要的;當αγαγ時,共存離(li)子效應是主要的。一般情況下(xia),在滴定劑的副反應中(zhong),酸效應的影響較大(da),因此αγ)是重要的副反(fan)應系數。

.金屬離子的配位效應與配位效應系數。在EDTA滴定中(zhong),由于(yu)其他配(pei)位(wei)劑的存在使金屬離子(zi)參(can)加主反應能力降低的現象稱為配(pei)位(wei)效(xiao)應。這種由于(yu)配(pei)位(wei)劑引(yin)起副反(fan)應(ying)的副反(fan)應(ying)系數(shu)稱為配位(wei)效應(ying)系數(shu),用(yong)α表示。α定義為(wei):沒有參加(jia)主(zhu)反應的金屬離(li)子總(zong)濃度(du)[M′] 與游離(li)金(jin)屬離(li)子濃(nong)度[]的(de)比值。即

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α越(yue)大,表示副反(fan)應越(yue)嚴重。

.配合(he)物(wu)MY的副(fu)反(fan)應。這(zhe)種副(fu)反(fan)應在酸度較高(gao)或較低發生。酸度較高(gao)時,生成(cheng)酸式配合物(MHY),其(qi)副反應系數用Αmy(表示;酸(suan)度較低時(shi),生成酸(suan)式配(pei)合物(MOHY),其副(fu)反應系數用αMYOH表(biao)示。酸式配(pei)合物(wu)和堿式配(pei)合物(wu)一(yi)般不太穩定,一(yi)般計(ji)算(suan)中可(ke)忽(hu)略不計(ji)。

條件(jian)穩(wen)(wen)定常數。通過上述副反(fan)應(ying)對(dui)主反(fan)應(ying)影響的(de)因素討論,可知用絕對(dui)穩(wen)(wen)定常數描述配(pei)合(he)物的(de)穩(wen)(wen)定性顯(xian)然是不(bu)符合(he)實際情況的(de),應(ying)將副反(fan)應(ying)的(de)影響一(yi)起考慮。由此推導的(de)穩(wen)(wen)定常數應(ying)區別(bie)于絕對(dui)穩(wen)(wen)定常數,而稱之為條件(jian)穩(wen)(wen)定常數或表觀穩(wen)(wen)定常數,用MY表示。MYαγααMY的關系如下:

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當條件恒定時,αγααMY均為定(ding)值,故K′MY在一(yi)定條件(jian)下為(wei)常(chang)數,稱為(wei)條件(jian)穩定常(chang)數。當(dang)副反應系數為(wei)時(shi)(無副反應),K′MYMY

若將式(13)取(qu)對數(shu),可得:

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一般情況下,對(dui)主反應影(ying)響較(jiao)大的副反應是(shi)EDTA的(de)(de)酸效應(ying)和金(jin)屬離子的(de)(de)配位效應(ying),其中尤以酸效應(ying)影(ying)響更大。如果不考慮其他副反應(ying),僅考慮EDTA的(de)酸效應,則式(14) 可(ke)簡化為:

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條件穩(wen)定(ding)常數(shu)是利(li)用(yong)副反(fan)應(ying)系(xi)數(shu)進行(xing)校正后(hou)的(de)實際穩(wen)定(ding)常數(shu),可(ke)用(yong)于判(pan)斷滴(di)定(ding)金屬離(li)子的(de)可(ke)行(xing)性和混合金屬離(li)子分別(bie)滴(di)定(ding)的(de)可(ke)行(xing)性以及滴(di)定(ding)終點時金屬離(li)子的(de)濃(nong)度計(ji)算等。

(四)酸效(xiao)應曲線和滴定金屬離子(zi)的最小pH

在配位滴定中,當(dang)目(mu)測(ce)的滴定終點與化學(xue)計(ji)量點兩者pMpM=-lg]的差值,ΔpM±0.2pM單位,允許的(de)終點(dian)誤差為±0.1時,根(gen)據有(you)關公式(shi),可推(tui)導(dao)出(chu)準確測定單一金屬離子的條件為

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從表可(ke)查得pH4.0,即滴定(ding)Zn2+允(yun)許(xu)的(de)最小pH為(wei)4.0。將金(jin)屬離(li)子的(de)lgKMY值(zhi)與(yu)最小pH[或對應的lgαγ與最小p]所(suo)繪成(cheng)的曲線,稱為(wei)酸效應曲線,如圖所示。

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實際工作中(zhong),利用酸效應曲(qu)線可查得單獨(du)滴(di)定(ding)某種金屬離子時所允許的最低pH;此外(wai),酸效應曲(qu)線還(huan)可(ke)當(dang)lgαγ-pH曲(qu)線使用。

必須注意,使用酸(suan)效應曲線(xian)確定單(dan)獨滴定某種(zhong)金(jin)屬離子最低pH的前提(ti)是:金(jin)屬離(li)子濃度為0.01mol/L;允許測定的相對誤差為±0.1;溶液(ye)中(zhong)除(chu)EDTA的(de)酸效應外,金(jin)屬(shu)離子(zi)未發(fa)生(sheng)其他副(fu)反(fan)應。如果前提變化,曲線(xian)將發(fa)生(sheng)變化,因(yin)此要求(qiu)的(de)pH也(ye)會(hui)有所(suo)不同。

(五(wu))配(pei)位滴定過程中金屬離(li)子()濃度的計(ji)算(suan)

隨著(zhu)滴定劑EDTA的加入,金屬(shu)離(li)子濃度隨之減(jian)少,在化學(xue)計算點(dian)附近,溶液中金屬(shu)離(li)子濃度發(fa)生突變。pH=12時,0.01000mol/LEDTA滴(di)定20.00mL0.01000mol/LCa2+溶液過程(cheng)中(zhong)pCa值(zhi)的變化見表

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(六)金屬指示劑(ji)

配位滴定(ding)指示(shi)(shi)(shi)終點的方(fang)法(fa)很多,其中最重要的是使用金屬離子指示(shi)(shi)(shi)劑指示(shi)(shi)(shi)終點。我們知道,酸堿指示(shi)(shi)(shi)劑是以指示(shi)(shi)(shi)溶液中濃度的(de)變(bian)化確定終點,而金屬指示劑(ji)則是(shi)以指示溶液中金屬離子濃度的(de)變(bian)化確定終點。

)金(jin)屬指示(shi)(shi)劑(ji)的作(zuo)用原(yuan)理(li):金(jin)屬指示(shi)(shi)劑(ji)是一(yi)種有機染料,也是一(yi)種配(pei)位劑(ji),能與(yu)(yu)某些金(jin)屬離(li)子反應,生成與(yu)(yu)其本身顏色(se)顯著不(bu)同的配(pei)合物以指示(shi)(shi)終點。

在滴定(ding)前加入金屬指示(shi)劑(用In表示(shi)金(jin)屬(shu)指示(shi)劑(ji)的配位基團),則In與待測金屬(shu)離子有如下反(fan)應(省略電荷(he)):

M+In Min

(甲(jia)色) (乙色)

這時溶(rong)液呈(cheng)Min(乙色)的顏色。當滴入EDTA溶液(ye)后(hou),先與游離的(de)結(jie)合,至化學計量(liang)點附近,奪取Min中的,其(qi)反應式為:

Min+Y MY+In

使指示劑In游離出來,溶(rong)液由乙色(se)變為甲色(se),指示滴(di)定終(zhong)點的到(dao)達。

例如(ru),鉻黑pH=10的水溶液(ye)中呈藍色,與Mg2+的配合物(wu)的顏色為酒(jiu)紅(hong)色。若在pH=10時用EDTA滴定Mg2+,滴(di)定(ding)開(kai)始前加入指示劑鉻(ge)黑,則(ze)鉻黑(hei)與溶(rong)液中Mg2+反應(ying),此時溶液呈Mg2+-鉻黑(hei)(hei)的紅(hong)色(se)。隨著EDTA的加入,EDTA逐(zhu)漸(jian)與Mg2+反(fan)應,在化(hua)學計量(liang)點附(fu)近,Mg2+的濃度降至很低,加入(ru)的EDTA進而奪(duo)取了Mg2+鉻黑中的Mg2+,使(shi)鉻黑(hei)游離出(chu)來(lai),此時溶液呈現出(chu)藍色,指示滴定終點(dian)到達。

另外,在(zai)使用(yong)指示劑時應(ying)注意(yi):

指示(shi)劑的(de)封閉。有的(de)指示(shi)劑與(yu)某些金屬(shu)離(li)子生成(cheng)很穩定的(de)配合物,其穩定性超過(guo)了相應的(de)金屬(shu)離(li)子與(yu)EDTA的配合(he)物(wu),即lgMin>lgMY。例如EBTAl3+Fe3+Cu2+Ni2+Co2+等生成的配合物非常穩定(ding),若以EDTA滴(di)定這些(xie)離子,達到化學計量(liang)點時EDTA無法奪取Min配合物(wu)中的(de)金(jin)屬(shu)離子(zi),溶液沒有顏色變(bian)化(hua),這種(zhong)現(xian)(xian)象稱為指示劑(ji)的(de)封閉現(xian)(xian)象。解決的(de)辦法是加入掩蔽劑(ji),使(shi)干擾離子(zi)生(sheng)鉻黑的(de)封閉可加三(san)乙(yi)醇胺(an)予以(yi)消(xiao)除(chu):Cu2+Co2+Ni2+可用KCN掩蔽;Fe3+也可先用抗壞血酸還原為(wei)Fe2,再加KCNFeCN3-形式掩蔽。若(ruo)干擾離(li)子的量太(tai)大,則需預先分離(li)除去。

批示(shi)劑的僵(jiang)化(hua)。有些指(zhi)示(shi)劑與金屬離(li)子(zi)形(xing)成的配合物(Min) 在水中的(de)溶解度太小,以致滴定劑與Min之間反應緩慢,使終點拖長(chang),這種現象稱為指示劑(ji)的僵化。解(jie)決的辦法是加入有機溶劑(ji)或加熱,以增大(da)其溶解(jie)度(du)。例如用PAN作指(zhi)示(shi)劑時,經常加入(ru)酒精(jing)或加熱條件下(xia)滴定。

金(jin)屬(shu)指示(shi)劑的質量(liang)大多(duo)(duo)為含雙鍵的有色化(hua)合物(wu),易被日(ri)光、氧(yang)化(hua)劑、空氣(qi)所分解(jie),在水溶解(jie)中多(duo)(duo)不(bu)穩定,日(ri)久會變質。若配成固(gu)體(ti)混合物(wu)則較穩定,保(bao)存時間較長(chang)。例(li)如鉻黑(hei)和鈣指示劑(ji),常用固體(ti)NaCl或(huo)KCl作稀(xi)釋來(lai)配制(zhi)。

)常用的(de)金屬指示劑

鉻黑(hei)TEBT)。鉻黑在溶液(ye)中(zhong)有如下平衡:

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因此在pH<6.3時(shi),EBT在水溶液中呈紫紅色(se);pH>11.6EBT呈(cheng)橙色,而EBT與二價金(jin)屬(shu)離子(zi)形成的(de)配合物都顯紅色,所(suo)以只(zhi)有在pH7~11范圍內(nei)使用(yong),EBT才(cai)有明(ming)顯的顏色,實(shi)驗(yan)表(biao)明(ming)EBT最適宜的酸度是pH=9~10.5

鉻黑固體相當穩定,但其水(shui)溶(rong)液僅能保存(cun)幾(ji)天(tian),這是由于聚合(he)反(fan)應的(de)(de)緣(yuan)故。聚合(he)后的(de)(de)鉻(ge)黑(hei)不(bu)能再與金屬離子顯(xian)色(se)。pH<6.5的(de)溶液(ye)中聚合(he)更為嚴重,加入(ru)三乙醇胺可(ke)以防止聚合(he)。

鉻(ge)黑(hei)是在弱堿性溶液中滴(di)定Mg2+Zn2+Pb2+等離子的(de)常用指示劑。

二甲酚橙(XO)。二甲(jia)酚(fen)橙為多元酸(suan),它在pH>6.3時(shi)呈黃色,它與金屬(shu)離子形成的配(pei)合物為紅色。二(er)甲(jia)酚橙是(shi)酸(suan)性溶(rong)液中(zhong)許(xu)多(duo)離子配(pei)位滴定所使用(yong)的極好指(zhi)示(shi)劑。鋯(gao)、鉿、釷、鈧、銦、釔、鉍(bi)、鉛(qian)、鎘、汞(gong)等(deng)許(xu)多(duo)金屬(shu)的離子都可用(yong)二(er)甲(jia)酚橙作指(zhi)示(shi)劑,用(yong)EDTA直接(jie)滴定。

鋁(lv)、鎳、鈷(gu)、銅(tong)、鎵等金屬的離子會封閉(bi)二甲酚橙(cheng),可采用返滴(di)定法(fa)。即在pH=5.0~5.5(六次(ci)甲基四(si)胺(an)緩沖溶液(ye))時,加(jia)入過量EDTA標(biao)準滴(di)定(ding)溶(rong)液(ye),再(zai)用鋅或(huo)鉛標(biao)準滴(di)定(ding)溶(rong)液(ye)返(fan)滴(di)定(ding)。Fe3+可在p2~3時,以硝酸鉍返滴定法(fa)測定。

PANPANCu2+的顯色反(fan)應非常靈敏,但很多其他(ta)金屬離子(zi)如(ru)Ni2+Co2+Zn2+Pb2+Bi3+Ca2+等(deng)與(yu)PAN反應緩慢或顯色靈敏度低,所以有時利用Cu-PAN作(zuo)間接(jie)指(zhi)示(shi)劑(ji)來(lai)測(ce)定這些金屬離子。Cu-PAN指示(shi)劑是Cu和少(shao)量PAN的混合液,將其加到含有被(bei)測(ce)金(jin)屬離(li)子(zi)的試液中時,發生如下置換反應:

此時溶液呈現(xian)紫紅(hong)色(se)。當加入的EDTA定量反應后,在化(hua)學(xue)計量點(dian)附近EDTA將奪取C-PA中的(de)Cu2+,從而使PAN游(you)離出(chu)來:

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溶液由紫紅色(se)變為黃色(se),指示終點到達。因滴(di)定前加入的CuY與最后生成的CuY是相等的,故加入的Cu并不影(ying)響測定結果。在(zai)幾(ji)種(zhong)(zhong)離(li)子的連續滴定中,若分別使(shi)用幾(ji)種(zhong)(zhong)指示劑,往往發生顏色干擾(rao)。由于Cu-PAN可(ke)在很寬的(de)pH范圍(1.9~12.0)內(nei)使用,因而可以在同一(yi)溶液中(zhong)連續指示終點。類似Cu-PAN這樣的間接指示劑(ji),還有Mg-EBT等。常(chang)用金屬(shu)指示(shi)劑的使用pH條件、可直接滴定(ding)的金(jin)屬離子和顏色變化及配(pei)制方法見表7。

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(七)配位(wei)滴定(ding)中的掩蔽與解蔽

為了(le)提(ti)高配位滴定的(de)選擇性,除(chu)可利用(yong)控制溶(rong)液pH值(zhi)、選(xuan)擇(ze)適當的指(zhi)示劑(ji)、分離(li)干擾(rao)離(li)子等方法外,最常用(yong)的方法是使(shi)用(yong)掩(yan)蔽(bi)劑(ji)。利用(yong)掩(yan)蔽(bi)劑(ji)降低(di)干擾(rao)離(li)子的濃度(du),使(shi)它們不(bu)與EDTA配位(wei);或者說(shuo),使(shi)它們的EDTA配合物的條件穩(wen)定(ding)常數很小,從而消(xiao)除干擾。

掩(yan)蔽(bi)(bi)方法(fa)按掩(yan)蔽(bi)(bi)反(fan)應類型(xing)的(de)不同(tong)分為配位掩(yan)蔽(bi)(bi)法(fa)、氧化(hua)還原(yuan)掩(yan)蔽(bi)(bi)法(fa)和沉淀(dian)掩(yan)蔽(bi)(bi)法(fa)等(deng)。

)配位掩(yan)蔽(bi)法:該法在化學(xue)分析中應用(yong)最廣泛(fan),它是通過加入能與干擾離(li)子形成更穩定配合物的配位劑(通稱掩(yan)蔽(bi)劑)掩(yan)蔽(bi)干擾離(li)子,從而能夠更準確地滴定待測(ce)離(li)子。例如測(ce)定AL3+Zn2+共存溶液(ye)中的Zn2+時,可加入NHF與干擾離子Al3+形成十分穩(wen)定的AlF3-6,因而消除了Al3+干擾。

)氧化(hua)還原(yuan)掩(yan)蔽法:該法是加入一(yi)種氧化(hua)劑或還原(yuan)劑,改變干擾(rao)離子價態,以消除(chu)干擾(rao)的(de)方(fang)法。例如(ru),鋯鐵礦中鋯的(de)滴定,由于Z4+Fe3+EDTA配合(he)物的穩定常數相差不夠大(da)(Δlg=29.9-25.1=4.8),Fe3+干(gan)擾Zr4+的滴(di)定。此時可加(jia)入抗壞血酸或鹽酸羥(qian)氨使Fe3+還原為(wei)Fe2+,由于lgFeY2-=14.3,比lgFeY-小(xiao)得(de)多,因(yin)而避免了干(gan)擾。又如前面提到(dao),pH=1時測定Bi3+不(bu)能使用三乙醇胺掩(yan)蔽Fe3+,此時同樣(yang)可(ke)采用抗壞血酸(suan)或(huo)鹽酸(suan)羥氨使Fe3+還原為Fe2+消除干擾(rao)。如滴定Th4+In3+Hg2+時,也(ye)可用同樣方法消除Fe3+干擾。

)沉淀掩(yan)蔽法:該(gai)法是加(jia)入選(xuan)擇性(xing)沉淀劑與(yu)干擾離(li)子(zi)形成沉淀,從(cong)而降低干擾離(li)子(zi)的濃(nong)度,以消(xiao)除(chu)干擾的一種方(fang)法。例如在Ca2+Mg2+共存溶液中,加入NaOH使pH>12,生成MgOH沉淀,這時EDTA就可直接滴定Ca2+了(le)。

沉淀(dian)掩蔽法(fa)要(yao)求所生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)沉淀(dian)溶解(jie)度要(yao)小,沉淀(dian)的(de)顏(yan)色為無色或(huo)淺色,沉淀(dian)最好(hao)是晶形沉淀(dian),吸附作用(yong)小。由于某些沉淀(dian)反應進行得不(bu)夠完全,造(zao)成(cheng)(cheng)掩蔽效率(lv)有時不(bu)太(tai)高,加上沉淀(dian)的(de)吸附現象,既影響(xiang)滴定準(zhun)確度又影響(xiang)終點觀(guan)察。因此(ci),沉淀(dian)掩蔽法(fa)不(bu)是一種理想的(de)掩蔽方法(fa),在實(shi)際工作中應用(yong)不(bu)多。

(八)EDTA標準滴(di)定溶液的制備(參見GB/T6012002

乙二(er)胺四乙酸(suan)難溶于水,在實際工作中,通常用它的二(er)鈉鹽制備標(biao)準滴定(ding)溶液。實驗室中使(shi)用的EDTA標準滴(di)定溶(rong)液一般(ban)采(cai)用間(jian)接法制備,所用水為二次蒸餾水或去離子水。

EDTA標準滴(di)定溶液(ye)的配制與貯存。常用的EDTA標準滴定溶液濃度為0.01~0.305mol/L,配(pei)制時,可稱取一(yi)定(ding)量(按所(suo)需濃度和體積計算)EDTA,用適量蒸餾水溶解(jie)(必要時可加熱(re)),然后(hou)稀釋(shi)至所(suo)需(xu)體積(ji),并充分(fen)混勻,轉移至試劑瓶中待標定。

EDTA二(er)鈉(na)鹽溶液的pH正常(chang)值為4.8,市售的試劑如果不(bu)純,pH常低于,有(you)時pH<4。當室溫(wen)較低時易析出(chu)難溶(rong)于水(shui)的(de)乙二胺四乙酸,使溶(rong)液(ye)變(bian)混(hun)濁,并且溶(rong)液(ye)的(de)濃(nong)度也發(fa)生變(bian)化。因此配(pei)制溶(rong)液(ye)時,可(ke)用pH試紙檢(jian)查,若溶液pH較低,可加幾滴0.1mol/的(de)NaOH溶液,使(shi)溶液的(de)pH5~6.5之間直至(zhi)變清為止。

配制好的EDTA溶液應貯(zhu)存在聚(ju)乙烯塑料瓶(ping)或硬質玻璃(li)瓶(ping)中(zhong),若貯(zhu)存在軟質玻璃(li)瓶(ping)中(zhong),EDTA會(hui)不斷地(di)溶解玻(bo)璃中的(de)Ca2+Mg2+等(deng)離子,形成配合物,使其濃度不斷降低。

EDTA標(biao)準滴定(ding)溶液(ye)的標(biao)定(ding)

標定EDTA常用(yong)的基準試劑。用(yong)于標定EDTA溶液的基準(zhun)試劑很(hen)多,常(chang)用的基準(zhun)試劑見表

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實驗室中常用金屬鋅或氧化鋅為基準物,由于它們的(de)摩爾質量(liang)不大,標(biao)定(ding)時通常采(cai)用“稱(cheng)大樣”法,即先準確稱(cheng)取較(jiao)大量(liang)的(de)基準物,溶解后定(ding)量(liang)轉移入一(yi)定(ding)體積的(de)容量(liang)瓶中配制,然后再移取一(yi)定(ding)量(liang)溶液(ye)標(biao)定(ding)。

標(biao)定(ding)的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)。為了使測定(ding)結果具有較高的(de)(de)準確度,標(biao)定(ding)的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)與(yu)(yu)測定(ding)的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)應(ying)盡可能相(xiang)同(tong)。在可能的(de)(de)情況下,最好選(xuan)用被(bei)測元素的(de)(de)純金屬(shu)或化合物(wu)為基(ji)準物(wu)質。這(zhe)是因為不(bu)同(tong)的(de)(de)的(de)(de)金屬(shu)離子與(yu)(yu)EDTA反(fan)應完全的程(cheng)度不同(tong),允(yun)許的酸度不同(tong),因而對結果的影響也不同(tong)。

如(ru)Al3+EDTA的反(fan)應,在過量(liang)EDTA存在下,控制酸(suan)度并加熱,配位率也只能達到(dao)99左右,因(yin)此要準(zhun)確測定Al3+含(han)量,最好采(cai)用(yong)純(chun)鋁(lv)或含(han)鋁(lv)標樣(yang)標定EDTA溶(rong)液,使誤差低消。又如,由實驗用(yong)水(shui)中引(yin)入(ru)的(de)雜(za)質(zhi)(如Ca2+Pb2+)在不同條件下有不同影響。在堿(jian)性中(zhong)滴定(ding)時兩者(zhe)均會與(yu)EDDTA配位;在酸(suan)性(xing)溶液中(zhong)則只有Pb2+與(yu)EDTA配位(wei);在(zai)強酸溶解下滴定,則兩者均不與EDTA配位(wei)。因(yin)此,若在相同酸度下標定和測定,這種影響(xiang)就可以被抵消。

標定方(fang)法。在pH=4~12Zn2+均能與EDTA定(ding)量配位(wei),可采用的方法有:

.pH=10NH3-NH4Cl緩(huan)沖溶液中,以鉻(ge)黑為指示劑(ji),直接(jie)標定。

.pH=5的六次(ci)甲(jia)基四(si)胺緩沖溶液(ye)中,以二甲(jia)酚橙為指示劑,直接標(biao)定。

(九)EDTA配(pei)位滴(di)定法(fa)的應用(yong)

在配位滴(di)定(ding)中(zhong)采用不同(tong)的(de)滴(di)定(ding)方(fang)(fang)式,可(ke)以擴大配位滴(di)定(ding)法的(de)應(ying)用范圍。配位滴(di)定(ding)法中(zhong)常用的(de)滴(di)定(ding)方(fang)(fang)式及其應(ying)用包(bao)括(kuo):

)直接(jie)滴(di)定(ding)法(fa)及其應用:直接(jie)滴(di)定(ding)法(fa)是配位滴(di)定(ding)中的基(ji)本(ben)方(fang)法(fa)。這(zhe)種方(fang)法(fa)是將試(shi)樣處理成溶液(ye)后(hou),調節至所需的酸(suan)度,再(zai)用EDTA直接滴定被(bei)測離子。在多數情況下,直接法(fa)引入的(de)誤差(cha)較小,操作簡便、快速。只(zhi)要金屬(shu)離子與EDTA的配位反應能(neng)滿足(zu)直(zhi)(zhi)接滴(di)定(ding)的要求,應盡可能(neng)地采(cai)用直(zhi)(zhi)接滴(di)定(ding)法(fa)。但有(you)以下任何一種情況,都不宜直(zhi)(zhi)接滴(di)定(ding):

待測(ce)離(li)子與EDTA不(bu)形成或形成的配合物不(bu)穩定。

待(dai)測(ce)離子(zi)與EDTA的(de)配位反(fan)應很慢,例(li)如Al3+Cr3+Zr4+等(deng)的(de)配合物雖穩定(ding),但(dan)在常(chang)溫下反應進行的(de)很慢。

沒有(you)適當的指示(shi)劑(ji),或(huo)金屬離(li)子對指示(shi)劑(ji)有(you)嚴(yan)重的封閉(bi)或(huo)僵(jiang)化(hua)現(xian)象(xiang)。

在滴(di)定(ding)條件下,待測金屬離子水解(jie)或生成沉淀,滴(di)定(ding)過程中(zhong)沉淀不易(yi)溶(rong)解(jie),也不能(neng)用加入輔助配位劑的方法防(fang)止(zhi)這種(zhong)現象的發生。

實際上(shang)大多數金屬(shu)離子(zi)都(dou)可(ke)采(cai)用直(zhi)接滴定(ding)法(fa)。例如,測定(ding)鈣、鎂(mei)可(ke)有(you)多種方法(fa),但以直(zhi)接配位(wei)滴定(ding)法(fa)最為簡便。鈣、鎂(mei)聯合測定(ding)的(de)方法(fa)是:先在pH=10的氨性溶液中,以鉻黑為(wei)指(zhi)示劑,用EDTA滴(di)定。由于(yu)Ca比(bi)MgY穩定,故先滴定的(de)是(shi)Ca2+。但它們與鉻黑配位化合物的穩定性則相反(lgcaln=5.4lgKmgIn=7.0),因此當溶液由紫紅變為(wei)藍(lan)色時,表示Mg2+已(yi)定量(liang)滴定。另取同量(liang)試液,加入NaOH調節(jie)溶液(ye)酸度至pH>12,此時鎂(mei)以(yi)Mg(OH)2沉淀形式被掩蔽,選用鈣指示劑為指示劑,用EDTA滴(di)定Ca2+。由前后兩次測定之差,即得到鎂的含量。

部分金屬離子(zi)常用的(de)EDTA直(zhi)接滴定法示(shi)例(li),見表

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)返滴(di)定(ding)法及應用:返滴(di)定(ding)法是在(zai)適當的酸度下(xia)在(zai)試液中加入已(yi)知且過量的EDTA,加(jia)熱(re)(或不加(jia)熱(re))使待測離子與(yu)EDTA配位完全,然后調節溶液的pH,加入指示(shi)劑(ji),以適當的(de)金(jin)屬離子標準滴(di)定(ding)溶液作為返滴(di)定(ding)劑(ji),滴(di)定(ding)過量的(de)EDTA

返滴(di)定(ding)法適(shi)用于如(ru)下(xia)一些情況:

待(dai)測離子與EDTA反(fan)應緩慢。

待測的離子在(zai)滴定的pH下(xia)會(hui)發生水(shui)解,且找不(bu)到合(he)適的(de)輔助配位劑。

待(dai)測離子對(dui)指(zhi)示劑有封閉作用(yong),且找不到合適的指(zhi)示劑。

例如,Al3EDTA配位反應速(su)度緩慢,而且對二甲(jia)酚橙指示劑有封閉作(zuo)用(yong);酸度不高(gao)時,Al3+還易發生一系列(lie)水(shui)解反應,形成(cheng)多種多核羥基配合物。因此Al3不能直接滴定。用返(fan)滴定法測定Al3時(shi),先在試液中加入一(yi)定量并過量的EDTA標準滴定(ding)溶液,調節pH=3.5,煮沸以加速(su)Al3EDTA的反應(此(ci)時溶液的酸度較高,又有過量EDTA存(cun)在,Al3+不會(hui)形成羥基配合物)。冷(leng)卻后,調(diao)節(jie)pH5~6,以保(bao)證Al3+EDTA定(ding)量(liang)配位,然后以二甲(jia)酚橙為指示(shi)劑(ji)(此時Al3+己形成AlY,不(bu)再封閉指示(shi)劑),用Zn2+標準滴(di)定溶液(ye)滴(di)定過量(liang)的EDTA

返滴定(ding)法中用返滴定(ding)劑的金屬離(li)子EDTA的配合物NY應(ying)有足夠的(de)穩定性,以保證測定的(de)準確(que)度(du),但NY又不能比待(dai)測離子與(yu)EDTA的配(pei)合物MY更穩定,否則將由于發生下式反(fan)應,使測(ce)定結果偏低。

上例中,ZnY2-雖(sui)比AlY3-稍穩定(ding)(lgZnY=16.5lgAlY =16.1),但(dan)因Al3+EDTA配位緩(huan)慢(man),一旦(dan)形(xing)成,離解(jie)也慢(man)。因此(ci),在滴定條件下Z2+不會把(ba)AlY中的Al3+置換出(chu)來(lai)。但是(shi),如果返滴(di)定(ding)時溫度(du)較高,AlY活性增大,就有可能發生(sheng)置換(huan)反應,使終點(dian)難于確定(ding)。常用(yong)作返滴(di)(di)定(ding)劑的部分金屬(shu)離子及其(qi)滴(di)(di)定(ding)條件見表(biao)10

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)置換(huan)滴(di)定法及應用(yong):配(pei)位滴(di)定中用(yong)到的(de)置換(huan)滴(di)定主(zhu)要有下(xia)列兩類:

置換出金屬(shu)離子。例如AgEDTA配(pei)合物不夠穩定(lgAgY=7.3),不能用EDTA直接滴(di)定(ding)。若在Ag試液中加(jia)入(ru)過量(liang)的NiCN2-,則會發生如(ru)下置換(huan)反應:

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此反應的平衡常(chang)數lgKAgY=10.9,反應進行較完全。在pH=10的氨性溶液中,以(yi)紫脲酸銨為指示劑,用(yong)EDTA滴定置換出的Ni2+,即可求得Ag+的含(han)量。

紫脲酸銨是(shi)配位滴定Ca2+Ni2+Co2+Cu2+的一(yi)個經典指示劑,強氨性(xing)溶液中滴定Ni2+,溶液由(you)配合(he)物的紫(zi)色(se)變為指示劑的黃色(se),變色(se)敏銳。由(you)于Cu2與指示劑的穩定性差,只能在弱氨性溶液中滴定。

置(zhi)換出EDTA。例如,用返滴(di)定(ding)法測定(ding)可能含有CuPbZnFe等雜質離子(zi)的某(mou)復雜試樣(yang)中Al3+時,實際測得(de)(de)的是這些離子的含量(liang)。為了得(de)(de)到(dao)準確的Al3+含量,在(zai)返滴定至終點后,加(jia)入NHF,使F-與溶液中(zhong)的AlY-反應,生成更為穩定的AlF3-,即可(ke)置換出(chu)與Al3+相(xiang)當量的EDTA

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置換出的EDTA,再用Zn2+標準滴(di)定溶液滴(di)定,由此可得Al3+的準確含量。

錫的測(ce)定也常用此法。如測(ce)定錫鉛焊(han)料中錫、鉛含量,試樣經溶解后加(jia)入一定量并過量的EDTA,煮沸(fei),冷卻后用(yong)六次甲基四胺調(diao)節溶液pH5~6,以二甲酚橙作指示劑,用Pb2+標(biao)準滴定溶液(ye)滴定Sn4+Pb2+的總量。然(ran)后再加入(ru)過量的NHF,置換出SnY中的EDTA,用(yong)Pb2+標準滴(di)定(ding)溶液(ye)滴(di)定(ding),即(ji)可求得Sn4+的含(han)量。

置換滴定(ding)(ding)法(fa)(fa)不僅能(neng)擴大配(pei)位(wei)滴定(ding)(ding)法(fa)(fa)的應(ying)用范圍,還可以提高配(pei)位(wei)滴定(ding)(ding)法(fa)(fa)的選擇(ze)性(xing)。

)間接滴定法及其應用:有(you)些離子與EDTA生(sheng)成的配合物(wu)不穩定,如Na等(deng);有些(xie)離子不能夠與EDTA發生配位反應,如(ru)SO2-PO3-CNCl等陰離(li)(li)子。這些離(li)(li)子可采用(yong)間接滴定法測(ce)定。

常用的(de)間接(jie)滴定法見表(biao)11

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三、沉淀滴定法簡介

(一)方法簡介

沉淀滴定法是以沉淀為基礎的一種滴定分析方法。

能用于沉淀(dian)滴(di)定法的(de)反應并(bing)不多,目前有實用價值的(de)主(zhu)要是形成(cheng)難溶性銀(yin)鹽的(de)反應,例如:

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這(zhe)種利用生成難溶銀鹽反應(ying)進(jin)行沉淀滴定(ding)的方(fang)法(fa)稱為(wei)銀量法(fa)。銀量法(fa)主要(yao)用于測定(ding)Cl-BrSCN-Ag+等離(li)子及(ji)含鹵素的(de)有機化合物(wu)。

除銀量法(fa)外,沉淀(dian)滴定(ding)法(fa)中還有利用(yong)其他沉淀(dian)反(fan)應的方(fang)法(fa),如4FeCN6]與Zn2+、四苯硼酸鈉與形(xing)成沉淀的反應:

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都可用于沉淀滴(di)定法。

(二)銀(yin)量法確定化學(xue)計量點的方法

根(gen)據確定(ding)滴定(ding)終點所采用的(de)指(zhi)示劑(ji)不同,銀量法分為(wei)莫爾法、佛爾哈德(de)法和法揚斯法。

)莫爾法:該(gai)法是以鉻酸鉀(2CrO) 為指示劑(ji),在中(zhong)(zhong)性或弱堿性介質中(zhong)(zhong)用AgNO3標準滴定(ding)(ding)溶(rong)液測定(ding)(ding)鹵素或(huo)其混合物含量的方法(fa)。

指(zhi)示劑的作用原(yuan)理(li)。以測定Cl-為(wei)例,以K2CrO4作指示劑,用(yong)AgNO3標準滴定溶液滴定,其反(fan)應為:

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該方法的依(yi)據是多級沉淀原理,由于AgCl的溶解度比(bi)AgCrO4的(de)溶解度(du)小,因此在(zai)用(yong)AgNO3標準滴定溶液(ye)滴定時,AgCl先析出沉淀,當滴定劑(ji)Ag與(yu)Cl達(da)到化學計量點時,微過量的(de)Ag+與(yu)CrO2-反應析出磚(zhuan)紅(hong)色的Ag2CrO4沉淀,指示滴定(ding)終點的(de)到達。

滴定條件

.指示劑用量。用AgNO3標準滴定(ding)溶液滴定(ding)Cl、指示劑K2CrO4的用(yong)量(liang)對于終點(dian)指示有(you)較大的影(ying)響,CrO2-4濃度過高或過低(di),Ag2CrO4沉淀的析出就(jiu)會過早或過遲,從而產生一定的終點誤(wu)差。因此要求Ag2CrO4沉淀應(ying)該恰(qia)好在滴定反應(ying)的化學計量點時(shi)出現(xian)。

在滴定時,由于(yu)K2CrO4顯(xian)黃色,當(dang)其濃度較高時溶液(ye)顏(yan)色較深,不易判斷磚(zhuan)紅色的(de)出(chu)現。為(wei)(wei)了能觀察到明(ming)顯(xian)的(de)終點,指示劑的(de)濃度以略低一些為(wei)(wei)好。實驗證明(ming),滴定溶液(ye)中(zhong)K2CrO4濃(nong)度為5×10-3mol/L是(shi)確定滴定終(zhong)點的適宜濃(nong)度。

顯然,K2CrO4濃度(du)降(jiang)低(di)后(hou),要使Ag2CrO4析出沉(chen)淀,必須(xu)多加些(xie)AgNO3標準滴定溶液,這時滴定劑就過(guo)量(liang)了,終(zhong)點將在化學計量(liang)點后出現(xian),但由(you)于產生的終(zhong)點誤(wu)差一(yi)般(ban)都小于0.1,不會影響(xiang)分析結(jie)果(guo)的準確度(du)。但是如(ru)果(guo)溶(rong)液較稀(xi),如(ru)用(yong)0.01mol/L-AgNO3標準(zhun)滴定(ding)溶液滴定(ding)0.01mol/L-Cl溶液,滴定(ding)誤(wu)差可達0.6,影響(xiang)分析結果的準確度,此時應(ying)作指示劑(ji)空白試驗進行校正。

.滴定時的酸度。在(zai)酸性溶液中,CrO2-與(yu)結(jie)合生成HCr并轉化為(wei)Cr2-,濃(nong)度降低,鉻(ge)酸(suan)銀沉淀出現過遲,甚至(zhi)不(bu)生成沉淀若堿性(xing)過高,又(you)將(jiang)出現棕黑色的氧化銀沉淀:

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因此(ci),莫(mo)爾(er)法只(zhi)能在中性或弱堿性(pH=6.5~10.5)溶(rong)液中進行。

若溶液(ye)酸(suan)性太強(qiang),可用(yong)Na2B4O7·10H2ONaHCO3中和(he);若(ruo)溶液堿(jian)性太強,可(ke)用稀HNO3溶液(ye)中和;而在有NH存在時(shi),滴定的pH范(fan)圍應控(kong)制(zhi)在6.5~7.2之間(jian)。

應用(yong)范圍。莫爾法主要用(yong)于測定(ding)ClBr-Ag,如氯(lv)化(hua)物(wu)、溴(xiu)化(hua)物(wu)純度測(ce)定以及天(tian)然水中氯(lv)含量的測(ce)定等。當試(shi)樣中ClBr-共存時,測得的結果是(shi)它(ta)們(men)的總量。若測定(ding)Ag,應(ying)采用(yong)返滴定法(fa),即(ji)向Ag的試液(ye)中(zhong)加入(ru)過量的NaCl標準滴(di)定(ding)溶液,然(ran)后再(zai)用AgNO3標準滴(di)定溶液(ye)滴(di)定剩余的Cl(若(ruo)直接滴定(ding),先生成的Ag2CrO4轉化為AgCl的速度緩(huan)慢,滴定終點難以確定)。莫爾法(fa)不宜測定I和SCN,因為滴定生成(cheng)的AgI和AgSCN沉淀表面會(hui)強烈吸附(fu)I和SCN-,使滴定(ding)(ding)終點(dian)過早出現,造成較大的滴定(ding)(ding)誤(wu)差。莫爾法的選(xuan)擇性較差,凡(fan)能與CrO2-Ag生成沉(chen)淀的(de)陽、陰離子(zi)均干擾滴定(ding)。前者如Ba2+,Pb2+,Hg2+等;后者如SO2-,CO2-3,PO3-,S2-,CO2-等(deng)。

(2)佛(fo)爾哈德法:該法是在酸性(xing)介質中,以鐵銨礬[NHFe(SO·12H2O] 作(zuo)指示劑來確定(ding)滴(di)(di)定(ding)終點的一種銀量法(fa)。根(gen)據滴(di)(di)定(ding)方式的不同,佛(fo)爾哈德法(fa)分為直接滴(di)(di)定(ding)法(fa)和(he)返滴(di)(di)定(ding)法(fa)兩種。

直接滴定法測(ce)定Ag。在含有Ag的(de)HNO3介質中(zhong),以鐵銨礬作指示劑,用(yong)NH4SCN標(biao)準滴(di)(di)定溶液直(zhi)接滴(di)(di)定,當滴(di)(di)定到(dao)化學計量(liang)點時,微過量(liang)的SCN-與Fe3+結(jie)合生成紅色的[FeSCN]2+即為滴(di)定終點(dian)。其反應如(ru)下:

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由于指示劑中的Fe3+在中性或堿(jian)性溶液中將形(xing)成(cheng)Fe(OH)2+,Fe(OH)2+等深色配合(he)物,若堿度再大,還會產生Fe(OH)3沉(chen)淀,因此滴定應在酸性(xing)(0.3~1mol/L)溶液中進行。

用NHSCN標準滴定溶液(ye)滴定Ag溶(rong)液(ye)時,生成的AgSCN沉淀能(neng)吸附溶(rong)液(ye)中的Ag,使Ag濃度降(jiang)低,以(yi)致紅色的出現略早于化學計量點。因此在(zai)滴定過程中需(xu)劇烈搖動(dong),使(shi)被吸(xi)附的Ag釋放出來(lai)(lai)。此(ci)法的優點在于可用來(lai)(lai)直接測定(ding)Ag,并(bing)可(ke)在酸(suan)性溶(rong)液(ye)中進行滴(di)定。

返(fan)滴定(ding)法(fa)測(ce)(ce)定(ding)鹵素離子。佛爾哈德法(fa)測(ce)(ce)定(ding)鹵素離子(如ClBr-,I) 和SCN時應采用返(fan)滴(di)定法(fa)。即在(zai)酸性(HNO3介質(zhi))待測溶液中,先加入適當(dang)過量的AgNO3標準(zhun)滴定溶(rong)液,再用(yong)鐵銨礬作指示劑,用(yong)NH4SCN標準滴(di)定溶液回滴(di)剩余的Ag。反應如下:

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沉淀的(de)轉化速率較慢,滴加(jia)NH4SCN形成的(de)紅色(se)隨著(zhu)溶液的(de)搖動而(er)消失。這種轉化作用將繼續進行(xing)到Cl與(yu)SCN濃度之(zhi)間建(jian)立一定(ding)的(de)平(ping)衡關系,才會(hui)出現(xian)持久的(de)紅色(se),無疑滴定(ding)已多(duo)消耗了(le)NH4SCN標準(zhun)滴定溶液。為了避免(mian)上述現象(xiang)的發生(sheng),通常采(cai)用以下措施:

.向試液中加(jia)入適當過量的(de)AgNO3標(biao)準滴定溶(rong)液之后,將(jiang)溶(rong)液煮(zhu)沸(fei),使AgCl沉淀(dian)凝聚(ju),以減少AgCl沉淀對(dui)Ag的吸附。濾去沉淀,并用稀HNO3充(chong)分洗滌沉淀(dian),然后(hou)用NHSCN標準(zhun)滴(di)定溶液回滴(di)濾液中(zhong)的過量Ag

.在滴入(ru)NH4SCN標準滴定溶液之前,加入有(you)機溶劑硝基(ji)苯或鄰苯二甲(jia)酸丁酯或12一二(er)氯乙(yi)烷(wan)。用力搖(yao)動后,有機溶劑將AgCl沉(chen)淀包裹,使AgCl沉(chen)淀與外部溶液(ye)隔離,阻(zu)止AgCl沉淀與NH4SCN發生轉化反(fan)應。此(ci)法方(fang)便,但硝基苯有毒。

.提高Fe3+的濃度以減小終(zhong)點時SCN-的濃度,從而(er)減小誤(wu)差[實驗證明,一般溶液中cFe3+=0.2mol/時,終點誤差將小于0.1]。

佛爾哈德法在測定Br-,I和SCN時,滴定終點(dian)十分明顯(xian),不會發(fa)生沉淀轉化(hua),因此不必采(cai)取上述措施。但是在測定碘化(hua)物(wu)時,必須加入過量AgNO3溶液(ye)之后再加(jia)入鐵(tie)銨礬指示劑(ji),以免(mian)因(yin)對(dui)Fe3+的還原作用(yong)而造成誤差(cha)。強(qiang)氧(yang)化劑(ji)和氮的氧(yang)化物以(yi)及(ji)銅鹽(yan)、汞鹽(yan)都與SCN-作用,因(yin)而干擾測定,必須預先除去(qu)。

)法揚(yang)斯法是(shi)以(yi)吸附指(zhi)示劑確定(ding)滴定(ding)終點的(de)一(yi)種銀量法。

吸(xi)附(fu)(fu)指示(shi)劑的作用原理。吸(xi)附(fu)(fu)指示(shi)劑是一類(lei)有機染料,它的陰離(li)子在溶液中(zhong)易被帶正電荷的膠(jiao)狀沉淀吸(xi)附(fu)(fu),吸(xi)附(fu)(fu)后結(jie)構改變,從而引起(qi)顏色的變化,指示(shi)滴定終點(dian)的到(dao)達。

現以(yi)AgNO3標準(zhun)滴(di)定溶液滴(di)定Cl為例,說明(ming)指示劑熒光(guang)黃的作(zuo)用原(yuan)理。

熒光(guang)黃是一種有(you)機弱酸,用HFI表示(shi),在(zai)水溶液(ye)中可離(li)(li)解為(wei)熒光黃陰離(li)(li)子FI,呈黃綠色:

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在(zai)化學計量點前,生(sheng)成的AgCl沉淀在過(guo)量的Cl-溶(rong)液(ye)中,AgCl沉淀因(yin)吸附(fu)Cl-而帶(dai)負電荷,形成的(AgCl)·Cl不吸附指(zhi)示劑陰離(li)子(zi)FI-,溶液呈(cheng)黃綠色。達(da)化(hua)學計量點時(shi),微過(guo)量的(de)GNO3可使AgCl沉淀因吸附Ag形(xing)成(AgCl)·Ag而(er)帶(dai)正電荷(he),此帶(dai)正電荷(he)的(de)(AgCl)·Ag可吸附(fu)熒光黃(huang)陰(yin)離子(zi)FI因(yin)結(jie)構發(fa)生變化呈現粉(fen)紅色,使(shi)整個溶液由黃綠色變成粉(fen)紅色,指(zhi)示滴定終點的到達。

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使用(yong)(yong)吸附指示劑(ji)的注意事(shi)項(xiang)。為了使滴定終點變(bian)色敏(min)銳,使用(yong)(yong)吸附指示劑(ji)時需要注意以下幾點:

.保持沉(chen)淀(dian)呈膠體(ti)狀態(tai)。由于吸附指示劑(ji)的顏色變化發生在沉(chen)淀(dian)微粒(li)表(biao)面上,因此,應(ying)盡可能使鹵化銀沉(chen)淀(dian)呈膠體(ti)狀態(tai),具有較大(da)的表(biao)面積(ji)。為(wei)此,在滴定前應(ying)將(jiang)溶液稀(xi)釋,并加糊精或淀(dian)粉(fen)等高分子化合物作為(wei)保護劑(ji),以防止鹵化銀沉(chen)淀(dian)凝聚。

.控制(zhi)溶液酸度。常用(yong)的吸附指示(shi)劑大多是(shi)(shi)有機弱酸,而起(qi)指示(shi)劑作(zuo)用(yong)的是(shi)(shi)它們(men)的陰離子。酸度大時,與指示(shi)劑(ji)陰離(li)子(zi)結(jie)合成不被(bei)吸(xi)附(fu)的指示(shi)劑(ji)分子(zi),無法(fa)指示(shi)終(zhong)點。酸度(du)的大(da)(da)小與指示(shi)劑(ji)的離(li)解常(chang)數有關,離(li)解常(chang)數大(da)(da),酸度(du)可以大(da)(da)些(xie)。例如,熒光黃(huang)其pKa,適宜于pH=7~10的(de)條件下進(jin)行滴定(ding);若pH<7,熒光(guang)黃主要以HFI形式存在(zai),不被吸(xi)附。

.避(bi)免(mian)(mian)強光照射。鹵化銀沉(chen)淀對光敏(min)感,易分解析(xi)出(chu)銀使沉(chen)淀變為灰黑(hei)色,影響(xiang)滴(di)定(ding)終點的觀(guan)察,因此在滴(di)定(ding)過(guo)程中應避(bi)免(mian)(mian)強光照射。

.吸(xi)附指示劑(ji)的(de)選擇。沉淀膠(jiao)體微粒對指示劑(ji)離子的(de)吸(xi)附能(neng)力(li),應略小于對待測離子的(de)吸(xi)附能(neng)力(li),否則指示劑(ji)將(jiang)在化學(xue)計量點(dian)前變色;但不能(neng)太小,否則終點(dian)出現過遲。鹵(lu)(lu)化銀對鹵(lu)(lu)化物和幾種吸(xi)附指示劑(ji)吸(xi)附能(neng)力(li)的(de)次序如下(xia):

二(er)甲基二(er)碘熒光黃>Br曙(shu)紅>Cl熒光黃

因(yin)此,滴定(ding)Cl-不(bu)能選曙(shu)紅,而應選熒光黃。

.應(ying)用范(fan)圍。法揚斯法可(ke)用于測定ClBrISCN及(ji)生(sheng)物堿(jian)(jian)鹽類(lei)(如鹽酸(suan)麻黃(huang)堿(jian)(jian))等。測定Cl常(chang)用熒光(guang)黃(huang)或二氯熒光(guang)黃(huang)作指示劑,而測定BrSCN常(chang)用曙紅作指示劑。

此法終點明顯,方法簡便,但反(fan)應(ying)(ying)條件(jian)要(yao)求較嚴,應(ying)(ying)注(zhu)意溶液的(de)酸度、濃度及膠體的(de)保護(hu)等(deng)。

(三)AgNO3標準滴定的制備cAgNO3)]=0.1mol/

)配制:稱取17.5硝酸銀(yin),溶于1000mL水中,搖(yao)勻。溶液保存于棕色瓶(ping)中。

)標定(ding):稱取(qu)0.2500~600℃灼燒至恒重的(de)基準氯化鈉,稱準至0.0001g。溶于70mL水(shui)中(zhong),加10mL10g/L的淀粉溶(rong)液(ye)(ye),用配制好的硝(xiao)酸銀溶(rong)液(ye)(ye)滴定。用216型銀電極作指示劑,用217型雙(shuang)鹽橋(qiao)飽和甘汞(gong)電(dian)極作參比電(dian)極,按GB/T97251988中(zhong)二級微商法(fa)的規定(ding)確定(ding)終點。

)計(ji)算(suan):硝酸銀標(biao)準(zhun)滴定溶液濃度可按式(19)計算。

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式中cAgNO3)——硝酸銀標準滴定溶液之物質的量濃(nong)度,mol/

——氯(lv)化鈉之(zhi)質量,

——消耗硝酸銀標準滴定(ding)溶液之體積,mL

0.05844——消(xiao)耗硝酸銀標準滴定溶液[cAgNO3=0.1mol/L] 相當的(de)氯化鈉質量,

四(si)、重(zhong)量分析法簡介

(一)重量分析(xi)法的分類和(he)特(te)點(dian)

重量分(fen)析法(fa)(fa)是用(yong)適當的(de)方法(fa)(fa)先將試樣中待測組(zu)分(fen)與其他(ta)組(zu)分(fen)分(fen)離(li),然(ran)后用(yong)稱量的(de)方法(fa)(fa)測定該組(zu)分(fen)的(de)含量。根據分(fen)離(li)方法(fa)(fa)的(de)不同(tong),重量分(fen)析法(fa)(fa)常分(fen)為三類。

)沉淀(dian)法:沉淀(dian)法是(shi)重量(liang)分析(xi)法中(zhong)的主要(yao)方法,這種方法是(shi)利(li)用試劑與待(dai)測(ce)組分生(sheng)成(cheng)溶解度很(hen)小的沉淀(dian),經過濾、洗滌、烘干(gan)或(huo)灼(zhuo)燒成(cheng)為組成(cheng)一(yi)定(ding)的物質,然后稱(cheng)量(liang)其質量(liang),再計算(suan)待(dai)測(ce)組分的含量(liang)。例如,測(ce)定(ding)試樣(yang)中(zhong)SO2-含量時,在試液中加入過量的BaCl2溶液,使(shi)SO2-完全生成難溶的BaSO4沉淀,經過濾(lv)、洗滌、烘(hong)干、灼燒后(hou),稱(cheng)量(liang)BaSO4的(de)質量,再計(ji)算試樣中的(de)SO2-的含量。

)氣化(hua)法(fa)(又稱揮發(fa)法(fa)):利用(yong)物質的(de)揮發(fa)性(xing)質,通過(guo)加熱或(huo)(huo)其他方法(fa)使(shi)試樣(yang)中的(de)待測(ce)組(zu)分揮發(fa)逸(yi)出,然后根據試樣(yang)質量(liang)的(de)減少,計(ji)算該組(zu)分的(de)含量(liang);或(huo)(huo)者用(yong)吸收(shou)劑吸收(shou)逸(yi)出的(de)組(zu)分,根據吸收(shou)劑質量(liang)的(de)增加計(ji)算該組(zu)分的(de)含量(liang)。例如,測(ce)定氯化(hua)鋇(bei)晶體(BaCl2-2H2O)中(zhong)(zhong)結晶水的(de)(de)(de)含量(liang)(liang),可將一定質量(liang)(liang)的(de)(de)(de)氯(lv)化鋇試樣加熱,使水分(fen)逸(yi)出,根據(ju)氮化鋇質量(liang)(liang)的(de)(de)(de)減輕(qing)計算(suan)出試樣中(zhong)(zhong)水分(fen)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。也可以用吸濕劑(ji)(高氯(lv)酸鎂)吸收逸(yi)出的(de)(de)(de)水分(fen),根據(ju)吸濕劑(ji)質量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加來計算(suan)水分(fen)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。

)電解(jie)法(fa):利(li)用電解(jie)的(de)方法(fa)使待測金屬離(li)子在電極上還原析(xi)出(chu),然后(hou)稱重,根據電極增加的(de)質(zhi)量,求得其含(han)量。

重量(liang)分(fen)(fen)析法是經典的(de)化學分(fen)(fen)析法,它通過直(zhi)接(jie)稱量(liang)得到分(fen)(fen)析結果,不需要從容量(liang)器(qi)皿中(zhong)引(yin)入許多數據,也不需要標(biao)準(zhun)試樣或(huo)基準(zhun)物質作(zuo)比較,對高含量(liang)組分(fen)(fen)的(de)測定,稱量(liang)分(fen)(fen)析比較準(zhun)確,一般測定的(de)相(xiang)對誤(wu)差不大(da)于(yu)0.1。對高(gao)含量的(de)硅、磷、鎢(wu)、鎳、稀土元素等試樣的(de)精確分(fen)析(xi),至今仍常使用稱量分(fen)析(xi)方法(fa)。但重量分(fen)析(xi)法(fa)的(de)不足之處是(shi)操作較繁瑣、耗(hao)時多(duo),不適于生產中的(de)控制分(fen)析(xi),對低含量組(zu)分(fen)的(de)測定誤差(cha)較大。

(二)沉淀(dian)重量法(fa)對沉淀(dian)形式和稱量形式的要求

利用沉(chen)(chen)淀重量(liang)(liang)法進行分(fen)析時,首先將(jiang)試樣分(fen)解為試液,然(ran)后加入適(shi)當(dang)的沉(chen)(chen)淀劑(ji)使其與被測(ce)組分(fen)發生沉(chen)(chen)淀反應,并以“沉(chen)(chen)淀形式”沉(chen)(chen)淀出來。沉(chen)(chen)淀經過過濾、洗滌,在(zai)適(shi)當(dang)的溫度下(xia)烘(hong)干或灼燒,轉化為“稱(cheng)量(liang)(liang)形式”,再進行稱(cheng)量(liang)(liang)。根據稱(cheng)量(liang)(liang)形式的化學式計算出被測(ce)組分(fen)在(zai)試樣中的含量(liang)(liang)。“沉(chen)(chen)淀形式”和“稱(cheng)量(liang)(liang)形式”可能(neng)相同,也可能(neng)不同,例(li)如:

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在重量分(fen)析中(zhong),為(wei)獲得準確的分(fen)析結果(guo),沉淀形(xing)式(shi)和稱(cheng)量形(xing)式(shi)必須(xu)滿足(zu)以下要求:

)對沉淀形式(shi)的要求

沉淀(dian)要(yao)(yao)完全,沉淀(dian)的溶解度要(yao)(yao)小,測定過(guo)程中沉淀(dian)的溶解損(sun)失不應超(chao)過(guo)分(fen)析天平的稱量(liang)誤差,一般(ban)要(yao)(yao)求(qiu)溶解損(sun)失應小于0.1mg。例(li)如,測(ce)定(ding)Ca2+時,以(yi)形成CaSO4CaC2O4兩(liang)種沉淀形式作(zuo)比較(jiao),CaSO4的溶解(jie)度較大(sp=2.45×10-5)、CaC2O4的溶(rong)解度(du)小(sp=178×10-9)。顯然,用(NH4224作沉(chen)淀劑比用硫酸作沉(chen)淀劑沉(chen)淀的更(geng)完(wan)全。

沉淀(dian)(dian)必須純(chun)凈,并易于過濾(lv)和洗滌。沉淀(dian)(dian)純(chun)凈是獲得準確分(fen)析結果的重要因(yin)素(su)之一。顆粒較大的晶體沉淀(dian)(dian)(如MgH4PO4·6H2O) 的(de)表面積較(jiao)小,吸(xi)附雜(za)質(zhi)的(de)機會較(jiao)少(shao),因此沉(chen)淀(dian)較(jiao)純凈,易于(yu)過濾(lv)和洗滌。顆粒(li)細(xi)小的(de)晶(jing)形沉(chen)淀(dian)(如(ru)CaC2O4BaSO4),由(you)于(yu)比表面積大(da),吸(xi)附(fu)雜質(zhi)多,洗滌次數也相應增多。非晶(jing)形沉淀[如AlOH3FeOH)] 體積龐(pang)大疏(shu)松(song)、吸(xi)附雜質較多,過濾費時且不易(yi)洗(xi)凈(jing)。對于這類沉淀,必須選擇適當的(de)沉淀條件以(yi)滿足(zu)對沉淀形式的(de)要(yao)求。

沉淀形(xing)式(shi)應易于轉化為稱量形(xing)式(shi)。沉淀經(jing)烘干、灼(zhuo)燒后,應易于轉化為稱量形(xing)式(shi)。例如Al3+的測定,若沉淀為-羥(qian)基喹啉鋁[AlCHNO],在130烘干后即(ji)可稱量;而沉淀為Al(OH,則必須在1200灼燒才(cai)能(neng)轉變(bian)為(wei)無吸濕性的Al2O3后方可稱量。因(yin)此,測(ce)定Al3+時選用前(qian)法比(bi)后法好(hao)。

)對(dui)稱(cheng)量形式的要(yao)求

稱量(liang)形式(shi)的(de)組成(cheng)必須與(yu)化(hua)學式(shi)相(xiang)符,這是定(ding)量(liang)計算的(de)基本(ben)依據。例如測定(ding)PO3-,可以形成(cheng)磷鉬酸銨沉淀,但組成(cheng)不固(gu)定(ding),無法利用它作(zuo)為測(ce)定(ding)PO3-的(de)稱量形式。若(ruo)采用磷(lin)鉬酸喹(kui)啉法測定PO3-,則可得到組成(cheng)與化學式(shi)相符的(de)稱量形式(shi)。

稱量形式要有足夠的穩(wen)定性,不易吸(xi)收空氣中的CO2。例如測(ce)定Ca2+時,若(ruo)將Ca2+沉淀為(wei)CaC2O4·2,灼(zhuo)燒后得到CaO,易吸(xi)收空氣中2CO,因此,CaO不宜作為稱量形式。

稱量(liang)形式(shi)的摩爾質量(liang)應盡(jin)可(ke)能大,這樣可(ke)增大稱量(liang)形式(shi)的質量(liang),以減小稱量(liang)誤差。例如,在鋁的測定中,分(fen)別用Al2O3和(he)-羥基(ji)喹(kui)啉鋁[AlCHNO]作為稱量(liang)形式進行測定,若被測組分Al的質量為0.1000,則可(ke)分(fen)別(bie)得到0.1888Al2O3和(he)1.7040gAlNO。兩種稱量形式由稱量誤差所引起的(de)相對誤差分別為±1%±0.1。顯然,以(yi)AlCHNO3作為稱量形式比用Al2O3作為稱量形式(shi)測定Al的準確度(du)高(gao)。

(三)沉淀劑(ji)的選(xuan)擇(ze)

根據上(shang)述(shu)對沉淀形式(shi)和稱量形式(shi)的要求,選擇沉淀劑時應考慮如下幾點:

)選用具有較(jiao)好選擇(ze)性的(de)沉淀(dian)(dian)劑:所選的(de)沉淀(dian)(dian)劑只(zhi)能和待測組分生成沉淀(dian)(dian),而與試液中的(de)其(qi)他(ta)組分不起作用。例如:沉淀(dian)(dian)鋯(gao)(gao)離(li)子時,選用在(zai)鹽酸溶解中與鋯(gao)(gao)有特效反應的(de)苦杏仁酸作沉淀(dian)(dian)劑,這時即使有鈦(tai)、鐵、鋇、鋁、鉻(ge)等十幾種(zhong)離(li)子存在(zai),也不發生干擾。

)選用能(neng)與待(dai)測離子生成(cheng)溶解度最小的沉淀(dian)的沉淀(dian)劑:所選的沉淀(dian)劑應能(neng)使(shi)待(dai)測組分沉淀(dian)完全。例如,生成(cheng)難溶鋇鹽的化合物(wu)有BaCO3BaCrO4BaC2O4BaSO4等。根據其溶解度可知,BaSO4溶解度最小。因此以BaSO4的形(xing)式沉淀Ba2+比生成其他難溶化合物好。

)盡可能(neng)選用易(yi)揮發或經灼燒易(yi)除去(qu)的沉(chen)淀劑(ji)(ji):這(zhe)樣沉(chen)淀中帶有(you)的沉(chen)淀劑(ji)(ji)即便未洗凈,也可以借烘(hong)干或灼燒而除去(qu)。一些銨鹽(yan)和有(you)機沉(chen)淀劑(ji)(ji)都能(neng)滿足這(zhe)項(xiang)要求。例如,沉(chen)淀Fe3+時,選用(yong)氨水(shui)而不用(yong)NaOH作沉淀劑。

)選用(yong)溶(rong)解度較大(da)的沉淀(dian)(dian)劑:用(yong)此類沉淀(dian)(dian)劑可以(yi)減少沉淀(dian)(dian)對沉淀(dian)(dian)劑的吸附作用(yong)。例如(ru),利用(yong)生成(cheng)BaSO4沉淀SO2-4時,應選BaCl作沉(chen)淀劑,而不用Ba(NO2。因為BaNO的溶解度比BaCl2小(xiao),BaSO4吸(xi)附BaNO32比(bi)吸附BaCl2嚴重。

(四)沉(chen)淀的(de)分類、形成(cheng)過程、特(te)性與(yu)沉(chen)淀條件

)沉(chen)淀(dian)(dian)的類(lei)型:沉(chen)淀(dian)(dian)按(an)其物理性質(zhi)的不同,可粗(cu)略地(di)分為晶形(xing)沉(chen)淀(dian)(dian)和無定形(xing)沉(chen)淀(dian)(dian)兩大類(lei),介于晶型沉(chen)淀(dian)(dian)與無定型沉(chen)淀(dian)(dian)之(zhi)間(jian)的沉(chen)淀(dian)(dian)稱為凝乳狀沉(chen)淀(dian)(dian),其性質(zhi)也介于兩者之(zhi)間(jian)。

在沉(chen)淀過程中,究竟生成(cheng)的沉(chen)淀屬于哪(na)一種類型,主要取決于沉淀本身的(de)性質和沉淀的(de)條件。

)沉淀(dian)(dian)的形(xing)成過程:沉淀(dian)(dian)的形(xing)成是一個復雜的過程,一般來講,沉淀(dian)(dian)的形(xing)成要經(jing)過晶核(he)形(xing)成和晶核(he)長大兩個過程,簡單表示(shi)如下:

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)影響(xiang)(xiang)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)純(chun)凈的因(yin)(yin)(yin)素:在稱量分析中(zhong)(zhong),要(yao)求獲得(de)的沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)是純(chun)凈的。但(dan)是,沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)從溶(rong)液中(zhong)(zhong)析出時,總會或(huo)多(duo)或(huo)少地夾雜溶(rong)液中(zhong)(zhong)的其他組分。因(yin)(yin)(yin)此必須了解影響(xiang)(xiang)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)純(chun)凈的各種因(yin)(yin)(yin)素,找出減少雜質混入的方法,以獲得(de)符合稱量分析要(yao)求的沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)。影響(xiang)(xiang)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)純(chun)凈的主要(yao)因(yin)(yin)(yin)素有共(gong)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)現象(xiang)(xiang)和后沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)現象(xiang)(xiang)。

由后(hou)沉(chen)淀引入的(de)(de)雜質量(liang)比共(gong)沉(chen)淀要多,且隨沉(chen)淀在溶液中放(fang)置時(shi)間的(de)(de)延(yan)長(chang)而增多。因此為了防止后(hou)沉(chen)淀的(de)(de)發(fa)生,某些沉(chen)淀的(de)(de)陳(chen)化時(shi)間不(bu)宜過長(chang)。

)減少沉(chen)淀玷污(wu)的(de)方法(fa):為了(le)提高沉(chen)淀的(de)純度,可(ke)采用下列措施:

采用(yong)適當的分析程序。當試液(ye)中含(han)有幾種組分時,首先應沉(chen)淀低含(han)量組分,再沉(chen)淀高含(han)量組分。反之,由于大量沉(chen)淀析出,會使部(bu)分低含(han)量組分摻入沉(chen)淀,產生測定誤差。

降低(di)易被(bei)(bei)吸附(fu)雜質(zhi)(zhi)離子(zi)(zi)的濃(nong)度。對于易被(bei)(bei)吸附(fu)的雜質(zhi)(zhi)離子(zi)(zi),可采用適當的掩蔽方法或改(gai)變雜質(zhi)(zhi)離子(zi)(zi)價(jia)態來降低(di)其濃(nong)度。例如:將SO2-4 沉淀為BaSO4時(shi),Fe3+易被吸附(fu),可(ke)把Fe3+還(huan)原(yuan)為不易被吸附的(de)Fe2+或(huo)加酒(jiu)石酸、EDTA等,使(shi)Fe3+生成穩定的配離子,以減小沉淀對Fe3+的吸附。

選(xuan)擇(ze)適宜的沉(chen)淀條件(jian)。沉(chen)淀條件(jian)包括溶液濃(nong)度(du)、溫(wen)度(du)、試劑的加入次序和速(su)度(du),陳化與(yu)否等,對于不(bu)(bu)同類型的沉(chen)淀,應(ying)選(xuan)用不(bu)(bu)同的沉(chen)淀條件(jian),以獲得(de)符合稱量分析(xi)要求的沉(chen)淀。

再沉(chen)(chen)淀(dian)。必(bi)要(yao)時(shi)將沉(chen)(chen)淀(dian)過濾(lv)、洗滌(di)、溶解后,再進行一(yi)次沉(chen)(chen)淀(dian)。再沉(chen)(chen)淀(dian)時(shi),溶液中雜質的(de)量大為降低,共沉(chen)(chen)淀(dian)和(he)后沉(chen)(chen)淀(dian)現象自然減小(xiao)。

選擇適(shi)當的(de)(de)(de)洗(xi)(xi)滌液洗(xi)(xi)滌沉淀。用適(shi)當的(de)(de)(de)洗(xi)(xi)滌液通過洗(xi)(xi)滌交換的(de)(de)(de)方(fang)法,可洗(xi)(xi)去沉淀表面吸附的(de)(de)(de)雜質離(li)子。例如:FeOH3吸附Mg2+,用(yong)NH4NO3稀(xi)溶液洗滌時,被吸附在表面的Mg2+與洗滌液的NH發(fa)生交(jiao)換,吸附(fu)在沉淀表(biao)面的NH,可在燃(ran)燒沉(chen)淀時分解除去。為了提高洗(xi)(xi)滌沉(chen)淀的(de)效率,同體積的(de)洗(xi)(xi)滌液(ye)應盡可能分多次洗(xi)(xi)滌,通(tong)常采(cai)用“少量多次”的(de)洗(xi)(xi)滌原則。

選(xuan)擇合(he)適的洗滌(di)劑(ji)(ji)(ji)。無機(ji)沉淀(dian)劑(ji)(ji)(ji)選(xuan)擇性差,易形(xing)(xing)成(cheng)膠狀沉淀(dian),吸(xi)附雜質多,難(nan)于過濾和(he)洗滌(di)。有機(ji)沉淀(dian)劑(ji)(ji)(ji)選(xuan)擇性高,常能形(xing)(xing)成(cheng)結構較好的晶形(xing)(xing)沉淀(dian),吸(xi)附雜質少,易于過濾和(he)洗滌(di)。因此,在(zai)可能的情況(kuang)下,盡量(liang)選(xuan)擇有機(ji)試(shi)劑(ji)(ji)(ji)做(zuo)沉淀(dian)劑(ji)(ji)(ji)。

)沉(chen)淀(dian)的(de)條件:在稱量(liang)分(fen)析中,為(wei)了獲得(de)準確的(de)分(fen)析結果,要求沉(chen)淀(dian)完(wan)全(quan)、純凈,易于過(guo)濾和洗滌,并減小沉(chen)淀(dian)的(de)溶(rong)解損失。因(yin)此,對于不同(tong)類(lei)型的(de)沉(chen)淀(dian),應(ying)當選用不同(tong)的(de)沉(chen)淀(dian)條件。

晶(jing)狀沉(chen)淀。為(wei)了形成顆粒較大的(de)晶(jing)形沉(chen)淀,采(cai)取以下(xia)沉(chen)淀條(tiao)件:

.在(zai)適當(dang)稀(xi)、熱溶(rong)液(ye)中(zhong)進行。在(zai)稀(xi)、熱溶(rong)液(ye)中(zhong)進行沉(chen)(chen)淀,可使溶(rong)液(ye)中(zhong)相(xiang)對過飽(bao)和度保持較低,有利于生(sheng)成晶形沉(chen)(chen)淀。同(tong)時也有利于得到純凈(jing)的(de)沉(chen)(chen)淀。對于溶(rong)解(jie)度較大的(de)沉(chen)(chen)淀,溶(rong)液(ye)不能太(tai)稀(xi),否(fou)則沉(chen)(chen)淀溶(rong)解(jie)損失(shi)較多,影響結(jie)果的(de)準確度。在(zai)沉(chen)(chen)淀完全(quan)后,應將溶(rong)液(ye)冷卻(que)后再進行過濾(lv)。

.快攪(jiao)慢加(jia)。在不斷攪(jiao)拌的同時緩(huan)慢滴加(jia)沉淀劑(ji),可使沉淀劑(ji)迅(xun)速擴散,防(fang)止(zhi)局部相(xiang)對過飽(bao)和度過大(da)而產生(sheng)大(da)量小晶粒。

.陳(chen)化。陳(chen)化是指(zhi)沉(chen)淀(dian)(dian)完全后,將沉(chen)淀(dian)(dian)連同母液(ye)放置一段時(shi)間,使(shi)小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)變為大(da)晶(jing)(jing)粒(li),不(bu)純(chun)凈(jing)(jing)的(de)沉(chen)淀(dian)(dian)轉變為純(chun)凈(jing)(jing)沉(chen)淀(dian)(dian)的(de)過程(cheng)。因為在同樣條件下(xia),小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)的(de)溶(rong)解(jie)度比大(da)晶(jing)(jing)粒(li)大(da)。在同一溶(rong)液(ye)中,對大(da)晶(jing)(jing)粒(li)為飽(bao)和溶(rong)液(ye),對小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)則為未飽(bao)和時(shi),小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)就要溶(rong)解(jie)。這(zhe)樣,溶(rong)液(ye)中的(de)構(gou)晶(jing)(jing)離子就要在大(da)晶(jing)(jing)粒(li)上(shang)沉(chen)積,直至達到飽(bao)和。這(zhe)時(shi),小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)又為未飽(bao)和,又要溶(rong)解(jie)。如此反復進行,小(xiao)(xiao)晶(jing)(jing)粒(li)逐漸消失(shi),大(da)晶(jing)(jing)粒(li)不(bu)斷長(chang)大(da)。陳(chen)化過程(cheng)不(bu)僅能(neng)使(shi)晶(jing)(jing)粒(li)變大(da),而且能(neng)使(shi)沉(chen)淀(dian)(dian)變的(de)更純(chun)凈(jing)(jing)。

加熱(re)和(he)攪拌可以(yi)縮(suo)短(duan)陳化(hua)時(shi)間,但是陳化(hua)作用對伴(ban)隨(sui)有混晶共沉(chen)淀(dian)的沉(chen)淀(dian),不一定能提(ti)高純(chun)度,對伴(ban)隨(sui)有后沉(chen)淀(dian)的沉(chen)淀(dian),不僅不能提(ti)高純(chun)度,有時(shi)反而(er)會降低純(chun)度。

無(wu)定形(xing)(xing)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)。無(wu)定形(xing)(xing)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)的(de)特點是(shi)結(jie)構疏松,比(bi)表面大,吸附(fu)雜質(zhi)多,溶解度小(xiao),易形(xing)(xing)成膠體,不(bu)易過(guo)濾和洗滌。對于(yu)這(zhe)類(lei)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)關鍵問題是(shi)創(chuang)造適宜的(de)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)條件(jian)來(lai)改善(shan)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)的(de)結(jie)構,使之不(bu)致形(xing)(xing)成膠體,并且有較緊密(mi)的(de)結(jie)構,便(bian)于(yu)過(guo)濾和減(jian)小(xiao)雜質(zhi)吸附(fu)。因此,無(wu)定形(xing)(xing)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)的(de)沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)條件(jian)是(shi):

.在較濃(nong)(nong)的(de)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)進行(xing)沉淀(dian)。在濃(nong)(nong)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)進行(xing)沉淀(dian),離(li)子水化程度小,結構較緊密(mi),體積較小,容(rong)易過(guo)濾和洗滌。但在濃(nong)(nong)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong),雜(za)(za)質的(de)濃(nong)(nong)度也比較高,沉淀(dian)吸附雜(za)(za)質的(de)量也較多。因此,在沉淀(dian)完畢(bi)后(hou),應立即加入(ru)熱(re)水稀釋攪拌,使被吸附的(de)雜(za)(za)質離(li)子轉(zhuan)移到溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)。

.在熱溶(rong)液(ye)中及電解(jie)(jie)質(zhi)存(cun)在下進(jin)行沉(chen)淀(dian)。在熱溶(rong)液(ye)中進(jin)行沉(chen)淀(dian)可(ke)防(fang)止生(sheng)成膠(jiao)體,并(bing)減少雜質(zhi)的(de)吸(xi)附。電解(jie)(jie)質(zhi)的(de)存(cun)在,可(ke)促使帶電荷的(de)膠(jiao)體粒子相互凝聚沉(chen)降,加快沉(chen)降速度。因此,電解(jie)(jie)質(zhi)一般選用易(yi)揮發的(de)銨鹽,如NH4NO3NH4Cl等(deng),它們在(zai)灼燒時(shi)均可(ke)揮發除(chu)去。有時(shi)在(zai)溶液(ye)中加入與(yu)膠(jiao)體(ti)帶相反電荷的另一種膠(jiao)體(ti)來代替(ti)電解(jie)質,也可(ke)使被測組分(fen)沉淀完(wan)全。例如測定(ding)SiO2時,加入帶正電(dian)荷的動物膠與帶負電(dian)荷的硅(gui)酸膠體(ti)凝聚而沉降下來。

.趁(chen)熱(re)(re)過(guo)濾洗滌(di),不(bu)需(xu)陳(chen)化。沉淀(dian)完畢后(hou),趁(chen)熱(re)(re)過(guo)濾,不(bu)要(yao)陳(chen)化,因為沉淀(dian)放置后(hou)逐漸失去(qu)水分,聚集得更為緊密,使吸(xi)附的雜質更難洗去(qu)。

洗(xi)滌無(wu)定形沉淀(dian)時(shi),一(yi)般選用熱、稀的電解質溶液作洗(xi)滌液,主要是防止沉淀(dian)重新變為膠體難于過濾和洗(xi)滌,常用的洗(xi)滌液有NH4NO3NH4Cl或氨水等。無(wu)定形沉(chen)淀吸(xi)附雜(za)質較嚴(yan)重,一次(ci)沉(chen)淀很(hen)難(nan)保證純凈(jing),必要(yao)時需進(jin)行要(yao)沉(chen)淀。

均勻沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)法。為(wei)改善沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)條件,避免因加入沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)劑所引(yin)起的(de)溶(rong)液(ye)(ye)局部相對過(guo)(guo)(guo)飽和現象的(de)發生(sheng)(sheng),可采用均勻沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)法。這(zhe)種方法是(shi)通過(guo)(guo)(guo)某(mou)一(yi)化(hua)學(xue)反應,使沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)劑從溶(rong)液(ye)(ye)中緩(huan)慢地、均勻地產(chan)生(sheng)(sheng)出來,使沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)在整個溶(rong)液(ye)(ye)中緩(huan)慢地、均勻地析出,獲得顆(ke)粒較(jiao)大、結構緊密、純凈、易于過(guo)(guo)(guo)濾(lv)和洗滌的(de)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)。例如:沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)Ca2+時,如果直接加入(NH42C2O4、盡管按晶形沉淀(dian)條件(jian)進行沉淀(dian),仍得到(dao)顆粒細小的CaC2O4沉淀(dian)。若在含(han)有Ca2+的溶液中,以HCl酸化后,加入(NH42C2O4溶液中主要存在的是(shi)HC2O-4H2C2O2,此(ci)時,向溶液(ye)中加入尿素并加熱(re)至90,尿素逐漸水解產生NH3

CONH22+H2O  2NH3+CO2

水解(jie)產生的(de)NH3均勻地(di)分(fen)布在溶液的各個部分(fen),溶液的酸度逐漸降低,C2O2-4濃度逐漸(jian)增(zeng)大,CaC2O4則均勻而緩慢地析出,形(xing)成顆粒(li)較大的(de)晶形(xing)沉淀。

均(jun)勻沉淀(dian)法還可以利用有(you)機(ji)化合物(wu)的水解(如(ru)酯(zhi)類(lei)水解)、配合物(wu)的分解、氧化還原反應(ying)等方式進行(xing)。

(五)稱量形(xing)式的獲(huo)得

沉淀完畢(bi)后,還需經過(guo)過(guo)濾、洗滌、烘(hong)干(gan)或灼燒,才能最(zui)后得到符合(he)要求(qiu)的稱量形式。

)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)的(de)(de)過濾(lv)和洗滌:沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)常用定量濾(lv)紙(也稱無(wu)灰濾(lv)紙)或(huo)玻璃砂(sha)芯坩堝過濾(lv)。對(dui)于需要灼燒(shao)的(de)(de)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian),應根(gen)據沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)的(de)(de)性(xing)狀選用緊密(mi)程度不(bu)同的(de)(de)濾(lv)紙。一(yi)般無(wu)定形沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)如Al(OH)3Fe(OH)3等,選用疏松的快速(su)濾紙,粗粒的晶形沉淀如MgNH4PO4·6H2O等選用較(jiao)緊密的中(zhong)速(su)濾紙,顆粒較(jiao)小的晶形沉(chen)淀如BaSO4等,選用(yong)緊(jin)密的(de)慢速濾紙。對于只需(xu)烘(hong)干即可作為稱量形式(shi)的(de)沉淀,應選用(yong)玻璃砂(sha)芯坩堝(guo)過濾。

洗滌沉淀(dian)是為了洗去沉淀(dian)表面吸附的(de)雜質和混雜在(zai)沉淀(dian)中的(de)母液(ye)(ye)。洗滌時要盡量減小沉淀(dian)的(de)溶(rong)解損失和避免形(xing)(xing)成膠(jiao)(jiao)體。因此,需選擇(ze)合適的(de)洗滌液(ye)(ye)。選擇(ze)洗滌液(ye)(ye)的(de)原則是:對于溶(rong)解度(du)很小,又不易(yi)形(xing)(xing)成膠(jiao)(jiao)體的(de)沉淀(dian),可用蒸餾(liu)水洗滌。對于溶(rong)解度(du)較大(da)的(de)晶形(xing)(xing)沉淀(dian),可用沉淀(dian)劑(ji)的(de)稀(xi)溶(rong)液(ye)(ye)洗滌,但沉淀(dian)劑(ji)必須(xu)在(zai)烘(hong)干(gan)或灼燒時易(yi)揮發或易(yi)分解除去,例如(ru)用((NH42C2O4稀溶液洗滌(di)CaC2O4沉淀。對(dui)于溶(rong)解(jie)度(du)較小而(er)又能形(xing)成膠體的(de)沉淀,應(ying)用易揮發的(de)電解(jie)質稀(xi)溶(rong)液洗滌,例如用NH4NO3稀溶(rong)液洗滌Fe(OH)3沉淀。

用(yong)熱洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di),則過濾(lv)較(jiao)快,且(qie)能防(fang)止形(xing)成膠體(ti),但溶解(jie)度隨溫度升高而增大(da)較(jiao)快的沉(chen)淀(dian)不(bu)能用(yong)熱洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)。洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)必(bi)須連續進行,一次(ci)完成,不(bu)能將沉(chen)淀(dian)放置太久,尤其是一些非晶形(xing)沉(chen)淀(dian),放置凝聚(ju)后,不(bu)易(yi)洗(xi)(xi)(xi)凈。洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)沉(chen)淀(dian)時(shi),既要將沉(chen)淀(dian)洗(xi)(xi)(xi)凈,又不(bu)能增加沉(chen)淀(dian)的溶解(jie)損失。同體(ti)積的洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液,采用(yong)“少(shao)量多次(ci)”“盡量瀝干” 的洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)原(yuan)則,用(yong)適當(dang)少(shao)的洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液,分多次(ci)洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di),每次(ci)加洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液前,使前次(ci)洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)液盡量流盡,這樣可(ke)以(yi)提高洗(xi)(xi)(xi)滌(di)(di)效果。

在沉淀的過濾和(he)洗(xi)滌操(cao)作中,為(wei)縮短分析時間和(he)提(ti)高(gao)洗(xi)滌效率,都應采(cai)用(yong)傾瀉法。

)沉淀的(de)烘干和(he)灼(zhuo)燒(shao):沉淀的(de)烘干或灼(zhuo)燒(shao)是(shi)為(wei)了(le)除去(qu)沉淀中的(de)水(shui)分和(he)揮發性物(wu)質,并(bing)轉化為(wei)組成(cheng)固定(ding)的(de)稱量形式。烘干或灼(zhuo)燒(shao)的(de)溫度和(he)時間,由沉淀的(de)性質決定(ding)。

灼(zhuo)燒溫(wen)度一般(ban)在800以上,常用瓷坩堝(guo)盛(sheng)放(fang)沉(chen)淀。若(ruo)需用氫氟酸處理沉(chen)淀,則應用鉑坩堝(guo)。灼(zhuo)燒沉(chen)淀前,應用濾紙包好沉(chen)淀,放(fang)入己灼(zhuo)燒至質量恒定(ding)的瓷坩堝(guo)中,先加熱(re)烘干、炭化(hua)后再進行灼(zhuo)燒。

若得(de)到的沉淀(dian)有固定的組成,在低溫(wen)下烘去(qu)吸附的水分(fen)之后就獲得(de)稱量形式。例如AgCl沉淀可以在110~120℃烘干(gan),得到穩定的稱(cheng)量形(xing)式。若沉淀雖有固定組成,但它內部包裹的水分或沉淀劑(ji)等不(bu)能(neng)烘干(gan)除(chu)去,通常需(xu)要灼燒到800以上才能得(de)到恒(heng)重的稱(cheng)量形式,如BaSO4沉淀(dian)。若沉淀(dian)為(wei)水合氧化物如Fe2O3·nH2OSiO2·nHO等(deng),則需在1100~1200℃下灼燒才能除(chu)盡(jin)結(jie)晶水而得到恒重的稱(cheng)量(liang)(liang)形式。沉淀經烘干或(huo)灼燒至恒重后,由其質量(liang)(liang)即(ji)可(ke)計算測定結(jie)果(guo)。

(六)重(zhong)量分析法的計算

稱(cheng)量(liang)分析(xi)中(zhong)的換算(suan)因數(shu):稱(cheng)量(liang)分析(xi)中(zhong),當最后稱(cheng)量(liang)形式(shi)與(yu)被測(ce)(ce)組分形式(shi)一致(zhi)時,計(ji)算(suan)其分析(xi)結果比較簡單(dan)。例如,測(ce)(ce)定要求計(ji)算(suan)SiO2的含量(liang),稱量(liang)分析最后稱量(liang)形式也是(shi)SiO2,其分(fen)析(xi)結果可按式(20)計算:

wSiO2=MSiO2/     20

式中(zhong) wSiO2)——SiO2的質(zhi)量分(fen)數;

MSiO2)——SiO2沉淀的質量(liang),g

s——試樣的質量,g

如果最后稱量形式(shi)與被測組分(fen)形式(shi)不(bu)一致,分(fen)析結果就要進(jin)行(xing)適當(dang)的換(huan)算(suan)。如測定(ding)鋇時,得到BaSO4沉淀0.5051,可按下列方法換算成(cheng)被測組(zu)分鋇的(de)質(zhi)量。

550-49.jpg

上式(shi)中,MBa/MBaSO4)是將BaSO4的質(zhi)量換算成Ba的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)分式(shi),它是一個常數,與試樣質(zhi)(zhi)(zhi)量無關,這一比(bi)值通常稱(cheng)為(wei)換(huan)算因(yin)數或(huo)化學(xue)因(yin)數(即欲測(ce)組分的(de)摩爾(er)質(zhi)(zhi)(zhi)量與稱(cheng)量形式(shi)的(de)摩爾(er)質(zhi)(zhi)(zhi)量之比(bi),常用F表示)。將(jiang)稱量(liang)形式(shi)的質量(liang)換算成所要測定組分的質量(liang)后,即可按前面(mian)計算SiO2分析結(jie)果的方(fang)法進行(xing)計(ji)算。

計算(suan)換算(suan)因數(shu)時(shi),一定(ding)要注(zhu)意使分(fen)子(zi)和分(fen)母所含(han)被(bei)測組分(fen)的(de)(de)原(yuan)子(zi)或分(fen)子(zi)數(shu)目相等,所以在待測組分(fen)的(de)(de)摩爾質量(liang)和稱量(liang)形式摩爾質量(liang)之前有(you)時(shi)需(xu)要乘以適(shi)當的(de)(de)系數(shu)。


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