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滴定分析法的原理

2021.9.18

  测量依据

  滴定分析是建立在滴定反应基础上的定量分析法。若被测物A与滴定剂B的滴定反应式为:

  aA + bB = dD + eE

  它表示A和B是按照摩尔比a :b的关系进行定量反应的。这就是滴定反应的定量关系,它是滴定分析定量测定的依据。

  依据滴定剂的滴定反应的定量关系,通过测量所消耗的已知浓度(mol/L)的滴定剂的体积(ml),求得被测物的含量。

  例如计算被测定物质A的百分含量(A%):A的摩尔质量为M, A的称样量为G(g),滴定剂B的标准溶液浓度为C(mol/L),滴定的体积为V(ml),则 计算式为:

  A% = [CV(a/b)M / 1000G]x100%[1]

  反应条件

  适合滴定分析的化学反应,应该具备以下几个条件:

  (1)反应必须按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,这是定量计算的基础。

  (2)反应能够迅速地完成(有时可加热或用催化剂以加速反应)。

  (3)共存物质不干扰主要反应,或用适当的方法消除其干扰。

  (4)有比较简便的方法确定计量点(指示滴定终点)。

  方法分类

  根据标准溶液和待测组分间的反应类型的不同,分为四类:

  1、酸碱滴定法:以质子传递反应为基础的一种滴定分析方法。例如氢氧化钠测定醋酸;

  2、配位滴定法:以配位反应为基础的一种滴定分析方法。例如EDTA测定水的硬度;

  3、氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础的一种滴定分析方法。高锰酸钾测定铁含量;

  4、沉淀滴定法:以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。例如食盐中氯的测定。

  分析方式

  1、直接滴定法

  所谓直接滴定法,是用标准溶液直接滴定被测物质的一种方法。凡是能同时满足上述滴定反应条件的化学反应,都可以采用直接滴定法。直接滴定法是滴定分析法中最常用、最基本的滴定方法。例如用HCl滴定NaOH,用K2Cr2O7滴定Fe2+等。

  往往有些化学反应不能同时满足滴定分析的滴定反应要求,这时可选用下列几种方法之一进行滴定。

  2、返滴定法

  当遇到下列几种情况下,不能用直接滴定法。

  第一,当试液中被测物质与滴定剂的反应慢,如Al3+与EDTA的反应,被测物质有水解作用时。

  第二,用滴定剂直接滴定固体试样时,反应不能立即完成。如HCl滴定固体CaCO3。

  第三,某些反应没有合适的指示剂或被测物质对指示剂有封闭作用时,如在酸性溶液中用AgNO3滴定Cl– 缺乏合适的指示剂。

  对上述这些问题,通常都采用返滴定法。

  返滴定法就是先准确地加入一定量过量的标准溶液,使其与试液中的被测物质或固体试样进行反应,待反应完成后,再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。

  例如,对于上述Al3+的滴定,先加入已知过量的EDTA标准溶液,待Al3+与EDTA反应完成后,剩余的EDTA则利用标准Zn2+、Pb2+或Cu2+溶液返滴定;对于固体CaCO3的滴定,先加入已知过量的HCl标准溶液,待反应完成后,可用标准NaOH溶液返滴定剩余的HCl;对于酸性溶液中Cl–的滴定,可先加入已知过量的AgNO3标准溶液使Cl–沉淀完全后,再以三价铁盐作指示剂,用NH4SCN标准溶液返滴定过量的Ag+,出现[Fe(SCN)]2+淡红色即为终点。

  3、置换滴定法

  对于某些不能直接滴定的物质,也可以使它先与另一种物质起反应,置换出一定量能被滴定的物质来,然后再用适当的滴定剂进行滴定。这种滴定方法称为置换滴定法。例如硫代硫酸钠不能用来直接滴定重铬酸钾和其他强氧化剂,这是因为在酸性溶液中氧化剂可将S2O32–氧化为S4O62–或SO42–等混合物,没有一定的计量关系。但是,硫代硫酸钠却是一种很好的滴定碘的滴定剂。这样一来,如果在酸性重铬酸钾溶液中加入过量的碘化钾,用重铬酸钾置换出一定量的碘,然后用硫代硫酸钠标准溶液直接滴定碘,计量关系便非常好。实际工作中,就是用这种方法以重铬酸钾标定硫代硫酸钠标准溶液浓度的。

  4、间接滴定法

  有些物质虽然不能与滴定剂直接进行化学反应,但可以通过别的化学反应间接测定。

  例如高锰酸钾法测定钙就属于间接滴定法。由于Ca2+在溶液中没有可变价态,所以不能直接用氧化还原法滴定。但若先将Ca2+沉淀为CaC2O4,过滤洗涤后用H2SO4溶解,再用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+结合的C2O42–,便可间接测定钙的含量。

  显然,由于返滴定法、置换滴定法、间接滴定法的应用,大大扩展了滴定分析的应用范围。

  滴定误差

  1、滴定误差要求:以不确定度表示,≤ ± 0.2% ;

  2、滴定误差分类:主要包括称量误差、量器误差、方法误差。

  (1) 称量误差

  每次称量误差:± 0.0001g,一份试样称量误差±0.0002g,

  若相对误差 ±0.1%,则每一份试样的称量至少为0.2g。

  (2)量器误差

  滴定管读数误差:± 0. 01ml,一份试样量取误差± 0. 02ml,

  若相对误差±0.1%,则每一份试样体积量至少为±20 ml

  (3)方法误差:主要是终点误差。其原因有:指示剂不能准确地在化学计量点时改变颜色;标准溶液的加入不可能恰好在指示剂变色时结束;接近终点时半滴半滴加入 控制不好;指示剂本身会消耗少量标准溶液做空白试验;杂质消耗标准溶液。[2]

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