直接电位法是在试液中待测离子浓度不变情况下,通过指示电极电位的测量求得待测离子的浓度。电位滴定法则是在用标准溶液滴定待测离子过程中,用指示电极的电位变化代替指示剂的颜色变化指示滴定终点的到达,是把电位测定与滴定分析互相结合起来的一种测试方法。它虽然没有指示剂确定终点那样方便,但它可以用在浑浊、有色溶液以及找不到合适指示剂的滴定分析中。另外,电位滴定的一个很大用途是可以连续滴定和自动滴定。
进行电位滴定时,在被测溶液中插入一个指示电极和一个参比电极,组成一个工作电池。随着滴定剂的加入,由于发生化学反应,被测离子的浓度不断发生变化,因而指示电极的电位相应地发生变化,在等当点附近离子浓度发生突跃,引起指示电极电位发生突跃。因此测量工作电池电动势的变化,就可确定滴定终点。
具体做法,可以绘制工作电池电动势E对滴定剂体积V的滴定曲线如图12-14(1)所示,从滴定曲线的转折点确定滴定终点。如果我们只是为了找终点,那末只需准确测量和记录等当点前后1~2毫升内电动势的变化即可。但应注意,在等当点附近,每加0.1或0.2毫升滴定剂就需测量一次电动势,根据测得的数据画出E-V曲线,从曲线的最陡处,画一条垂直线与体积轴相交,交点就是终点时滴定剂的体积。
对于平衡常数小的滴定反应,终点附近曲线不很陡,确定終点较因难,也可绘制△E/△V-V曲线,如图12-14(2)所示,称为一次微商曲线(实际是求E-V曲线斜率)。此曲线呈现一个高峰,从峰顶引一垂线到体积轴,即可求得终点滴定剂体积。这样的作法比较准确。
但是,一次微商作图比较麻烦。所以,也可用二次徽商法通过简单计算求得滴定终点。二次微商曲线△2E/△V2-V,如图12-14(3)所示(实际是求△E/△V-V曲线的斜率)。显然一次微商曲线峰顶的斜率△2E/△V2=0,所以,只要求出△2E/△V2=0所对应的滴定剂的体积,就是终点时滴定剂的体积。
表12-2内所列的是,以银电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,用0.1N AgNO3溶液滴定10毫升NaCl溶液的实验数据。通过表中数据可以绘制E-V曲线和△E/△V-V曲线。根据曲线即可求得滴定终点。
表12-2 以0.1N AgNO3溶液电位滴定NaCl溶液的数据
加入AgNO3的毫升数 | E(毫伏) | △E(毫伏) | △V(毫升) | △E/△V | △2E/△V2 |
0.10 5.00 8.00 10.00 11.00 11.10 11.20 11.30 11.40 11.50 12.00 13.00 14.00 |
114 130 145 168 202 210 224 250 303 328 364 389 401 |
16 15 23 34 8 14 26 53 25 36 25 12 |
4.90 3.00 2.00 1.00 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.50 1.00 1.00 |
3.3 5.0 11.5 34 80 140 260 530 250 72 25 12 |
600 1200 2700 -2800 -1780 |
表中△E/△V和△2E/△V2计算方法如下:
(1)当加入AgNO3溶液从11.30毫升至11.40毫升时,
(2)当加入AgNO3溶液11.30毫升时,
用二次微商法可通过下述计算确定滴定终点。既然二次微商等于零时即为终点,从表中数值可知,终点应在△2E/△V2等于2700和-2800所对应的毫升数之间,即应在11.30毫升至11.40毫升之间。所以终点体积V应为:
V=11.30+(2700/(2700+2800)×0.1)=11.35(毫升)
酸碱滴定中一般都用玻璃电极作指示电极,氧化还原滴定中通常采用铂电极作指示电极。为了响应灵敏,铂电极应保持清洁、光亮、如有沾污,使用前先用洗液浸泡片刻,洗涤干净,必要时可用氧化焰灼烂。沉淀滴定根据不同的沉淀反应选用不同的指示电极。如以AgNO3溶液滴定卤素离子,可用银电极,也可用相应的离子选择性电极。用EDTA络合滴定时,可用Hg/Hg-EDTA电极。关于参比电极一般多采用饱和甘汞电极。