容量分析是定量分析方法之一。它是根据当量定律,使用一定已知浓度的试剂溶液与被测物质等当量作用,按试剂溶液的用量和其浓度计算被测物质的含量。这一操作的全过程称为滴定。它所使用的已知浓度的试剂溶液称为标准溶液,其浓度多用当量浓度或滴定度表示。加入的标准溶液的当量数与被测物质的当量数相等时称为等当点。在滴定时,常常加入一种辅助试剂,根据这种试剂在等当点或其附近产生一种明显的外部效果变化(如颜色的改变,。沉淀的生成或消失等)来结束滴定。此种辅助试剂称为指示剂。其外部效果转变点称为滴定终点。显然,滴定终点与等当点不一定能正好一致,两者的差别即所谓的滴定误差。滴定定误差的大小主要视指示剂的性能而定。在滴定中,常选择产生误差小的指示剂,以保证滴定结果准确。
1.简便容量分析消除了沉淀的过滤、洗涤、灼烧等一系列繁琐的手续,因而操作使用简便,可在几分钟内完成一次测定。
2.准准确容量分析时,体积的测量可以准确到四位有效数字,滴定误差也可以降至很小。
3.应用普遍容量分析可应用到很多反应中,如对某些待测物不能直接滴定时,可采用置换滴定或余量滴定。这就使得容量分析的应用更加广泛。在无机反应中,对一般素,都可以采用容量分析方法;在有机定量分析中,容量分析的应用也是比较普遍的。
由于多种类型的化学反应均可进行滴定,因此,按所使用的反应类型,一般分为四类
1.酸碱滴定 酸碱滴定法運称中和法,这种方法主要是利用中和反应,如:
强酸与强碱的滴定H++OH-=H2O
强酸与弱碱的滴定H++NH4OH=H2O+NH4+
强碱与弱酸的滴定OH-+HAC=H2O+AC-
强酸与弱酸盐的滴定2H++CO23-=H2CO3
强碱与弱碱盐的滴定OH-+B+(弱碱盐)=BOH
2.氧化还原滴定法 这种方法所采用的是氧化还原反应,其中包括高锰酸钾法、重骼酸钾法、碘量法及其他氧化还原法如铈量法等。它们的一些反应如下式所示:
Mno4-+5FE2++8H+<=>Mn2++5FE3++4H20
CR2O72-+6FE2++14H+<=>2CR3+6FE3+7H2O
I2+2S2O32-<=>2I-S4O62-
CE4+FE2+<=>CE3++FE3+
3.沉淀滴定法 这种方法是利用难溶电解质沉淀的生成反应,如常使用的银量法等。当测定卤素的含量时,》可用硝酸银为标准溶液进行滴定:
Ag++X-<=>AgX↓
例如测定氯离子,则可在中性溶液中使用铬酸钾为指示剂,当红色铬酸银生成时即为滴定终点。
4.络合滴定法 这种方法应用了络合物的形成反应。现在最常采用的是EDTA(乙二胺四乙酸,常用其钠盐)滴定法,
如以Me2+,Me分别代表二价、三价金属离子,H2Y2代代表EDTA离子子,则其反应如下:
Me2++H2Y2<=>MeY2-+2H+
ME3++H2Y2-<=>MEY-+2H+
上面四类方法在实践中用得最多的是1、2、094三类,其中特别是氧化还原法与络合滴定法使用最普遍。
在容量分析中,滴定操作可以采用不同的方式进行、简述如下:
1.直接滴定 这是最常使用的滴定形式,即将标准溶液直接滴入待测物质溶液中,采用适当的指示剂,在等当点到达时指示滴定终点。这种方法要求滴定反应按定量进行;无副反应产生;同时滴定反应的速度不能太慢,能在瞬时间内完成;并应有适当的指示剂指示终点的到达。
2.余量滴定(回滴法) 当滴定反应进行太慢或者无适当的指示剂时,可采用这种方法。这是c种间接滴定方式,即先加入一种过量标准溶液于待测物质溶液中,待其反应完成后再用另一标准溶液滴定第一种标准溶液的剩余量。根据加入的第一种标准溶液的总当量数减去其剩余的当量数,即得与待测物质的当量数,由此可算出待测物的含量。
3.置换滴定 这也是一种间接滴定法,即不直接滴定待测物质本身,而滴定其他试剂与待测物质反应后所生成的另一种物质。如用重铬酸钾校正硫代硫酸钠溶液的浓度,由于二者本身反应复杂,而且不是定量进行,故不能直接滴定,而是先于一定条件下加过量的碘化钾于重铬酸钾溶液中,待其反应完全,所生成的等当量的碘,再用硫代硫酸钠溶液滴定。消耗硫代硫酸钠的当量数即为所用的碘的当量数,亦即重铬酸钾的当量数。因此,知道重铬酸钾的量后,即可算出硫代硫酸钠的浓度。