容量分析是经典的定量分析方法之一,量然它的应用已有着漫长的历史,但是直至现在在生产实践中仍常应用,其优点是简便,准确,且大多数物质都可皮用相度的容量分析方法进行测定.
容量分析方法与之前所述的重量分析方法不同,它不是依靠反度产物的置量来求出被测物的含量,而是用一种确知浓度的试剂滴加于被测物的溶液中,直至试剂的用量与被物的含量相等,即二者的当量数目相同时,根据试剂的消耗量及其浓度来计算被测物的含量.应该指出,作为容量分析法基础的滴定试剂与被测物质之间进行的化学反应,必须满足下列几个条件:
1.反应必须定量完成,符合化学计量.
2.反应方向肯定,无副反应存在.共存离子的存在不千优滴定试剂与被测物之间的定量反应.
3.反应速度要快,能瞬时完成.
4.反应的等当点应能用适合的指示剂或其他方法来测定.
可以说,直至容量分析中广泛应用各类有机试剂后,才使更多的容量分析方法满足上述要求.例如大家熟悉的重铬酸钾滴定铁的方法,与高锰酸钾法相比其优点是标准溶液浓度稳定,且不受溶液中氯离子的干扰.此法是早在十九世纪五十年代初提出的,但由于当时没有理想的内指示剂,只借用赤血盐为外指示剂来确定终点,因而妨碍了该方法的推广应用.直至八十多年后提出应用二苯胺磺酸钠为指示剂后,才解决了终点的判断,后来,由于人们对于各类指示剂的本质有了深刻的认识,许多优良指示剂不断提出,促使了容量分析方法不断发展前进.在现代容量分析中所应用的各种试剂,包括基准物质、指示剂、滴定剂,掩蔽剂及其他辅助试剂等,几乎都离不开有机试剂,先来简单介绍下基准物质方面的特点和应用.
用来直接配制准确浓度的操作溶液或校准未知浓度溶液用的物质称作为基准物质.它在分析化学领域,特别是容量分析中占有特殊重要的地位,在常用的基准物质中,除重铬酸钾、氧化钠、三氧化二砷等少数是无机物外,其他许多优良的基准物质是有机试剂.这是由于与无机盐或金属及非位属氧化物比较,有机化合物常常具有沸点低、在水及极性溶剂中溶解度小易溶于有机溶液等特性,因而可以借用蒸馏、升华、重结晶等示法提纯精制.有机试剂还具有较大的当量,有利于降低称量过程中引入的误差,因此在分析实践中被广泛应用.
作为容量分析标准的基准物质,常常是一些化学试剂或“纯”物质,这些物质必须具有足够高的纯度和良好的均匀性;组成固定,分子量大;与滴定剂之间的反应简单、迅速、完全;符合化学计量以及易于干燥、处理等特性,基准物质的这些特性既决定于物质的性质,同时也依赖于生产者所选择的提纯、净化方法,也与使用前所采取的干燥、处理条件有关.
由于要获得绝对准确的基准物质在目前是不可能的,并且在绝大多数情况下,在称重时它们不可能不被大气水分所沾污,同时任何一个其准物总是要耗尽而不能持久的.为此,国际理论与应用化学联合会(IUPAC)分析化学部的分析化学委员会曾建议放弃应用“物质”作为基准,而改用法拉第常数作为国际标准.然而,这种方法在应用时将会遇到一些麻烦.但因为化学分析方法的绝大多数结果都不是以摩尔分数而是以重量百分数来计算的,而且摩尔的概念也不适用于组成未知的物质,故在分析化学范内法拉第常数方法并不能代替基准物质的应用.
为了寻找尽可能理想的基准物质,除基本符合基准物质要求的化学试剂外,也曾建议应用纯金属及单晶作为基准来应用,应用纯金金属时所遇到的困难,主要是它的纯度及由于过多的标定步骤而引入的误差,其中金属表面的沾污是降低纯度的主要因素,提出应用单晶作为基准物质是很早的事,只是后来才为此目的制备了一系列作为基准物质的有机试剂如苯甲酸、苯二甲酸氢钾、无水纯草酸、氨基磺酸等化合物的单晶.但实践证明单晶并非是最纯的物质,其杂质的主要来源,是在溶液中成长的品体中的吸着水,或是自熔化物成长的晶体中的杂质.因此,使用单晶作为分析工作中的实际标准尚可以,但并不适宜作为国际标准或最后的基准物质.
对于作为一般基准物质应用的化学试剂来说,影响其纯度的最大因素是被水分所沾污的现象,一般来说,水分在固体物质中常以疏松结合水和稳定结合水两种形式存在,前者包括吸着水、吸附水及粘附或滞留在固体窟窿中的水分,这类疏松结合水通常只要略为加热(100-130℃)即能除去.后者包括结晶水、结构水以及存在于沸石型化合物中的水分,要干燥这部分水分是困难的,但是它们并不是沾污基准物质的主要因素.
为了除尽沾污在基准物表面的水分,必须注意称量前物质的干燥操作规程(包括研磨程度、加热温度和加热时间、加热条件等许多因素).此外,经干燥处理的基准物质在冷却和称量时还会遇到被污染的问题,为了避免此时所造成的误差,则应注意经加热处理的基准物应避免再次缩分,并存放在盛有良好干燥剂的干燥器中冷却,干燥后的基准物应尽快称重.