滴定

化學實驗中定量分析的手段

滴定是指一種定量分析的手段,也是一種化學實驗操作。它通過兩種溶液的定量反應來確定某種溶質的含量。它是根據指示劑的顏色變化指示滴定終點,然後目測標準溶液消耗體積,計算分析結果。

原理


滴定過程需要一個定量進行的反應,此反應必須能完全進行,且速率要快,也就是平衡常數、速率常數都要較大。而且反應還不能有干擾測量的副產物,副反應更是不允許的。
在兩種溶液的滴定中,已知濃度的溶液裝在滴定管里,未知濃度的溶液裝在下方的錐形瓶里。通常把已知濃度的溶液叫做標準溶液,它的濃度是與不易變質的固體基準試劑滴定而測得的。
反應停止時,讀出用去滴定管中溶液的體積,即可用公式算出濃度。
根據反應類型的不同,滴定分為以下種類:
酸鹼中和滴定(利用中和反應)(指示劑常用甲基橙酚酞
沉澱滴定(利用生成沉澱的反應)
絡合滴定(利用絡合反應

設備


滴定管

1、滴定管是滴定時可以準確測量滴定劑消耗體積的玻璃儀器,它是一根具有精密刻度,內徑均勻的細長玻璃管,可連續的根據需要放出不同體積的液體,並能夠準確讀出液體體積。
2、常量分析用的滴定管容量為25mL和50mL,最小刻度為0.1mL,讀數可估計到0.01mL。
3、滴定管分為具塞和無塞兩種,也就是習慣上所說的酸式滴定管鹼式滴定管。酸式滴定管又稱具塞滴定管,它的下端有玻璃旋塞開關,用來裝酸性、中性與氧化性溶液,不能裝鹼性溶液如NaOH等。
鹼性滴定管又稱無塞滴定管,它的下端有一根橡皮管,中間有一個玻璃珠,用來控制溶液的流速,它用來裝鹼性溶液與無氧化性溶液。
4、滴定管的使用:
(1)、使用前的準備
①洗滌:自來水→洗液→自來水→蒸餾水
②塗凡士林活塞的大頭表面和活塞槽小頭的內壁
③檢漏:將滴定管內裝水至最高標線,夾在滴定管夾上放置2分鐘
酸式滴定管用濾紙檢查活塞兩端和管夾是否有水滲出,然後將活塞旋轉180°,再檢查一次。
鹼式滴定管,放置2分鐘,如果漏水應更換橡皮管或大小合適的玻璃珠。
④潤洗:為保證滴定管內的標準溶液不被稀釋,應先用標準溶液洗滌滴定管3次,每次。
⑤裝液:左手拿滴定管,使滴定管傾斜,右手拿試劑瓶往滴定管中倒溶液,直至充滿零刻線以上。
⑥排氣泡:酸式滴定管尖嘴處有氣泡時,右手拿滴定管上部無刻度處,左手打開活塞,使溶液迅速沖走氣泡;鹼式滴定管有氣泡時,將橡皮塞向上彎曲,兩手指擠壓玻璃珠,使溶液從管尖噴出,排除氣泡。
⑦調零點:調整液面與零刻度線相平,初讀數為“0.00mL”
⑧讀數:
a.讀數時滴定管應豎直放置;
b.注入或放出溶液時,應靜置分鐘后再讀數;
c.初讀數最好為0.00mL;
d.無色或淺色溶液讀彎月面最低點,視線應與彎月面水平相切;
e.深色溶液應讀取液面上緣最高點;
f.讀取時要估讀一位。
(2)、滴定操作:將滴定管夾在右邊
①酸式滴定管:活塞柄向右,左手從滴定管後向右伸出,拇指在滴定管前,食指及中指在管后,三指平行的輕輕拿住活塞柄。注意:不要向外用力,以免推出活塞
②鹼式滴定管:左手拇指在前,食指在後,捏住橡皮管中玻璃珠的上方,使其與玻璃珠之間形成一條縫隙,溶液即可流出。
注意:不要捏玻璃珠下方的橡皮管,也不可使玻璃珠上下移動,否則空氣進入形成氣泡。
③邊滴邊搖瓶:滴定操作可在錐形瓶或燒杯內進行。在錐形瓶中進行滴定,用右手的拇指、食指和中指拿住錐形瓶,其餘兩指輔助在下側,使瓶底離滴定台高約,滴定管下端深入瓶口內約1cm。左手控制滴定速度,便滴加溶液,邊用右手搖動錐形瓶,邊滴邊搖配合好。
(3)滴定操作的注意事項:
①滴定時,最好每次都從0.00 mL開始。
②滴定時,左手不能離開旋塞,不能任溶液自流。
③搖瓶時,應轉動腕關節,使溶液向同一方向旋轉(左旋、右旋均可)。不能前後振動,以免溶液濺出。搖動還要有一定的速度,一定要使溶液旋轉出現一個漩渦,不能搖得太慢,影響化學反應的進行。
④滴定時,要注意觀察滴落點周圍顏色變化,不 要去看滴定管上的刻度變化。
⑤滴定速度控制方面
連續滴加:開始可稍快,呈“見滴成線”,這時為,即每秒滴左右。注意不能滴成“水線”,這樣,滴定速度太快。
間隔滴加:接近終點時,應改為一滴一滴的加入,即加一滴搖幾下,再加再搖。半滴滴加:最後是每加半滴,搖幾下錐形瓶,直至溶液出現明顯的顏色使一滴懸而不落,沿器壁流入瓶內,並用蒸餾水沖洗瓶頸內壁,再充分搖勻。
⑥半滴的控制和吹洗:
用酸管時,可輕輕轉動旋塞,使溶液懸掛在出口管嘴上,形成半滴,用錐形瓶內壁將其沾落,再用洗瓶吹洗。
對於鹼管,加上半滴溶液時,應先鬆開拇指和食指,將懸掛的半滴溶液沾在錐形瓶內壁上,再放開無名指和小指,這樣可避免出口管尖出現氣泡。
滴入半滴溶液時,也可採用傾斜錐形瓶的方法,將附於壁上的溶液涮至瓶中,這樣可以避免吹洗次數太多,造成被滴物過度稀釋。

容量瓶

容量瓶是常用的測量所能容納液體體積的量入式玻璃量器,主要用途是配製準確濃度的標準溶液或定量地稀釋溶液。常見的規格有
(1)檢驗瓶塞是否漏水;
(2)檢查標度刻線位置距離瓶口是否太近;
(3)固定瓶塞;
(4)洗滌:用洗滌劑水浸泡、自來水沖凈、蒸餾 水潤洗乾淨;
(5)配製溶液
(6)不宜長期保存試劑溶液;
(7)使用完畢立即用水沖洗乾淨。

指示劑


滴定反應需要靈敏的指示劑來指示反應的完成。指示劑在反應完成時,會迅速變成另一種顏色。這樣實驗者就可以根據指示劑的變色來確定反應的終止。
中和滴定的指示劑是有機弱酸或弱鹼,它們的變色範圍在等電點附近。如弱酸的變色(以HIn代表):
指示劑一般有兩種形態,兩種形態呈現不同的顏色。指示劑在變色範圍內呈現過渡色。有的指示劑有三種不同顏色的形態。
由於在變色範圍時會發生“突躍”現象,顏色會變得很迅速,只要1滴溶液就可以讓指示劑完全變色,因此選擇指示劑時,只需讓反應完成時的pH值落在突躍範圍內即可,不必苛求準確。
其他種類滴定的指示劑一般是與某種反應物有靈敏反應的物質。當反應物消耗完畢時,指示劑就會變色。甚至有些反應物也可以作為指示劑,如高錳酸鉀

操作


進行滴定時,應將滴定管垂直地夾在滴定管架上。
如使用的是酸管,左手無名指和小手指向手心彎曲,輕輕地貼著出口管,用其餘三指控制活塞的轉動。但應注意不要向外拉活塞以免推出活塞造成漏水;也不要過分往裡扣,以免造成活塞轉動困難,不能操作自如。
如使用的是鹼管,左手無名指及小手指夾住出口管,拇指與食指在玻璃珠所在部位往一旁(左右均可)捏乳膠管,使溶液從玻璃珠旁空隙處流出。注意:①不要用力捏玻璃珠,也不能使玻璃珠上下移動;②不要捏到玻璃珠下部的乳膠管;③停止滴定時,應先鬆開拇指和食指,最後再鬆開無名指和小指。
無論使用哪種滴定管,都必須掌握下面三種加液方法:①逐滴連續滴加;②只加一滴;③使液滴懸而未落,即加半滴。
滴定操作中應注意以下幾點:
⑴搖瓶時,應使溶液向同一方向作圓周運動(左右旋轉均可),但勿使瓶口接觸滴定管,溶液也不得濺出。
⑵滴定時,左手不能離開活塞任其自流。
⑶注意觀察溶液落點周圍溶液顏色的變化。
⑷開始時,應邊搖邊滴,滴定速度可稍快,但不能流成“水線”。接近終點時,應改為加一滴,搖幾下。最後,每加半滴溶液就搖動錐形瓶,直至溶液出現明顯的顏色變化。加半滴溶液的方法如下:微微轉動活塞,使溶液懸掛在出口管嘴上,形成半滴,用錐形瓶內壁將其沾落,再用洗瓶以少量蒸餾水吹洗瓶壁。用鹼管滴加半滴溶液時,應先鬆開拇指和食指,將懸掛的半滴溶液沾在錐形瓶內壁上,再放開無名指與小指。這樣可以避免出口管尖出現氣泡,使讀數造成誤差。
⑸每次滴定最好都從0.00開始(或從零附近的某一固定刻度線開始),這樣可以減小誤差。
(6)滴定結束后,滴定管內剩餘的溶液應棄去,不得將其倒回原瓶,以免沾污整瓶操作溶液。隨即洗凈滴定管,並用蒸餾水充滿全管,備用。

讀數


裝滿或放出溶液后,必須等分鐘,使附著在內壁的溶液流下來,再進行讀數。如果放出溶液的速度較慢(例如,滴定到最後階段,每次只加半滴溶液時),等分鐘即可讀數。每次讀數前要檢查一下管壁是否掛水珠,管尖是否有氣泡。
必須讀到小數點后第二位,即要求估計到0.01mL。注意,估計讀數時,應該考慮到刻度線本身的寬度。
讀取初讀數前,應將管尖懸掛著的溶液除去。滴定至終點時應立即關閉活塞,並注意不要使滴定管中的溶液有稍許流出,否則終讀數便包括流出的半滴液。因此,在讀取終讀數前,應注意檢查出口管尖是否懸掛溶液,如有,則此次讀數不能取用。