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摘要:分析化学中的四大滴定方法分别为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原法、沉淀滴定四大类。通过对四类滴定方法进行学习,对其考察对象、滴定突跃的影响因素、指示剂的作用原理进行比较分析,以期对分析化学中的四大滴定有一个更加深刻的了解。
关键词:考察对象;滴定突跃的影响因素;指示剂
前言
分析化学是医学院校医学检验、卫生检验与检疫、卫生监督、药学等专业重要的专业基础课程。分析化学主要包括化学分析与仪器分析,化学分析内容中占较大比重的是四大滴定(即:酸碱滴定,沉淀滴定,配位滴定,氧化还原滴定)的学习。四大滴定的学习一直是极大多数医学生较难学的部分之一。作者通过多年的教学经验,从四大滴定的异同点展开梳理,便于更好的掌握四大滴定的学习与应用。滴定分析法是定量分析最重要的方法之一,滴定液的配制和标定是滴定分析的基础,需要正确使用分析天平或万分之一的电子天平、容量瓶和滴定操作。滴定液浓度常用物质的量浓度C和滴定度T来表示,其中滴定度在药物分析中极为常用。滴定分析法又称为容量分析法,是一种简便、快速和应用非常广泛的一种定量分析方法,在常量分析中有较高的准确度。目前一般实验室滴定分析主要采用的是人工滴定法,它是根据指示剂的颜色变化指示滴定终点。而滴定分析计算是根据在化学计量点时有关化学反应的计量关系进行的,物质的量之比等于化学反应系数之比(即核心是等物质的量相等的规则)是列式计算的关键。但对于间接滴定要根据多步化学反应的计量关系综合列式计算。计算时要特别注意各计算量的单位和有效数字位数的修约。
1四大滴定的共同特点
四大滴定基本上指的是常量分析,都是利用溶液间的反应,通过溶液(或沉淀)的变色来确定终点,然后根据各物质间的反应的比例关系,来计算出待测物质的含量。主要有以下几点:1、所有的滴定反应必须定量进行,且反应要进行得彻底,即进行程度一般要达到99.9﹪的反应物完全转变成生成物。2、反应式必须有一定的化学计量关系,计算比较简便。3、滴定曲线类似,都是以滴定液消耗的体积或百分含量作为横坐标,但是纵坐标所表示的含义各不相同。4、反应速度要快。5、能用简便的方法确定滴定终点(即一般都用合适的指示剂来确定终点)。6、滴定终点附近(即滴定剂不足0.1%和过量0.1%时)均存在滴定反应的突跃范围,均是利用滴定曲线的突跃,来提供选择指示剂的依据。7、根据滴定消耗的滴定液的体积计算得出待测物含量。
2考察对象
2.1酸碱滴定
酸碱滴定的根本是酸碱滴定反应。以酸碱平衡理论结合质子平衡建立体系平衡。通过研究溶液的pH的变化以及指示剂的选择来确定酸碱平衡终点。
2.2络合滴定
络合反应又被称为配位滴定。其反应的根本在于络合反应的滴定分析。主要通过研究EDTA与不同的金属离子建立的络合平衡,来研究配体浓度对各级络合物存在形式产生的影响。
2.3氧化还原滴定
氧化还原滴定分析法的基础是氧化还原反应。其实质是研究通过氧化还原反应引起的电极电势的改变。反应通过选择适当的滴定剂并建立氧化还原平衡,进而通过一系列的数据分析完成对被测物含量的进行测定。
2.4沉淀滴定
以沉淀反应为基础的沉淀滴定分析法通过体系建立的沉淀平衡,研究不同难溶物的溶度积,最终完成对被测物含量的测定。
3影响滴定突跃的因素
通过对四类滴定方法绘制滴定曲线,会发现不同的滴定曲线都存在一个急剧变化的过程,我们将这个急剧变化的过程称作滴定突跃,而其对应的突跃范围是选择指示剂的依据。不同的滴定分析方法中的滴定突跃受到不同因素的影响。
3.1酸碱滴定的影响因素
酸碱滴定中滴定突跃的大小受到溶液浓度与Ka的影响。当反应体系的酸碱浓度增大10倍时,pH变化范围增加约两个单位。而反应体系的Ka越大时,滴定突跃的范围也会相应的增大。
3.2络合滴定的影响因素
在络合滴定分析方法中,对滴定突跃产生影响的因素主要是金属离子浓度、条件稳定常数和滴定体系的酸度。分析EDTA与金属离子的滴定曲线会发现络合滴定的突跃范围与金属离子的浓度成正比,即金属离子浓度越大,络合滴定的突跃范围就越大。而条件稳定常数也与滴定突跃的范围成正比,相应的滴定突跃的范围随着条件稳定常数的增加而增大,另一个影响滴定突跃的重要因素是滴定体系的酸度,其与滴定突跃范围成反比。即随着体系酸度的增加,滴定的突跃范围随之变小。
3.3氧化还原的影响因素
氧化还原滴定的滴定突跃因其氧化还原反应的缘故,其突跃范围只受到参与氧化还原反应的两电对的电子转移数和电势差的影响,不受溶液浓度的影响。
3.4沉淀滴定的影响因素
沉淀滴定分析中对滴定范围产生影响的因素主要是溶液浓度和沉淀溶解度。反应体系中浓度越大,滴定突跃的范围也增大;沉淀的溶解度越大,滴定突跃的范围减小。
4指示剂的作用原理的差异性
4.1酸碱指示剂
酸碱滴定中选择指示剂常以有机弱酸或有机弱碱作为指示剂。其原理在于其酸式和共轭碱具有明显不同的颜色。随着溶液pH的改变,指示剂得失质子,酸碱结构对应转化,因而颜色发生变化,以此实现滴定终点的确定。
4.2络合指示剂
络合滴定分析中,选择能与金属离子生成有色络合物的显色剂作为滴定终点的指示剂,我们把这种显色剂成为金属离子指示剂。金属离子指示剂应具备与显色络合物明显不同的颜色、显色反应灵敏迅速、形成的络合物稳定性须适当、指示剂本身应比较稳定并且形成的显色络合物应溶于水。
4.3氧化还原指示剂
氧化还原滴定分析中选择的指示剂以氧化态与还原态的颜色不同为依据。通过在化学计量点前后,指示剂在氧化态与还原态之间的转换而发生的颜色变化,来确定滴定的终点。主要分为自身指示剂和专属指示剂两大类。
4.4沉淀指示剂
沉淀分析法中以卤元素为例。在银量法建立后,卤素离子的沉淀研究达到顶峰。而以此再展开的终点指示剂的选择主要分为三大类。①Mohr法:以K2CrO4为指示剂,指示剂的适用范围在中性或弱碱性溶液。②Volhard法:以铁铵矾作为指示剂,其中指示剂的适用范围于强酸溶液。③Fajans法:指示剂通过吸附在沉淀表面使得自身结构发生改变进而引起颜色转变来确定滴定终点。
5结束语
总之,要学好分析化学中的四大滴定分析的原理、方法及具体的应用等,四大滴定的共同点及不同点的比较学习有非常重要的意义。
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