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水质滴定分析的原理与分类
一.滴定分析的定义
滴定分析就是将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液),滴加到被测物质的水样中, 然后根据所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止。然后根据标准溶液的浓度和用量,计算被测组分的含量。
由于这个测定过程是以测量标准溶液的体积为基础的,所以又叫容量分析。
滴定分析是水质化验中应用最广的一类化学分析方法,测定的相对误差为0.2%左右。
用于测定水中的常量组分,即被测组分的含量一般在1%以上,也可以测定微量组分。
二.滴定分析的条件
1. 反应必须定量进行
即反应按一定的化学反应方程式进行、没有副反应、而且进行完全(通常要求达到 99.9%左右)。
这是滴定分析的定量计算基础。
2. 反应能够迅速地完成
用于滴定分析的化学反应速度要足够的快,否则就难以确定反应终点。
对于速度较慢的反应,可以通过加热(高锰酸盐指数100 ℃)或加入催化剂(化学需氧量 硫酸银)等简易可行的办法,来加快其反应速度。
3. 有确定理论终点的简便方法
指示剂:酸碱指示剂、氧化还原指示剂、自身指示剂
4. 共存物不干扰滴定反应
滴定剂应只同被测组分发生反应,共存物可以通过控制反应条件或利用掩蔽剂等来消除共存离子的干扰(化学需氧量:硫酸汞消除氯离子的干扰)。
三. 滴定分析方式
1. 直接滴定
凡是能满足上述要求的化学反应,都可以直接用来进行滴定分析,即用标准溶液直接滴定待测组分。
直接滴定法简便、快捷,比较准确,是滴定分析中最常用和最基本的滴定方式。
例如:以氢氧化钠标准溶液滴定盐酸
用重铭酸钾标准溶液滴定亚铁化合物
2. 返滴定
当化学反应较慢或反应物是固体加入标准溶液后,滴定反应难以立即反应完全时,可釆用返滴定法。
此时可先加入过量滴定剂,待反应完成后,再用另一种标准溶液滴定先前加入的剩余滴定剂。
例如:用盐酸滴定固体碳酸钙,可先加入过量盐酸标准溶液,然后用氢氧化钠标准溶液返滴定过剩的酸,通过计算可求出固体碳酸钙纯度。
高锰酸盐指数也是。
3. 置换滴定
有些被测组分不能直接滴定时,
可以通过它与另一种物质起反应,置换出一定量能被滴定的物质来,
然后再用适当的滴定剂滴定被置换岀物质的量。
然后通过计算求岀被测组分。
例如用硫代硫酸钠不能直接滴定重铭酸钾,而采用碘量法。
4. 间接滴定
有些被测组分不能与滴定剂直接发生化学反应,但可以与另一种能与其它滴定剂产生化学反应,这时便可以采用间接滴定法。
例如Ca2+,即不能与酸、碱反应,也不能用氧化剂 或还原剂直接滴定。此时可先将Ca2+沉淀成CaC2O4,过滤后用硫酸使其溶解,便得到与 Ca2+有计量关系的C2O42-了。用高锰酸钾滴定C2O42- ,便可以间接求取Ca2+的含量了:
四.理论终点和滴定终点
在滴定过程中,当滴加的标准溶液与被测组分按化学计量反应完全时,称为理论终点。
为了准确地指示反应终点,就要借助于指示剂了:
利用指示剂在反应终点到达时的颜色变化,以便及时停止滴定,把指示剂变色时(此时 停止滴定)的“终点”称为滴定终点。
由于指示剂并不一定都能恰好在理论终点时变色,而可能是稍稍提前或滞后一点变色,这就产生了误差,这种误差叫滴定误差,即滴定终点与理论终点之间的差异。