非水溶液滴定法

非水溶液滴定法

非水溶液滴定法,質子傳遞反應為基礎的在水以外的溶劑中滴定的方法稱為非水溶液滴定法。

基本信息

溶劑的均化和區分效應

1.均化效應

常見的礦酸如高氯酸、鹽酸、硫酸、硝酸等,都是強酸,在水中存在著下列酸鹼平衡:

HClO4+H2O→←H3O++ClO4-

HCl+H2O→←H3O++Cl-

H2SO4+H2O→←H3O++HSO4-

HNO3+H2O→←H3O++NO3-

在水中,礦酸是強酸,水則是鹼。水接受了礦酸的質子而形成另一種酸——水合質子(H3O+);礦酸放出質子後則轉變成相應的共軛鹼(ClO4-、Cl-、HSO4-、NO3-等)。這一酸鹼反應向右進行得十分完全。即不論上述礦酸的酸度多強,溶於水後,其固有的酸強強度已不能表現出來,而統統都被均化到水合質子(H3O+)的強度水平,結果使它們的酸強度都相等。溶劑的這種均化作用叫均化效應或稱調平效應。具有均化效應的溶劑叫均化性溶劑。水是上述礦酸的均化性溶劑。

2.區分效應

但水不能調平鹽酸和醋酸,因為對醋酸來說,水的鹼性太弱,質子轉移反應很不完全,

HAc+H2O→←H3O++Ac-

溶液中存在大量的醋酸分子,而水合質子極少。由於鹽酸和醋酸在溶劑水中反應進行的程度不同,故顯示出二者酸強度的差別。這種能區分酸(鹼)強弱的作用叫區分效應。具有區分效應的溶劑稱為區分性溶劑。對於鹽酸和醋酸來說,水是一個很好的區分性溶劑。

3.舉例

例如,某一弱鹼B,在水中CKb<10-8,由於B的鹼性太弱,而溶劑H2O的酸性又不夠強,鹼B在水溶液中的質子轉移反應很不完全,即溶劑H2O對鹼B不能起均化作用,故不能被滴定。若更換酸性溶劑,將弱鹼B溶於冰醋酸中,其質子轉移反應向右可趨於完全:

B+HAc→←BH++Ac-

鹼B溶於冰醋酸後,其鹼強度已被均化到溶劑陰離子的鹼強度水平,因而可用高氯酸進行滴定:

HClO4+HAc→← H2Ac++ClO4-

B+HAc→←BH++Ac-

H2Ac++Ac-→←2HAc

整個過程中,溶劑(HAc)仍然起了傳遞質子的作用,而本身並無什麼變化。

溶劑的分類

(一)質子性溶劑

1.酸性溶劑 有機弱鹼在酸性溶劑中可顯著地增強其相對鹼度,最常用的酸性溶劑為冰乙酸(冰醋酸)。

2.鹼性溶劑 有機弱酸在鹼性溶劑中可顯著地增強其相對酸度,最常用的鹼性溶劑為二甲基甲醯胺。

3.兩性溶劑 兼有酸鹼兩種性能,最常用的為甲醇。

(二)非質子性溶劑(惰性溶劑) 這類溶劑沒有酸、鹼性,如苯、三氯甲烷。

四、鹼的滴定

(一)溶劑

冰醋酸是滴定弱鹼最常用的溶劑。

常用的一級和二級冰醋酸都含有少量的水分,而水的存在常影響滴定突躍,使指示劑變色不敏銳。除去水的方法是加入計算量的醋酐,使與水反應轉變為醋酸。

(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH

1 : 1

若一級冰醋酸含水量為0.2%,比重為1.05,除去1000ml冰醋酸中的水,應加比重1.08含量97.0%的醋酐的體積為:

1.08×1000×97.0%

C醋酐 = ————————- = 10.26mol/L

102.09

1.05×1000×0.2%

C水 = ———————— = 0.1165mol/L

18.02

C醋酐×V = C水×1000

V = C水×1000/ C醋酐 = 0.1165×1000/10.26 = 11.35ml

(二)滴定液的配製與標定

高氯酸滴定液

1.配製 間接法配製

2.標定 用基準鄰苯二甲酸氫鉀標定,以結晶紫指示液指示終點。

3.貯藏 置棕色玻瓶中,密閉保存。

4.校正

若滴定樣品與標定高氯酸滴定液時的溫度差別超過10℃,則應重新標定;若未超過10℃,則可根據下式將高氯酸滴定液的濃度加以校正。

N0

N1 = ————————

1+0.0011(t1-t0)

式中 0.0011為冰醋酸的膨脹係數;

t0為標定高氯酸滴定液時的溫度;

t1為滴定樣品時的溫度;

N0為t0時高氯酸滴定液的濃度;

N1為t1時高氯酸滴定液的濃度。

(三)指示劑

以冰醋酸作溶劑,用高氯酸滴定液滴定鹼時,最常用的指示劑為結晶紫,其酸式色為黃色,鹼式色為紫色,由鹼區到酸區的顏色變化有:紫、藍、藍綠、黃綠、黃。在滴定不同強度的鹼時,終點顏色變化不同。滴定較強鹼,應以藍色或藍綠色為終點;滴定較弱鹼,應以藍綠或綠色為終點。對於終點的判定,最好以電位滴定法作對照,以確定終點的顏色。並作空白試驗以減少滴定誤差。

(四)有機鹼的氫鹵酸鹽的滴定

由於有機鹼的氫鹵酸鹽(以B•HX代表)中的氫鹵酸HX在冰醋酸中酸性較強,不能直接用高氯酸滴定,而必須消除HX的干擾。通常多採用先加過量的醋酸汞冰醋酸溶液,使形成難電離的鹵化汞,而氫鹵酸鹽則轉變成可測定的醋酸鹽,然後再用高氯酸滴定,以結晶紫或其它適宜的指示劑指示終點。

2B•HX+Hg(Ac)2→2B•HAc+HgX2

B•HAc+HClO4→B•HClO4+HAc

酸的滴定(略)

注意事項

1.供試品如為氫鹵酸鹽,應在加入醋酸汞試液3~5ml,使生成難解離的鹵化汞,以消除氫鹵酸鹽在冰醋酸中生成氫鹵酸的干擾後,再進行滴定。

2.供試品如為磷酸鹽,可以直接滴定;硫酸鹽也可直接滴定,但滴定至其成為硫酸氫鹽為止。

3.供試品如為硝酸鹽時,因硝酸可使指示劑褪色,終點極難觀察,遇此情況應以電位滴定法指示終點為宜。

4.電位滴定時用玻璃電極為指示電極,飽和甘汞電極(玻璃套管內裝氯化鉀的飽和無水甲醇溶液)為參比電極。

5.玻璃儀器必須乾燥,試劑的含水量應在0.2%以下。

6.配製高氯酸滴定液時,應將高氯酸用冰醋酸稀釋後,在攪拌下,緩緩滴加醋酐(乙酸酐),量取高氯酸的量筒不得量取醋酐,因高氯酸與有機物接觸極易引起爆炸。

7.配製高氯酸滴定液時,若用於易乙醯化的供試品測定,必須測定本液的含水量(費休氏法),再用水或醋酐調節至本液的含水量為0.01~0.2%。

8.配製甲醇鈉滴定液時,應避免與空氣中的二氧化碳及水氣接觸,每次臨用前均應重新標定。

9.鹼滴定液滴定操作時,應在乾燥的恆溫條件下進行,不得有氨氣、二氧化碳和水氣。

10.若滴定樣品與標定高氯酸滴定液時的溫度差別超過10℃,則應重新標定;若未超過10℃,則可根據下式將高氯酸滴定液的濃度加以校正。

N0

N1 = ————————

1+0.0011(t1-t0)

式中 0.0011為冰醋酸的膨脹係數;

t0為標定高氯酸滴定液時的溫度;

t1為滴定樣品時的溫度;

N0為t0時高氯酸滴定液的濃度;

適用範圍

本法使用於測定有機鹼及其氫鹵酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽和有機酸鹽以及有機酸鹼金屬鹽類藥物的含量。也用於測定某些有機弱酸的含量。

允許差

本法的相對偏差不得超過0.3%

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