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三羟甲基氨基甲烷[77-86-1]替代碳酸钠滴定标定酸浓度研究

摘要:以国标GB601-2002 为依据, 改进了减量法的称样模式, 验证了三羚甲基氨基甲烷( TRIS) 替代国标基准物碳酸钠的可行性和优越性, 同时用滴定仪代替手工滴定, 用电位突跃替代指示剂判断终点, 摸索了自动电位滴定法标定酸标准溶液的适宜控制参数。试验表明, 用三羟甲基氨基甲烷和碳酸钠作基准试剂, 分别以自动电位滴定法与国标手工滴定指示剂法标定酸标准溶液的结果均具有较好的一致性。

关键词:三羟甲基氨基甲烷;碳酸钠;自动电位滴定;手工滴定

容量分析均需大量用到不同种类不同浓度酸标准溶液.其制备目前均是依据GB601-2002Na2CO3作基准试剂以手工滴定和指示剂变色的方式进行标定。虽然碳酸钠高纯试剂易得,价格也较便宜,但作为基准物质碳酸钠易吸湿, 需在2 7 0 ℃ 以上干燥, 而且终点前须煮沸再冷却滴定以便变色敏锐。手工滴定通常一是要求参加标定的人员有较高的业务水平. 否则很难做到连续4次以上平行试验的精密度. 二是分析步骤较多,三是不同人之间读数与判色的差异难以完全消除容易造成比对分析误差; 同时唐松乔 等人通过实验认为标准给出的酸标准滴定溶液标定的终点颜色为暗红色`不符合采用混合指示剂利用其变色敏锐的目的. 在实际操作中很难得到一致的结果给标准滴定溶液的标定带来误差 。 现代自动滴定技术为准确标定标准溶液以及后续相关的化验分析提供了平台,不仅自动化而且智能化,我们依据GB601-2002对盐酸硫酸标定的要求.采用自动电位滴定仪运用等当点滴定方式代替人工滴定。

采用电位突跃替代指示剂变色判断滴定重点,从而省去了手工指示法终点前加热沸腾2min,冷却后再继续滴定的手续,并基于碳酸钠做基准物终点突跃较小,切终点附近有多个突越点的现象(终点前未加热所致),针对性地在DL50自动电位滴定仪及配套的复合PH电极上,摸索了标定酸标准溶液的适宜控制参数,同时采用文献【56】介绍的三羟甲基氨基甲烷替代碳酸钠标准物质后,获得电位突跃尖锐单一,两者基准物质标定结果相互吻合,由此摸索出了标定各种浓度盐酸和硫酸标准溶液的滴定条件,还改进了称量法的称样模式,提升了称量速度,便于设置滴定初始与缩短分析时间。自动电位滴定法标定的各类酸的标准溶液数据不仅与手工滴定指示法的结果吻合的好,而且体现了仪器分析操作简便,不必加热,平行性好的优势。

1.  实验步骤

手工滴定:称取约消耗代标定的硫酸或盐酸滴定液20-30ml的基准试剂TRIS110℃恒重)或无水碳酸钠(270-300℃横重),称准至0.0001g,溶于50-100ml水的250ml三角烧瓶中,加入10滴溴甲酚绿-甲基红指示剂,将代标定的酸溶液由绿色刚变为暗红色,煮沸2min,冷却后继续滴定至溶液刚好变色(呈浅灰色)。对大于0.1mol/L 的酸标准滴定溶液同时做空白试验。

自动电位滴定:将盛有基准无水碳酸钠或者TRIS水溶液的滴定杯固定于滴定台上,连接DG111-SCPH复合电极,设定合适的自动电位滴定仪的滴定参数后,启动滴定程序自动滴定至终点。(以消耗硫酸或盐酸滴定液20-30ml的量为宜),同时做空白试验。

2.   计算

HCL摩尔浓度或以1/2 H2SO4摩尔浓度由下式计算:

当基准物为Na2CO3时,待测酸标准溶液的浓度为C=m/(V1-V0)×0.05299,当基准物为TRIS时,代测酸标准溶液的浓度为C=m/(V1-V0)×0.1211,其中m为无水碳酸钠或者TRIS的质量,单位gV1为滴定时,消耗盐酸或者硫酸的体积,单位mlV0为空白试验消耗盐酸或者硫酸溶液的体积,单位为ml0.05299为与1.00ml盐酸或者硫酸标准溶液(CHCL )或(C1/2H2SO4=1.000mol/L相当的以克来表示的无水碳酸钠质量,g0.12114为与1.00ml盐酸或者硫酸标准溶液(CHCL )或(C1/2H2SO4=1.000mol/L相当的以克来表示的三羟甲基氨基甲烷的质量,单位为g

3.   结果与讨论

3.1手工法与仪器法结果的一致性

酸标定指示剂选择是以滴定剂化学计量点附近溶液发生PH突变为依据。而指示剂变色范围还受到浓度酸含量及基准物质量多少而差异。因此,一般指示剂法还须用电位法校准其终点颜色。笔者在自动电位滴定时,在碳酸钠基准物溶液中加入指示剂,观察指示剂变色点与电位突跃的吻合程度,发现在指示剂刚变略红时,电位滴定仪仍需发送两次0.02ml滴定液,才达到电位突跃点,与GB601手工滴定刚出现暗红色,加热沸腾2min返色后,冷却再滴定至重点消耗0.05ml左右的情况基本一致。如以TRIS为基准物,则变色点刚好与电位突跃点一致。自动电位滴定法标定的各类酸的标准溶液数据,与手工滴定指示剂法的结果吻合。由于减少了人为偏差,所使用的METTLER-TOLEDO公司生产的DL50电位滴定仪,满刻度最大允许误差小于0.3%,滴定精度达到0.001-0.0001ml(依滴定管体积而定),符合ISO8655-3的要求,远远小于手工滴定管分度值0.10-0.02ml,采用防扩散滴定头,克服了毛细管现象和避免了滴定剂的扩散,与手工非接触滴定有类似效果。重点附近滴定体积始终在0.01-0.02ml,也优于常规25-50ml酸式滴定管分刻度值0.05-0.10ml水准。还可在滴定计算参数中输入温度补偿体积公式,直接得出20℃时的标准溶液浓度值。同时,工作站的使用,可完整保留样品,滴定及数据处理的信息,便于优化滴定条件和标准化。详见表1.


3.2碳酸钠作基准物仪器法标定酸的不足及滴定参数的优化

碳酸钠作为基准物自动电位滴定法标定酸时,有两个化学计量点。由于Kb1/Kb2104,又有HCO3- 的缓冲作用,第一个突跃点不够明显(初始体积设置均通常大于第一个突跃点对应的消耗体积,第一个突跃点对应的消耗体积可忽略,见图1);第二个突跃点也因Kb2不够大,加上终点附近CO2饱和溶液不仅太高溶液酸度而且干扰终点判别。滴定参数设置要求较高,否则有时在第二个化学计量附近出现多个突跃点,相隔也紧0.04-0.06ml,增加了判别的难度,如图1所示。


余下内容请看第二辑......................................................................................

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