又称滴定分析。是一种重要的定量分析方法,此法将一种已知浓度的试剂溶液滴加到被测物质的试液中,根据完成化学反应所消耗的试剂量来确定被测物质的量。容量分析所用的仪器简单,还具有方便、迅速、准确(可准确至0.1%)的优点,特别适用于常量组分测定和大批样品的例行分析。

外文名

analysis by measure

学科

化学

定义

一种重要的定量分析方法

正文

简史 

 容量分析是古老的分析方法,1729年法国C.J.日夫鲁瓦最早使用容量分析,用纯碳酸钾测定乙酸的浓度,他将乙酸逐滴加到一定量的碳酸钾溶液中,直到不再发生气泡为止。到了19世纪,由于成功地合成了各类指示剂,容量分析得到广泛的应用。

滴定反应 

 能用于容量分析的化学反应必须符合一定条件,其中最重要的是反应物间有确定的化学计量关系,以氢氧化钠滴定乙酸(AcOH,Ac为乙酰)为例;

AcOH+OH-─→AcO-+H2O

AcOH与NaOH按1:1的摩尔比反应,这就是反应的化学计量关系,它是计算的依据。当加入的NaOH与被测的AcOH的摩尔比正好是1:1的这一点称为化学计量点,也称等当点,滴定应当到此结束。但这时往往没有可被觉察的外部特征,于是,常常需要加入一种指示剂,它能在等当点附近发生颜色变化,以指示滴定终了,这一点称为滴定终点。因此,作容量分析时就必须要有适当的方法确定终点。为使测定准确,化学反应应该进行得比较完全。另外,化学反应的速率还必须足够快,否则就失去迅速的特点。

分类 

 酸碱滴定法  例如用氢氧化钠滴定乙酸以测定食醋的浓度(见酸碱滴定法):

AcOH+OH-─→AcO-+H2O

络合滴定法  例如用乙二胺四乙酸的二钠盐Na2H2Y(Y为乙二胺四乙酸根)为络合剂滴定 Ca2+和Mg2+(见络合滴定法),以测定水的硬度:

Ca2++H2Y2-─→CaY2-+2H+

氧化还原滴定法  例如用重铬酸钾K2Cr2O7滴定Fe2+(见氧化还原滴定法),以测定铁矿中的铁含量:

容量分析

沉淀滴定法  例如用硝酸银 AgNO3滴定Cl-(见沉淀滴定法),以测定针剂中NaCl的含量:

容量分析

非水滴定  对于不溶于水或在水溶液中反应进行得不完全的物质,在有机溶剂(如冰醋酸、乙醇)中常能够准确滴定(见非水滴定)。

以上都是目视滴定,即利用肉眼观察指示剂在等当点附近的颜色变化以确定终点。如果溶液有颜色或浑浊,或者滴定反应的完全度不高,就要用仪器来检测终点,即用仪器测定滴定过程中体系物理性质的变化来确定终点。例如测定电位、电导、光度的电位滴定(见电位分析法)、电导滴定(见电导分析法)、光度滴定。这些方法的优点是易于实现滴定自动化。

滴定方式 

 直接滴定  如果反应有确定的计量关系,完全度高,速度快,又有适当方法确定终点,最好采用直接滴定。

置换滴定  以K2Cr2O7与硫代硫酸钠Na2S2O3的反应为例:由于K2Cr2O7的氧化性较强,它不但能把S2O娫 氧化为S4O婇,还能将S2O娫 部分氧化为SO娸,这样反应就没有确定的计量关系,不能直接测定。如果在酸性的K2Cr2O7溶液中加入过量的KI,就可定量地置换出氧化性弱的I2:

容量分析

I2与S2O娫 反应时有确定的计量关系:

容量分析

就可以用 Na2S2O3 滴定置换出来的 I2,总的效果仍是Cr2O崻 氧化了S2O娫。

返滴定  盐酸HCL能与碳酸钙CaCO3反应:

CaCO3+2HCl─→CaCl2+CO2+H2O

但恰好加入反应所需的HCl时,CaCO3溶解不完全,因而不能直接滴定。如果先加入过量HCl,加热使CaCO3完全溶解,再用NaOH返滴定HCL,就可测定碳酸钙。

间接滴定  Ca2+在溶液中没有价态变化,不能用氧化还原滴定法直接滴定,如果经以下处理,就可以间接滴定:将Ca2+沉淀为CaC2O4:

容量分析

沉淀洗涤后溶于盐酸,生成H2C2O4,用高锰酸钾滴定。

置换滴定、返滴定、间接滴定的应用大大地扩大了容量分析的应用范围。

进行容量分析时,必须有标准溶液和容量仪器,如果试样中还含有别的能与试剂发生反应的物质,必须在滴定前除去(见隐蔽和解蔽)。

测定结果的计算  根据滴定中所用标准溶液的浓度和体积就可计算测定结果。以重铬酸钾法测定铁矿中的铁含量为例:试样为W克,K2Cr2O7溶液的浓度为Μ,消耗的K2Cr2O7溶液的体积为V毫升,根据Fe2+与Cr2O崻 按6:1摩尔比反应,则铁的含量为:

容量分析

式中A为铁的原子量。