化学分析法
☆考点1:重量分析法的定义、特点及分类
1.定义
以质量为测定值的分析方法,习惯上称为重量分析法。重量分析法是称取一定重量的供试品,用适当的方法将被测组分与试样中其他组分分离,称定其重量,根据被测组分和供试品的重量以计算组分含量的定量方法。
2.特点
准确、精密、繁琐、费时,对低含量组分的测定误差较大。
重量分析法使用分析天平称量而获得分析结果,在分析过程中一般不需与基准物质进行比较,也没有容量器皿引起的误差,所以重量法准确度好,精密度高;但是重量法需经溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥或灼烧和称量等步骤,分析操作较繁,需时较长,对低含量组分的测定误差较大。
3.分类
由于供试品中被测组分的性质不同,采用的分离方法也不相同,重量分析法一般分为挥发法、萃取法和沉淀法等。
☆ 考点2:挥发法
挥发法是利用被测组分具有挥发性或将其转化成挥发性物质,称取挥发前后挥发组分的量,计算其含量。挥发法又分为直接挥发法和间接挥发法。
1.直接挥发法
直接挥发法是利用加热等方法使供试样品中的挥发性组分逸出,用适宜的吸收剂使其全部被吸收,从称量吸收剂的增重来计算该组分的含量方法。
例如:将一定量带有结晶水的固体,加热至适当温度,用高氯酸镁吸收逸出的水分,测定高氯酸镁增加的重量就是固体中结晶水的重量。又如,《中国药典》中炽灼残渣的测定是称取一定量被测药品,经过高温炽灼,除去有机质及挥发性物质后,称量剩下来的不挥发无机物,称为炽灼残渣。
2.间接挥发法
利用加热等方法使供试样品中某种挥发性组分挥发以后,称量其残渣,由样品所减少的重量测定该挥发组分的含量,这种方法称为间接挥发法。
例如:药物的干燥失重测定就属于间接挥发法。
☆ ☆☆考点3:沉淀法
1.基本原理
沉淀法是利用沉淀反应,将被测组分转化为难溶物,以沉淀形式从溶液中分离出来,并转化为称量形式,最后称定其重量进行测定的方法。
在试液中加入适当的沉淀剂,使被测组分沉淀出来,这样获得的沉淀称为沉淀形式。而沉淀形式经过滤、洗涤、烘干或灼烧后所得的物质形态,也就是最后供称量时物质的化学组成,称为称量形式。沉淀形式与称量形式可以相同,也可以不同。
例如:测定Mg2+时,加入沉淀剂后,最初得到的难溶物质MgNH4PO4是沉淀形式。MgNH4PO4经过滤、洗涤、烘干或灼烧后得到Mg2P2O7,是称量形式。他们之间前后发生了化学变化,组成改变了,所以沉淀形式与称量形式也就不相同了。但是,用BaSO4沉淀法测定Ba2+时,沉淀形式BaSO4在高温灼烧(1000℃)下,组成不发生变化,因此沉淀形式与称量形式相同。
2.操作步骤
取样→溶解→加沉淀剂使其沉淀→过滤→洗涤→干燥至恒重→称量→计算。
3.沉淀形式与称量形式
(1)对沉淀形式的要求
①沉淀的溶解度要小,才能保证被测组分沉淀完全。
②沉淀要纯净,尽量避免其他物质的沾污,这样才能根据沉淀的重量,获得被测组分准确的分析结果。
③沉淀易于过滤和洗涤,这样才便于操作,从而提高分析工作的效率,提高沉淀的纯度。
④沉淀应易于转化为称量形式。
(2)对称量形式的要求
①称量形式的组成应固定,必须严格符合一定的化学式,否则无法计算分析结果。
②化学稳定性要高,称量形式应不易吸收空气中的水分和二氧化碳,也不易被空气中的氧所氧化。
③称量形式的分子量要大,这样可使称量的物质质量较大,从而减小称量误差,提高分析结果的准确度。
4.沉淀条件的选择
(1)晶形沉淀的沉淀条件
①稀:沉淀反应在稀溶液中进行,并加入沉淀剂的稀溶液。
②搅:应在不断搅拌下,逐滴加入沉淀剂,主要是防止局部过浓现象,防止形成大量的晶核。
③热:沉淀作用在热溶液中进行,可以使沉淀的溶解度增加,降低相对过饱和度,有利于晶核成长为大颗粒晶体,减少杂质的吸附作用。
④陈化:沉淀反应完毕后,让初生的沉淀与母液一起放置一段时间,此过程叫陈化。陈化的目的是使小晶体消失,大晶粒不断长大。
(2)无定形沉淀的沉淀条件
①浓:沉淀反应应在较浓的溶液中进行,加入沉淀剂的速度也可以适当加快,这样得到的沉淀水量少,体积小,结构较紧密。
②热:沉淀作用应在热溶液中进行,可以防止胶体的生成,减少沉淀表面对杂质的吸附。
③电解质:溶液中应加入适当的电解质,以防止胶体溶液的生成;也能降低水合程度,使胶体微粒凝聚。
④不陈化:趁热过滤,不必陈化。否则无定形沉淀因放置会使已吸附的杂质难以洗去。
5.结果计算及应用
若称量形式与测定组分相同,称量形式的称量值为W,样品重为S,则含量百分率的计算式为:
含量(%)=W/S×100%
在很多情况下,称量形式的化学组成与被测组分的表示式不相同,则需将称量形式的量W换算成被测组分的量W'。
W'=WF,F=W'/W
式中,F为换算因数,或称化学因数,换算因数是待测组分的分子量(或原子量)与称量形式的分子量的比值。
在计算化学因数时,有时必须在待测组分的原子量或分子量和称量形式的分子量上乘以适当系数,使分子分母中所含欲测成分的原子数或分子数相等。如:
☆ ☆☆☆☆考点4:酸碱滴定法的基本原理
1.强酸强碱的滴定
强酸和强碱相互滴定的滴定反应为:
以NaOH液(0.1000mol/L)滴定20.00ml HCl液(0.1000mol/L)为例,滴定曲线如下图:
滴定开始前 pH=1.00
滴入NaO液19.98ml时 pH=4.30
化学计量点时 pH=7.00
滴入NaOH液20.02ml时 pH=9.70
从滴定曲线可以看出:
(1)根据滴定突跃选择指示剂。滴定曲线显示,滴定突跃(在计量点附近突变的pH值范围)范围很大,为4.30~9.70,凡是变色范围全部或部分落在滴定突跃范围内的指示剂都可以用来指示终点,所以酸性指示剂(甲基橙、甲基红)和碱性指示剂(酚酞)都可以用来指示强碱滴定强酸的滴定终点。
(2)选择滴定液的浓度。浓度大,突跃范围宽,指示剂选择范围广;但是,浓度太大,称样量也要加大,所以一般使用0.1mol/L浓度的滴度液。
2.强碱滴定弱酸
滴定反应为:
以NaOH液(0.1000moL/L)滴定20.00ml醋酸(HAc,0.1000mol/L)为例,滴定曲线如下图:
滴定开始前 pH=2.88
滴入NaOH 液19.98ml时 pH=7.75
化学计量点时 pH=8.73
滴入NaOH液20.02ml时 pH=9.70
从滴定曲线可以看出:
(1)只能选择碱性指示剂(酚酞或百里酚酞等),不能选用酸性范围内变色的指示剂(如甲基橙、甲基红等)。因为突跃范围较小,pH值在7.75~9.70之间;计量点在碱性区。
(2)弱酸被准确滴定的判决是C•Ka>10-8。因为Ka愈大,突跃范围愈大。而Ka<10-8时,已没有明显突跃,无法用指示剂来确定终点;另外,酸的浓度愈大,突跃范围也愈大。
3.强酸滴定弱碱
滴定反应为:
以HCl液(0.1000mol/L)滴定20.00mlNH3•H2O液(0.1000mol/L)为例,滴定曲线如下图:
滴定开始前 pH=11.12
滴入HCl 液19.98ml时 pH=6.24
化学计量点时 pH=5.27
滴入HCl液20.02ml时 pH=4.30
从滴定曲线可以看出:
(1)只能选择酸性指示剂(甲基橙或溴甲酚绿),不能选用碱性范围内变色的指示剂(酚酞)。
(2)弱碱被准确滴定的判决是C•Kb>10-8。
☆ ☆考点5:酸碱指示剂
1.指示剂的变色原理
酸碱指示剂是一些有机弱酸或弱碱,这些弱酸或弱碱与其共轭碱或酸具有不同的颜色。现以酚酞指示剂为例加以说明。
酚酞是一有机弱酸,其Ka=6×10-10,它在溶液中的离解平衡可用下式表示:
从离解平衡式可以看出,当溶液由酸性变化到碱性,平衡向右方移动,酚酞由酸式色转变为碱式色,溶液由无色变为红色;反之,由红色变为无色。
现以弱酸性指示剂为例说明指示剂的变色与溶液中pH值之间的关系。如前所述,弱酸性指示剂在溶液中的离解平衡可用下式表示为:
平衡时,则有
KIn为指示剂的离解平衡常数,称为指示剂常数。在一定温度下KIn为一个常数。上式可改写为
上式表明在一定酸度范围内[In-]和[HIn]的比值决定了溶液的颜色。而溶液的颜色是由指示剂常数KIn和溶液的酸度pH两个因素决定的。对一定指示剂在一定温度下KIn是一个常数。因此溶液的颜色就完全决定于溶液的pH值了。
溶液中指示剂颜色是两种不同颜色的混合色。当两种颜色的浓度之比是10或10以上时,我们只能看到浓度较大的那种颜色。一般认为,能够看到颜色变化的指示剂浓度比[In-]/[HIn]的范围是1/10~10。如果用溶液的pH值表示,则为
[H+]=10KIn pH=pKIn-1
pH=pKIn+1
由此可见,当pH值在pKIn-1以下时,溶液只显酸式的颜色;pH值在pKIn+1以上时,只显指示剂碱式的颜色。pH在pKIn-1到pKIn+1之间,我们才能看到指示剂的颜色变化情况。故指示剂的变色范围为
pH=pKIn±1
因此,指示剂的变色范围是两个pH单位。但实验测得的指示剂变色范围并不都是2个pH单位,而是略有上下,这是由于实验测得的指示剂变色范围是人目视确定的。人眼对不同颜色的敏感程度不同,观察到的变色范围也不同。
2.常用的酸碱指示剂
☆☆考点6:滴定液的配制和标定
《中国药典》采用间接法配制滴定液,即先配制成大致浓度的溶液,然后再用基准物标定,以确定滴定液的准确浓度。滴定液的浓度一般在0.01~1mol/L之间,最常使用的是0.1mol/L的浓度。
1.盐酸滴定液的配制和标定(以0.1mol/L盐酸滴定液为例)
(1)配制方法:取盐酸9.0ml,加水稀释至1000ml,即得。
(2)标定方法:基准物为无水碳酸钠,指示剂为甲基红-溴甲酚绿混合指示液,每1ml的盐酸滴定液(0.1mol/L)相当于5.30mg的无水碳酸钠。
2.硫酸滴定液的配制和标定(以0.05mol/L硫酸滴定液为例)
(1)配制方法:取硫酸3.0ml,缓缓注入适量水中,冷却至室温,加水稀释至1000ml,摇匀。
(2)标定方法:同盐酸滴定液。每1ml的硫酸滴定液(0.05mol/L)相当于5.30mg的无水碳酸钠。
3.氢氧化钠滴定液的配制和标定(以0.1mol/L氢氧化钠滴定液为例)
(1)配制方法:取澄清的氢氧化钠饱和溶液5.6ml,加新沸过的冷水1000ml,摇匀。
(2)标定方法:基准物为邻苯二甲酸氢钾,指示剂为酚酞指示液,每1ml的氢氧化钠滴定液(0.1mol/L)相当于20.42mg的邻苯二甲酸氢钾。
☆ 考点7:酸碱滴定法的应用
酸碱滴定法在药品检验中的应用十分广泛。常用的方法有直接滴定法、间接滴定法等。
1.直接滴定法
C•Ka>10-8的酸都可用碱滴定液滴定;C•Kb>10-8的碱都可用酸滴定液滴定。
2.间接滴定法
若药物难溶于水或有其他原因不宜采用直接滴定法时,可采用间接法测定,间接滴定法有剩余滴定法、置换滴定法等。
☆ ☆☆考点8:碘量法
碘量法是以碘作为氧化剂,或以碘化物(如碘化钾)作为还原剂进行滴定的方法。碘量法根据滴定的方式不同分为直接碘量法和间接碘量法,间接碘量法又分为置换碘量法和剩余碘量法两种。
1.直接碘量法
直接碘量法是用碘滴定液直接滴定的方法。用于测定具有较强还原性的药物,如维生素C、青霉素类药物等。I2作为氧化剂氧化被测定的药物,本身被还原为I-。
I2+2e 2I-
直接碘量法只能在酸性、中性或弱碱性溶液中进行,如果溶液pH>9,可发生副反应。
直接碘量法可用淀粉指示剂指示终点。淀粉遇碘显蓝色,反应极为灵敏。化学计量点稍后,溶液中有多余的碘,与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。直接碘量法还可以利用碘自身的颜色指示终点,化学计量点后,溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。
被滴定样品:还原性物质(维生素C、青霉素类)
滴定液:碘
滴定介质:水
滴定条件:酸性、中性、弱碱性
指示剂:淀粉或碘自身
终点:无色→蓝色
2.剩余碘量法
剩余碘量法是在供试品中先加入一定量、过量的碘滴定液,待I2与测定组分反应完全后,再用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘,根据与药物作用的碘的量来计算药物含量的方法。
使用剩余碘量法时,淀粉指示剂应在近终点时加入,因为当溶液中有大量碘存在时,碘可被吸附在淀粉表面,影响终点的正确判断。
被滴定样品:还原性物质(葡萄糖)
滴定液:碘、硫代硫酸钠
滴定介质:水
滴定条件:酸性
指示剂:淀粉(近终点时加入)
终点:蓝色→无色
注意:在碘瓶中操作;做空白试验。
3.置换碘量法
置换碘量法主要用于强氧化剂的测定,如K2Cr2O7、H2O2、CuSO4等。在供试品溶液中加入碘化钾,氧化剂将碘化钾氧化成碘,碘再用硫代硫酸钠滴定,用淀粉作指示剂。滴定反应为:
2I--2e I2
I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6
被滴定样品:强氧化性物质(KI过量)
滴定液:硫代硫酸钠
滴定介质:水
滴定条件:酸性
指示剂:淀粉或碘自身
终点:蓝色→无色
注意:在碘瓶中操作;做空白试验。
4.滴定液的配制和标定
(1)碘滴定液配制:称取13.0g碘,加碘化钾36g与水50ml溶解后,加盐酸3滴与水适量使成1000ml,摇匀,用垂熔玻璃漏斗过滤,即得。
标定:基准物为三氧化二砷,每1ml的碘滴定液(0.1mol/L)相当于4.946mg的三氧化二砷。
注意:碘滴定液的浓度是以I计算的。
(2)硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)配制:称取硫代硫酸钠26g,与无水碳酸钠0.20g,加新沸过的冷水适量使其溶解成1000ml,放置1个月后,滤过,即得。
标定:基准物为重铬酸钾每1ml硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)相当于4.903mg的重铬酸钾。
☆ ☆☆考点9:溴量法
1.基本原理
溴量法是以溴的氧化作用和溴代作用为基础的滴定法。
由于溴溶液易挥发,浓度不稳定,难以操作,因此,配制溴酸钾和溴化钾的混合溶液(亦称溴液)代替溴溶液进行分析测定。滴定时先将上述混合液加到含被测物的酸性溶液中,KBrO3与KBr在酸性溶液中立即反应生成Br2,反应式为:
BrO3-+5Br-+6H+ 3Br2+3H2O
待生成的Br2与被测物反应完成后,向溶液中加入过量KI与剩余的Br2作用,置换出化学计量的I2:
Br2+2I- I2+2Br-
再用Na2S2O3滴定液滴定I2,以淀粉为指示剂,最后根据溴溶液的加入量和Na2S2O3滴定液用量计算被测物的含量。据上述实验过程可知,溴量法的实质是一种利用元素溴的化学反应和置换碘量法相结合的滴定分析法。
被滴定样品:芳香胺或酚类(氧化或溴代,如司可巴比妥钠)
滴定液:溴(溴酸钾和溴化钾混合液)、硫代硫酸钠
滴定介质:水
滴定条件:酸性
指示剂:淀粉(近终点时加入)
终点:蓝色→无色
注意:在碘瓶中操作;做空白试验。
2.滴定液的配制和标定
溴量法使用两种滴定液,一种是Na2S2O3滴定液,它的配制、标定与碘量法相同;另一种是Br2滴定液,通常是按KBrO3与KBr重量比为1:5配制的水溶液,Br2滴定液的浓度用置换碘量法标定。
3.应用
溴量法主要用来测定能和Br2发生溴代反应或能被溴氧化药物的含量。如司可巴比妥钠的含量测定、盐酸去氧肾上腺素的含量测定等。
☆ ☆☆☆考点10:铈量法
1.基本原理
铈量法是一种应用硫酸铈[Ce(SO4)2]作为滴定剂的氧化还原滴定法。Ce4+容易水解,所以铈量法要求在酸性溶液中进行。
Ce4+在酸性溶液与还原剂作用被还原为Ce3+:
Ce4++e Ce3+
根据滴定时消耗滴定剂的量计算药物的含量。
在酸性溶液中,Ce4+具有黄色,Ce3+为无色。当滴定无色样品时,可利用Ce4+本身的黄色指示终点,但灵敏度不高。《中国药典》使用邻二氮菲指示液指示终点。邻二氮菲指示液是取硫酸亚铁适量,加水溶解后加硫酸和邻二氮菲摇匀,即得。邻二氮菲和亚铁离子的配合物为红色,化学计量点后,指示剂中Fe2+被氧化成Fe3+,生成邻二氮菲铁,显淡蓝色而指示终点。使用邻二氮菲指示剂,要求测定组分的还原性比指示剂强,这样才能使被测组分被滴定剂氧化完全后,指示剂才被氧化。
被滴定样品:还原性物质(硫酸亚铁片)
滴定液:硫酸铈Ce4+
滴定介质:水
滴定条件:酸性
指示剂:邻二氮菲
终点:深红色(邻二氮菲亚铁)→淡蓝色(邻二氮菲铁)
2.滴定液的配制和标定
《中国药典》使用硫酸铈[Ce(SO4)2•4H2O]作为滴定剂。配制方法为:取硫酸铈42g,加含有硫酸28ml的水500ml,加热溶解后,放冷,加水使成1000ml,摇匀。
硫酸铈滴定液使用基准三氧化二砷标定。方法为:取在105℃干燥至恒重的基准三氧化二砷0.15g,精密称定,加氢氧化钠滴定液(1mol/L)10ml,微热使溶解,加水50ml、盐酸25ml、一氯化碘试液5ml与邻二氮菲指示液2滴,用本液滴定至近终点时,加热至50℃,继续滴定至溶液由浅红色转变为淡绿色。每1ml硫酸铈滴定液(0.1mol/L)相当于4.946mg的三氧化二砷。根据本液的消耗量与三氧化二砷的取用量,计算浓度,即得。
3.应用
《中国药典》采用铈量法测定葡萄糖酸亚铁及其制剂,以及硫酸亚铁片的含量。
☆ ☆☆考点11:亚硝酸钠滴定法
1.基本原理
亚硝酸钠滴定法是利用亚硝酸钠在盐酸存在下可与具有芳伯氨基的化合物发生重氮化反应,定量生成重氮盐,根据滴定时消耗亚硝酸钠的量来计算药物含量的方法。滴定反应如下:
Ar-NH2+NaNO2+2HCl→Ar-N2+Cl-+NaCl+2H2O
本法受滴定条件的影响很大,主要的滴定条件有:
(1)加入过量的盐酸:加入过量的盐酸可加快反应的速度,重氮盐在酸性溶液中稳定,同时可防止偶氮氨基化合物的形成。
(2)在室温(10~30℃)条件下滴定:温度太高,可使亚硝酸逸失;温度过低,反应的速度太慢。
(3)滴定时加入KBr 2g,作为催化剂,以加快滴定反应的速度。
(4)滴定的方式:滴定时要将滴定管尖端插入液面下约2/3处,一次将大部分亚硝酸钠在搅拌下迅速加入,在近终点时,将滴定管尖端提出液面,用少量水淋洗尖端,再缓缓滴定。将滴定管尖端插入液面下滴定是避免HNO3的逸失。近终点时,药物浓度极稀,滴定反应的速度变慢,所以应缓缓滴定。
(5)指示终点的方法:《中国药典》采用永停滴定法指示终点。终点前,溶液中无亚硝酸,线路无电流通过,化学计量点后,溶液中有微量亚硝酸存在,电极即起氧化还原反应,电路中有电流通过,使电流计指针突然偏转,不再回复,即为终点。还可以使用外指示剂法指示终点。常用碘化钾-淀粉糊剂或试纸。使用时将糊剂在白瓷板上铺为薄层,用细玻璃棒蘸取少许测定液划过,若已到终点,溶液中有亚硝酸存在,亚硝酸可氧化I-成I2,与淀粉作用显蓝色。若划过后立即显蓝色即为终点。
2.滴定液的配制与标定
配制:取亚硝酸钠7.2g,加无水碳酸钠(Na2CO3)0.10g,加水适量使溶解成1000ml,摇匀。
标定:取在120℃干燥至恒重的基准对氨基苯磺酸约0.5g,精密称定,加水30ml与浓氨试液3ml,溶解后,加盐酸(1→2)20ml,搅拌,在30℃以下用本液迅速滴定,滴定时将滴定管尖端插入液面下约2/3处,随滴随搅拌;至近终点时,将滴定管尖端提出液面,用少量水淋洗尖端,洗液并入溶液中,继续缓缓滴定,用永停法指示终点。每1ml亚硝酸钠滴定液相当于17.32mg的对氨基苯磺酸。根据本液的消耗量与对氨基苯磺酸的取用量,算出本液的浓度,即得。
☆ ☆☆☆☆考点12:非水溶液滴定法
1.定义
在非水溶剂中进行的滴定分析称为非水滴定法。
目的是提高弱碱的碱度或弱酸的酸度,使在水中不能滴定的反应顺利进行;增大有机化合物的溶解性。
药物分析中的非水滴定指非水酸碱滴定。
2.溶剂的分类
(1)质子溶剂。能给出质子或接受质子的溶剂,称为质子溶剂。质子溶剂分为酸性溶剂、碱性溶剂和两性溶剂。
①酸性溶剂。给出质子能力较强的溶剂称为酸性溶剂。如冰醋酸、丙酸等是常用的酸性溶剂。酸性溶剂适于作为滴定弱碱性物质的介质。
②碱性溶剂。接受质子能力较强的溶剂称为碱性溶剂。如乙二胺、液氨、乙醇胺等是常用的碱性溶剂。碱性溶剂适于作为滴定弱酸性物质的介质。
③两性溶剂。既能接受质子又能给出质子的溶剂称为两性溶剂。当溶质是较强的酸时,这种溶剂显碱性;当溶质是较强的碱时,这种溶剂显酸性。醇类一般属于两性溶剂,如甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等。两性溶剂适于作为滴定不太弱的酸、碱的介质。
(2)无质子溶剂。分子中无转移性质子的溶剂称为无质子溶剂。这类溶剂可分为偶极亲质子溶剂和惰性溶剂。
①偶极亲质子溶剂。分子中无转移性质子,与水比较几乎无酸性,亦无两性特征,但却有较弱的接受质子的倾向和程度不同的成氢键能力,如酰胺类、酮类、腈类、二甲亚砜、吡啶等。其中二甲基甲酰胺、吡啶等碱性较明显,成氢键的能力亦较强。这类溶剂适于作弱酸性或某些混合物的滴定介质。
②惰性溶剂。溶剂分子不参与酸碱反应,也无形成氢键能力的一类溶剂称为惰性溶剂。常用的惰性溶剂有苯、氯仿、二氧六环等。惰性溶剂常与质子溶剂混合使用,可以改善样品的溶解性能,增大滴定突跃。
3.溶剂的性质
(1)溶剂的离解性。常用的非水溶剂中,只有惰性溶剂不能离解,其他溶剂均有不同程度的离解。
(2)溶剂的酸碱性。溶剂的酸碱性可影响溶质的酸碱强度。
(3)溶剂的介电常数。根据库仑定律,溶液中两个带相反电荷的离子间的静电吸引力f与溶剂的介电常数ε成反比,即溶质在介电常数大的溶剂中离解所需要的能量小,有利于离子对的离解,增强了酸的强度。因此,极性强的溶剂介电常数大,溶质在介电常数较大的溶剂中较易离解;极性弱的溶剂介电常数小,溶质在介电常数小的溶剂中较难离解,而多形成离子对。
4.均化效应和区分效应
(1)均化效应(又叫拉平效应)。将不同强度的酸(或碱)拉平到同一强度水平的效应。具有均化效应的溶剂叫均化性溶剂。水能调平各种矿酸(高氯酸、盐酸和硫酸),即在水溶液中各种矿酸的酸强度相等,均为H3O+的强度水平。水是各种矿酸的均化性溶剂。
(2)区分效应。能区分酸(或碱)强度的效应叫做区分效应。醋酸能区分各种矿酸的酸强度,例如在醋酸中高氯酸比盐酸和硫酸的酸性强,醋酸是矿酸的区分性溶剂。
5.非水碱量法
在非水溶液中测定弱碱含量的滴定法叫非水碱量法。
(1)基本原理:一些弱碱在水中不能顺利的被滴定,但在酸性介质(如冰醋酸)中相对碱度被提高,滴定突跃明显,而能顺利滴定。
被滴定物质:弱碱及其盐
滴定介质:冰醋酸(Kb>10-10)或冰醋酸-醋酐(Kb<10-10)
滴定液:高氯酸
指示剂:结晶紫或电位法
①做空白试验;②氢卤酸盐的滴定事先加入醋酸汞;③市售冰醋酸含有水分,影响滴定,应加入计算量的醋酐。
(2)滴定液的配制与标定:《中国药典》使用高氯酸的冰醋酸溶液作为滴定液(0.1mol/L)。
配制:用无水冰醋酸作溶剂,加入高氯酸,缓缓加入计算量的醋酐(除水)。
标定:基准物为邻苯二甲酸氢钾,在无水冰醋酸中标定,以结晶紫为指示剂。同时做空白试验。
滴定样品与标定高氯酸时的温差>10℃时,应重新标定。
6.非水酸量法
在非水溶液中测定弱酸含量的滴定法叫非水酸量法。
被滴定物质:弱酸及其盐
滴定介质:乙二胺或二甲基甲酰胺(DMF)
滴定液:甲醇钠
指示剂:溴麝香草酚蓝或电位法
甲醇钠(0.1 mol/L)滴定液的配制:采用无水甲醇和金属钠制得,以无水苯为溶剂。
甲醇钠(0.1mol/L)滴定液的标定:基准物为苯甲酸,以无水甲醇为介质,麝香草酚蓝为指示剂。同时做空白试验。
☆ ☆☆☆考点13:沉淀滴定法
1.定义及分类
沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一类滴定分析法。
利用硝酸银(AgNO3)为滴定液的沉淀滴定法称为银量法。
银量法按所用指示剂的不同,分为铬酸钾法、铁铵矾指示剂法和吸附指示剂法。
2.铬酸钾法
(1)基本原理:铬酸钾法是用铬酸钾(K2CrO4)作指示剂,在中性溶液中,用硝酸银滴定液滴定氯化物或溴化物的方法。
被滴定物质:氯化物或溴化物
滴定液:硝酸银(AgNO3)
滴定介质:水
滴定条件:中性
指示剂:铬酸钾
终点:砖红色沉淀(Ag2CrO4↓)
(2)滴定条件
①指示剂的用量要适当。过大(或过小)会使滴定终点提前(或推后)到达产生较大误差。一般在25~50ml中加入5%K2CrO4 1ml即可。
②溶液的酸度不能过高或过低。最佳pH值是6.5~10.5。
③滴定时应剧烈振摇。防止AgCl胶体沉淀吸附Cl-。
④不宜测定I-和SCN-。因为AgI和AgSCN沉淀能强烈吸附I-和SCN-,误差很大。
3.铁铵矾指示剂法
(1)基本原理:用NH4SCN(或KSCN)为滴定液,以硫酸铁铵为指示剂,在硝酸酸性溶液中测定Ag+的银量法称为铁铵钒指示剂法。
被滴定物质:Ag+
滴定液:NH4SCN(或KSCN)
滴定介质:水
滴定条件:硝酸酸性
指示剂:硫酸铁铵
终点:红色[Fe(SCN)]2+
(2)注意事项:用剩余滴定法测定Cl-时,要注意沉淀的转化。
避免沉淀转化的措施:
①过滤:加入过量硝酸银滴定液后,滤除生成的AgCl沉淀。
②加入硝基苯或邻苯二甲酸二丁酯等有机溶剂。
③利用高浓度的Fe3+作指示剂。
4.吸附指示剂法
(1)基本原理:用硝酸银滴定液滴定、吸附指示剂确定终点的方法称为吸附指示剂法。吸附指示剂是一类有机染料,其阴离子在溶液中容易被带正电荷的胶状沉淀所吸附并且在吸附后结构变形而引起颜色的变化,从而指示终点。
被滴定物质:卤素
滴定液:硝酸银
滴定介质:水
滴定条件:硝酸酸性;淀粉、糊精
指示剂:吸附指示剂(荧光黄-Cl-;曙红-Br-)
(2)滴定条件
①滴定中要保持胶体状态,必要时加入保护胶体,如淀粉、糊精等。
②胶体颗粒对指示剂阴离子的吸附力应略小于对被测离子的吸附力。应根据被测离子来选择指示剂。吸附力的大小次序是:I->二甲基二碘荧光黄>Br->曙红>Cl->荧光黄。
因此,在测定Cl-时只能选用荧光黄,测Br-时可选用曙红为指示剂。
③溶液的pH应适当。
(3)滴定液的配制和标定
①硝酸银滴定液(0.1mol/L)配制:取硝酸银加水适量制成。
标定:基准物为氯化钠,荧光黄为指示剂,加入糊精形成保护胶体,终点黄绿色到微红色。
②硫氰酸铵滴定液(0.1mol/L)配制:取硫氰酸铵加水适量制成。
标定:用硝酸银滴定液(0.1mol/L)标定,硫酸铁铵为指示剂。
☆ ☆☆考点14:配位滴定法
1.基本原理
配位滴定法是以配位反应为基础的滴定分析方法。通常指以乙二胺四乙酸(EDTA)为滴定剂,金属指示剂(常用铬黑T)指示终点,滴定金属离子的方法,故又叫做EDTA滴定法。
被滴定物质:金属离子(葡萄糖酸钙、硫酸锌、氢氧化铝)
滴定液:EDTA(乙二胺四乙酸)
滴定介质:水
滴定条件:缓冲溶液
指示剂:铬黑T、钙紫红素、二甲酚橙
EDTA与金属离子配位反应的特点是:①EDTA几乎能与所有的金属离子形成配位化合物,且绝大多数化合物都相当稳定;②EDTA与金属离子的配位比均是1:1的关系;③EDTA与金属离子的配位化合物大多数都易溶于水,能在水中滴定;④EDTA与金属离子的配位化合物大多是无色的,只有极少数例外。
EDTA与金属离子的稳定性受副反应的影响,主要有:①配位剂的副反应系数;②金属离子M的副反应系数;③配合物MY的副反应系数。
2.滴定液的配制与标定
(1)乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)配制:取乙二胺四醋酸二钠加水适量制成。标定:基准物为氧化锌,在氨-氯化铵缓冲液中,铬黑T作指示剂,终点由紫色变为纯蓝色。
(2)锌滴定液(0.05mol/L)配制:取硫酸锌,加稀盐酸与水适量制成。标定:用乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)标定,在NH3-NH4Cl缓冲液中,以铬黑T为指示剂。
3.应用
(1)直接滴定法:例如,葡萄糖酸钙的含量测定:用乙二胺四醋酸二钠滴定液滴定,钙紫红素作指示剂(Ca2+和铬黑T的配合物不够稳定)。
再如,硫酸锌的含量测定:用乙二胺四醋酸二钠滴定液滴定,铬黑T作指示剂。
(2)间接滴定法:有些金属离子与EDTA的配合反应慢,不宜直接滴定,可采用剩余滴定法。例如,氢氧化铝的含量测定:采用乙二胺四醋酸二钠滴定液和锌滴定液、以二甲酚橙为指示剂(Al3+与EDTA配位反应速度慢,且Al3+对二甲酚橙有封闭作用)。