主题:【分享】电位滴定知识

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benny8254
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全自动电位滴定仪使用注意事项



一、滴定喷嘴会和滴定液产生扩散吗?有什么影响呢?
A) 如果喷嘴没有浸入滴定池的被测液内时,不会有扩散的现象。
B) 如果喷嘴浸入滴定池的被测液内时,滴定液与被测液之间会产生扩散现象。
C) 扩散的程度,滴定液与被测液的浓度差越大越容易产生扩散现象。但是,若喷嘴先端的毛细管部分因扩散所产生的液体存在时,该液体会抑制两者之间的扩散。
D) 常规的酸碱滴定,或氧化还原滴定,其滴定液与被测液的浓度都很低,且滴定时间也短时,其所产生的扩散几乎不会影响滴定的结果数据。


二、自动电位滴定仪的测量精度?
自动注入器的精度与滴定液-被滴定的关系,将会影响测量的精度。
A) 自动滴定注入器的精度;把吐出滴定液的喷嘴浸入被滴定液内的状态下滴定时,其精度为0.005~0.02mL左右。若把喷嘴不浸入被滴定液内时,其一滴约为0.01~0.05mL左右。所以说,滴定一滴(0.05mL)假设滴入与不滴入,其测量精度如如下;
(1) 滴定量为10mL时,其精度为±0.5%,(2) 滴定量为1mL时,其精度为±5%。
B) 滴定液-被滴定液的关系;
有许多组合的关系,以下仅对酸碱滴定为例进行说明;
(1) 若是使用如盐酸与苛性碱般的强酸与强碱水溶液的滴定时,因其反应速度极快,且其当量点也甚明确,故几乎无误差产生。
(2) 另一方面,如石油的中和值测量法的酸价滴定时,因其为非水滴定的酸碱滴定,故其反应速度甚慢,且当量也不明确。所以其测值的重现性比水溶液滴定的测值来的差。

三、应该采取多少的样品才够呢?
采取的样品量,能使滴定后的总量达到5~10mL为目标值。

四、何谓电位差?
把导电性的固体浸在溶液内,则其固体与地线之间会产生电位。此电位因固体与溶液的各别形状的不同而异。
若此固体为电极时,我们将可取得单极电极的电位。另外,氯化汞与氯化银之间的电位极为稳定,且其时常的重现性极佳。所以测量氯化汞,与氯化银或硫酸汞等为基准电极(称为比较电极)和其他电极(指示电极)的电位值称为电位差。
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自动电位滴定仪的原理
自动电位滴定仪适用于一般以电位为检测指标的容量分析,可做为青霉素检测的专用仪器。
    自动电位滴定仪的检测原理:采用柱塞式滴定方法,由单片机控制柱塞的滴定过程,采集电极的动态信号。在滴定过程中,滴定池内溶液产生不同的电位变化,当△E/△V的电位变化大于门限值后为等当点值,满足设定条件,仪器转到制停程序,停止滴定并给出测定结果
    自动电位滴定仪工作原理:通过测量电极电位变化,来测量离子浓度。首先选用适当的指示电极和参比电极,与被测溶液组成一个工作电池,然后加入滴定剂。在滴定过程中,由于发生化学反应,被测离子的浓度不断发生变化,因而指示电极的电位随之变化。在滴定终点附近,被测离子的浓度发生突变,引起电极电位的突跃,因此根据电极电位的突跃可确定滴定终点,并给出测定结果。
    使用自动电位滴定仪使滴定结果更准确操作简便,自动化程度高,具有动态进给和定量,可判别多个等当点。
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电位滴定法的原理
电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法,和直接电位法相比,电位滴定法不需要准确的测量电极电位值,因此,温度、液体接界电位的影响并不重要,其准确度优于直接电拉法,普通滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点,如果待测溶液有颜色或浑浊时,终点的指示就比较困难,或者根本找不到合适的指示剂。电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后,滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级,引起电位的突跃,被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。

  使用不同的指示电极,电位滴定法可以进行酸碱滴定,氧化还原滴定,配合滴定和沉淀滴定。酸碱滴定时使用PH玻璃电极为指示电极,在氧化还原滴定中,可以从铂电极作指示电极。在配合滴定中,若用EDTA作滴定剂,可以用汞电极作指示电极,在沉淀滴定中,若用硝酸银滴定卤素离子,可以用银电极作指示电极。在滴定过程中,随着滴定剂的不断加入,电极电位E不断发生变化,电极电位发生突跃时,说明滴定到达终点。用微分曲线比普通滴定曲线更容易确定滴定终点。

  如果使用自动电位滴定仪,在滴定过程中可以自动绘出滴定曲线,自动找出滴定终点,自动给出体积,滴定快捷方便。

  进行电位滴定时,被测溶液中插入一个参比电极,一个指示电极组成工作电池。随着滴定剂的加入,由于发生化学反应,被测离子浓度不断变化,指示电极的电位也相应地变化。在等当点附近发生电位的突跃。因此测量工作电池电动势的变化,可确定滴定终点。

  电位滴定的基本仪器装置包括滴定管、滴定池、指示电极、参比电极、搅拌器,测电动势的仪器。

  电位滴定法是如何确定滴定终点的呢?用绘制电位确定曲线的方法。

  电位滴定曲线即是随着滴定的进行,电极电位值(电池电动势)E对标准溶液的加入体积V作图的图形。

  根据作图的方法不同,电位滴定曲线有三种类型,E-V曲线,普通电位滴定曲线,拐点e即为等当点。

  拐点的确定:作两条与滴定曲线相切的45°倾斜的直线,等分线与曲线的交点即是拐点。

  Ee为等当点电位。

  Ve为等当点所需加的标准溶液的体积。

  电位突跃范围和斜率越大,分析误差就越小。

  曲线,一次微商曲线,一阶导数曲线。

  曲线峰顶e点即为等当点,(作图时需先求出)

  用相邻两次的E,V值求:

  。

  =0时为等当点

  式中的V1、V2为 值的计算值。

  特点和应用:

  电位滴定法比起用指示剂的容量分析法有许多优越的地方,首先可用于有色或混浊的溶液的滴定,使用指示剂是不行的;在没有或缺乏指示剂的情况下,用此法解决;还可用于浓度较稀的试液或滴定反应进行不够完全的情况;灵敏度和准确度高,并可实现自动化和连续测定。因此用途十分广泛。

  按照滴定反应的类型,电位滴定可用于中和滴定(酸碱滴定)沉淀滴定,络合滴定,氧化还原滴定。
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温度滴定与电位滴定的比较
1.        每种不同类型的电位滴定需要不同的探头:酸碱滴定需要一个pH探头;氧化还原滴定需要一个氧化还原探头;氯化物的滴定需要氯化物ISE或者银电极;对于EDTA滴定,需要根据不同的组分选择特殊的ISE。这样的例子举不胜举。我们不希望如此复杂,是不是?使用温度滴定,一个简单的温度探头就可以用于所有的分析。

2.        电位滴定是以通过滴定样品的电流来记录可测量的电位差。这就阻碍了在非导电环境中的滴定,如很多的非水溶液。pH探头在这样的条件下测量的效果就非常差。相反,温度滴定仅需要知道温度的变化速率,不管是水溶液还是非水溶液都没有关系。温度滴定拓展了滴定的应用领域,给创造性的分析化学家们提供了一个解决问题的万能工具。

3.        许多电位探头的使用寿命有限,因为它们的传感膜在连续置于腐蚀溶液和污垢中后会失去传感能力。而且它们还需要参比电极,这些电极特别容易受到污垢的影响。相反,温度探头的寿命长得多。即使生成凝胶沉淀,探头也可以用牙刷简单的清洗。

4.      温度探头不需要经常校准。事实上,它们根本不需要校准,因为仅仅重要的只有温度的变化率,而不是溶液的绝对温度。
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怎样更换电位滴定仪滴定管
滴定管是在滴定过程中配合馈液系统精密加液的滴定剂储存单元。在不同的滴定反应中,使用的滴定剂基本不会相同,在每次滴定时需要更换盛有所需滴定剂的滴定管。更换步骤: 1、连接好仪器后,开机显示欢迎界面; 2、安装、拆卸滴定管按“清除"键,滴定管回归零位置处于可拆卸状态; 3、在等待状态下按“清除"键启动该功能,滴定管返回零位置后自动停止。该功能在等待状态下使用; 4、单键盘上的左右箭头,可使换向电机顺时针或逆时针单步转动,用于调整换向轴的偏转角度 5、移取滴定管时按操作说明书示意图方向移取,当安装滴定管时候一定要听到"啪嗒“一声后为正好位置,否则需要重新推入; 6、安装好后,锁紧滴定管后方可使用。
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常见问题解答:电位滴定仪
终点滴定和等当点滴定有何区别?
终点滴定(EP)指传统的滴定步骤:滴定剂持续加入直至反应终止,如用指示剂指定时观察到颜色的变化。对于全自动电位滴定仪来说,持续滴定样品直至达到原先设定的某值,如pH=8.2。
等当点是被分析物和试剂的浓度正好相同的那个点。多数情况下,该点完全等同于滴定曲线的回归点,如酸/碱滴定的滴定曲线。
曲线的回归点由相应的pH或电位值及滴定剂消耗量(mL)来定义。等当点由浓度已知的滴定剂的消耗量计算得出。通过浓度和滴定剂消耗量能算出已与样品反应的物质的量。全自动电位滴定仪根据滴定曲线应用专用数学评估步骤评估测量点,然后再依据这条评估后的滴定曲线计算出等当点。






天平的精度该为多少才能保证获得准确及精确的结果?
这个问题的答案涉及许多内容,如预期结果和样品的均匀程度,两者都决定了最佳的样品量、最终结果的小数位及所需的最终结果精度。一般而言,操作者必须对样品量至少设置四个重要指标。以下是一些建议:
样品量与小数位的对应关系:
1-10g.............................3
0.1-1g............................4
0.01-0.1g.......................5






滴定仪中有哪些曲线评估方法?
对称曲线指曲线呈对称形态且等当点是曲线的拐点。这类曲线通过绘制“一阶导数dE/dV”与“滴定剂消耗量V”的图谱来评估。一阶导数的最大值正处于拐点并指明该点是等当点。滴定仪则有相应步骤(“STANDARD”)来自动评估对称曲线(S曲线)。
不对称曲线的外形有别于标准的对称曲线(S曲线),因而其评估步骤也不同。采用Tubbs法来评估(详见《滴定基础》ME-704153)。评估时必须考虑曲线的不对称性:等当点会相应移入曲率大的区域内。该曲线与两个圆相切(最好是两条双曲线),两个圆心的连线与曲线相交的点即是等当点。例如:光度滴定、氧化还原滴定、浊度滴定。
最小值(最大值)曲线的最典型例子是浊度滴定,如测定某种阴离子表面活性剂的含量,该物质加入滴定剂后会形成胶状沉淀。这时溶液的浊度会增大。曲线的轮廓由指示等当点EQP的曲线的最小值而定。光电极监控沉淀的形成并测出溶液中的光递量。在等当点,浊度达到最大,即光递量最小。用一个专用的评估方法确定曲线的最小值(“MINIMUM”)。评估最大值曲线则用步骤“MAXIMUM”。如冷却用润滑油的阴离子表面活性剂含量测定。
分段曲线在等当点处有一个很清晰的转折。通常在进行电导滴定时得到这类曲线(注意图形坐标的测量单位:S/cm、豪西门子)。EQP出现在电导率值发生突跃的时候。曲线通过测定二阶导数的最大值来评估。如啤酒的a酸测定(电导滴定)、维生素 C的测定(电量滴定)。






滴定结果有误,总是预期值的一半或两倍,不知道为什么?
这可能有多种原因。结果恰好是预期值的一半或两倍说明这是由于系统误差造成的。
首先要做的就是在安装数据中检查为滴定剂所设定的滴定管体积是否与实际相符。滴定剂清单包含所有与滴定剂相关的信息:名义浓度,滴定管体积,所在驱动器以及在滴定度测定后自动储存的当前滴定度值。
如果指定的是5mL的滴定管,但实际使用了10mL的滴定管,那么计算结果就只有预期值的一半,反之亦然。
另一种原因可能在于滴定剂的浓度。在结果的计算过程中,名义浓度乘以滴定度才能得到实际浓度,因此错误的名义浓度就可能导致错误的结果。例如:在滴定剂清单中给出的NaOH浓度是0.5 mol/L,而实际上你用的是1.0mol/L的溶液,那么你的结果也就只有预期值的一半了。
此外,滴定反应的平衡数z也必须准确,也就是要知道反应的化学计量关系是什么,是不是1:1的反应。错误的平衡数也必将导致结果变成预期值的一半或两倍。

标准计算公式可以使我们弄清以上几点:

R  = Q  C/m
C  = M/(10  z) 
[结果以%表示]
Q  =  VEQ  c  t :  滴定剂消耗量mmoL
VEQ  = 滴定到终点/等当点的体积mL
c  = 滴定剂的名义浓度 mol/L
t  = 滴定剂的滴定度
m = 样品的重量
M = 待测物质的分子量
z = 反应的平衡数

举例说明:
用0.1mol/L的NaOH来滴定硫酸;到等当点时消耗5mL的滴定剂。样品重量为0.5克。结果以硫酸的百分比含量表示。在此输入的平衡数是1。

VEQ  = 5 mL
c  = 0.1 mol/L
t = 1
m = 0.5 g
M = 98 g/moL
C = M/(10  z) 
= 98/(10    1) = 9.8
R = VEQ  c  t  C/m  =  5  0.1  1  9.8 /0.5  = 9.8%

而预期值则是4.9%,究竟哪里出现问题?

答案:
硫酸作为二元酸与氢氧化钠反应的平衡数应为2,而不是1。

滴定仪中所储存的标准公式极大地简化了滴定结果的计算过程。只要正确设定这些变量如滴定剂浓度(平衡浓度或摩尔浓度)或待测物质的分子量,滴定仪就能以所需要的单位自动计算出结果来。






滴定结果的重现性比较差。有什么改进措施?
对于任何滴定分析,首先要了解什么样的精度要求才是有意义和必须的。然后如果发现一些结果还是超出了误差范围,你就要从以下几点去找原因:

1. 待测样品是否在整个样品中具有代表性?换句话说,你应该从取样时就开始寻找可能的错误。“分析结果仅代表实际被分析的样品的结果。”也许在实际测量前,样品可能来自于一个没有混合均匀的容器。亦或在取样后,样品暴露在不同的环境条件下。例如样品在滴定前放置不同的时间段,就会吸收不同量的空气中的二氧化碳。在样品转换器上用敞开式的滴定容器时,就应考虑到这一点。因此我们建议先将滴定容器密闭起来,再在滴定开始之前,用一种特殊装置将其打开(Cover- UpTM),就象Rondo样品转换器上的那种。

2. 用多少样品来做分析?对于极少量的样品的分析,天平的性能就至关重要。那么进行一次最小称样量的测试就可以了解天平是否符合要求。

3. 如果是滴定仪自身的问题,可从以下几个方面来做检查:

a) 馈液管的末端是否有虹吸滴定头,并且工作是否正常?该滴定头是为了防止滴定剂扩散到样品中去。如果失去滴定头,滴定剂就会流入到滴定池中,并和样品反应。但这部分的消耗量是不被计算在内的,因此就能导致比较大的标准偏差。

b) 滴定管应检查是否漏气。如果接头没有拧紧或阀的工作不正常,就可能出现漏液。在这种情况下,并不是所有滴定仪馈送的滴定剂都加入到样品中去。由于这种影响不具有重复性,就会导致较大的标准偏差。

c) 滴定管中存在有气泡。这通常是由滴定剂中所溶解的气体如CO2、SO2或O2造成的。因此滴定剂在使用前应有个脱气过程,如放置在超声波水浴中。滴定瓶托架作为滴定仪的一个附件可以将滴定瓶提升至与滴定管一样的高度,这就确保在充满滴定管时不会出现负压而造成脱气。卡尔菲休滴定所用试剂由于溶解有SO2,对此极为敏感,因此,在DL31/DL38卡尔菲休滴定仪中,可以适当降低其充液速度。






电极该保存在哪里?
要保存一支复合电极,理想的情形是电极处于平衡状态。主要是指电极的参比部分,其经常发生电解质的流动。多数情况下,最佳的介质是电极参比系统所用的电解质,因为这样能保证液络部没有电解质流动。对于半电池电极,有三种主要类型:第一种自然是pH半电池,其最佳的保存介质是pH7缓冲液。第二种常用的半电池则是离子选择性电极(ISE)。短期保存时使用被测离子的稀释溶液(0.001M)能保证电极始终处于备用状态;长期保存时,大多数ISE则干藏。第三种半电池是双液络部(或单液络部)参比电极。如果短期的话,这种电极应保存在盐桥电解质中,如长期则须清空并干藏。






该用哪种电极进行非水滴定?
总的来说,进行非水滴定时有三种主要电极问题。第一个是水性电解质和非水溶剂的问题。更换电极电解质马上就能解决问题。第二个问题与样品不导电有关,其会导致测量和参比半电池间或复合电极的某些部分的电路不畅,从而使信号噪声大,这种情况在使用带标准陶瓷液络部的参比电极时尤为突出。这个问题的部分解决方法是使用DG113之类带伸缩性液络部的电极。该电极的电解质为LiCl乙醇溶液,其伸缩性液络部增大了测量和参比部分的接触面,因此降低了噪声。
第三个问题则非电极本身的问题,而更多涉及到电极保养。要使一支pH复合电极正常工作,需要氢化电极膜(电极泡)。将电极置于去离子水中调节。在非水滴定中该电极膜会逐渐脱去氢离子并降低电极的响应速度。所以,要避免这种现象发生,电极需要经常浸没在水中反复调节。






为何得不到结果,或结果为0,而从曲线看,突跃很明显?
发生这种情况有几个原因,多数是由于方法中的阈值设得太大。将测量数值表打印出来并查看一阶导数的最大值。方法中的阈值必须设得比该值低。通常情况下,我们建议在滴定曲线陡峭时将阈值设成一阶导数最大值的50%左右,滴定曲线平坦时最多设成80%。请记住:得不到结果还与趋势(滴定曲线的走向)定义错误及等当点范围选错有关。

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