分析化学中四类滴定方法的差异性比较

分析化学中四类滴定方法的差异性比较

韩林磊

关键词：考察对象；滴定突跃的影响因素；指示剂

引言

分析化学是应用化学专业的一门专业基础课程，分析化学中的仪器分析部分，是一门涉及基本理论、仪器构造、谱图解析特别多的课程。为了加快分析化学课程体系的建设，促进学科和专业结构的不断完善，保障创新型、应用型人才的培养。通过对四类滴定方法进行学习，对其考察对象、滴定突跃的影响因素、指示剂的作用原理进行比较分析，以期对分析化学中的四大滴定有一个更加深刻的了解。

1概述

分析化学作为化学科学的一个分支，其发展突飞猛进。随着科学技术的进步和生产力的发展，各门学科之间的相互渗透日益加强，化学已经渗透到各行各业。如生物、制药、环境、食品、医疗等众多领域，分析化学的理论和方法的发展对其相关产业的发展起到了推动作用。19世纪初，量子化学理论的发展和后来的计算机技术的发展，都对分析化学中成品分析方法的发展起到了催化的作用。如量子化学中稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系，分子与分子之间的相互作用，分子与分子之音频的相互碰撞和相互反应等问题。又如计算机的发展和“互联网+”的时代的到来，也为分析化学中案例剖析方法(也称成品分析法)的发展起到了促进作用，尤其是对材料科学和生物医学等学科的影响更是显而易见。另外，当前业界对分析结果的要求也越来越细化，不再是简单的判断“纯”与“不纯”，或“是什么”与“不是什么”那么简单，而是要求描述样品的组成、结构、纯度、属性、范畴、状态、熔点、沸点等一系列详细信息。这个要求远不是一两个学科所能解释清楚的，而是要综合相关学科知识，纵观各相关学科的发展新态势，找到解决问题的最佳角度、契合点，最终确定理想方案和方法。

2影响滴定突跃的因素

2.1络合滴定的影响因素

在络合滴定分析方法中，对滴定突跃产生影响的因素主要是金属离子浓度、条件稳定常数和滴定体系的酸度。分析EDTA与金属离子的滴定曲线会发现络合滴定的突跃范围与金属离子的浓度成正比，即金属离子浓度越大，络合滴定的突跃范围就越大。而条件稳定常数也与滴定突跃的范围成正比，相应的滴定突跃的范围随着条件稳定常数的增加而增大，另一个影响滴定突跃的重要因素是滴定体系的酸度，其与滴定突跃范围成反比。即随着体系酸度的增加，滴定的突跃范围随之变小。

2.2氧化还原的影响因素

氧化还原滴定的滴定突跃因其氧化还原反应的缘故，其突跃范围只受到参与氧化还原反应的两电对的电子转移数和电势差的影响，不受溶液浓度的影响。

2.3沉淀滴定的影响因素

沉淀滴定分析中对滴定范围产生影响的因素主要是溶液浓度和沉淀溶解度。反应体系中浓度越大，滴定突跃的范围也增大；沉淀的溶解度越大，滴定突跃的范围减小。

2.4酸碱滴定的影响因素

酸碱滴定中滴定突跃的大小受到溶液浓度与Ka的影响。当反应体系的酸碱浓度增大10倍时，pH变化范围增加约两个单位。而反应体系的Ka越大时，滴定突跃的范围也会相应的增大。

3指示剂的作用原理的差异性

3.1氧化还原指示剂

氧化还原滴定分析中选择的指示剂以氧化态与还原态的颜色不同为依据。通过在化学计量点前后，指示剂在氧化态与还原态之间的转换而发生的颜色变化，来确定滴定的终点。主要分为自身指示剂和专属指示剂两大类。

3.2沉淀指示剂

沉淀分析法中以卤元素为例。在银量法建立后，卤素离子的沉淀研究达到顶峰。而以此再展开的终点指示剂的选择主要分为三大类。①Mohr法：以K2CrO4为指示剂，指示剂的适用范围在中性或弱碱性溶液。②Volhard法：以铁铵矾作为指示剂，其中指示剂的适用范围于强酸溶液。③Fajans法：指示剂通过吸附在沉淀表面使得自身结构发生改变进而引起颜色转变来确定滴定终点。

3.3络合指示剂

络合滴定分析中，选择能与金属离子生成有色络合物的显色剂作为滴定终点的指示剂，我们把这种显色剂成为金属离子指示剂。金属离子指示剂应具备与显色络合物明显不同的颜色、显色反应灵敏迅速、形成的络合物稳定性须适当、指示剂本身应比较稳定并且形成的显色络合物应溶于水。

3.4酸碱指示剂

酸碱滴定中选择指示剂常以有机弱酸或有机弱碱作为指示剂。其原理在于其酸式和共轭碱具有明显不同的颜色。随着溶液pH的改变，指示剂得失质子，酸碱结构对应转化，因而颜色发生变化，以此实现滴定终点的确定。

4分析化学的发展趋势

随着国内改革开放以来经济的发展，我国材料科学、环境科学、生命科学等出现飞跃发展，在全国许多科研单位和大型企业中已把仪器分析作为常规分析工具；在全国高校的分析化学专业中也加重了仪器分析内容的教学。由于分析化学最终解决的问题还是材料、环境、生命科学中物质的原子、分子结构和组成的化学问题，在许多高校中为便于分析化学的教学和实验安排，把原来直属学校领导而独立的分析(测试)中心，合并于化学系(学院)中，因此分析化学的新常态可以说是又“回到化学”中，仍作为化学领域的二级学科。近年来在人们口中“化学”的名声不佳，从过去的“学好数理化走遍天下都不怕”，变成今天许多人口中的“污染”“爆炸”“公害”的代名词，使许多学生高考专业选择远离“化学”，分析化学也因“楼门失火殃及池鱼”，备受歧视。为此我还写了一篇“为现代化学正名”的博文，呼吁正视现代化学的使命：现代化学中的现代医药延长世界人们一倍的寿命；现代化纤帮50%世界人口度过严冬；现代化肥、农药使世界50%的人能吃饱饭而活命；世界文明国家的人们100%居住在化学建材、钢铁、水泥建成的安乐窝内；而环境工程治理污染，生命科学中提高生命体的生活质量更离不开化学。今天忍不住又补笔写出此文，感慨分析化学的“昨天、今天和明天”；昨天已经过去，无可追回，今天已存在且不易改变，我对分析化学的“明天”特别寄予厚望。

结语

1)四大滴定中根据不同的滴定对象可以确立不同的滴定平衡，进而确定滴定分析方法，实现最终被测物含量的测定。(2)酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定分析方法中对于滴定突跃的影响因素，因根据具体情况结合浓度、酸度、温度、稳定常数等进行考虑。(3)四大滴定分析方法的指示剂的作用原理各有不同，在实际操作中应根据实际情况结合溶液的酸度等条件选择合适的指示剂来确定滴定终点。

参考文献

[1]林贞峻．四大滴定原理与分析结果计算式比较[J]．西北大学学报：哲学社会科学版，1994(2)：37-41．

[2]武汉大学主编．分析化学(第二版)[M]．高等教育出版社，1982：110-280．