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一种电极适用多种滴定——温度滴定法

点击次数:2820  更新时间:2022-04-10

一种电极适用多种滴定——温度滴定法

当常规滴(di)定法方法不(bu)(bu)能解决我们(men)(men)的(de)(de)滴(di)定问题或者(zhe)不(bu)(bu)能获得稳(wen)定准(zhun)确的(de)(de)结果时(shi),我们(men)(men)可以(yi)尝试选(xuan)择温度(du)滴(di)定法来替代。今天带大家了解一下(xia)温度(du)滴(di)定法的(de)(de)相关内容(rong):

1、温度滴定法(fa)的基本原(yuan)理

2、温度滴定法的特点

3、典型的温度滴定曲线

4、温度滴定仪与电极

5、温度(du)滴定方法的相关参数

6、滴定(ding)剂(ji)的标定(ding)和(he)方法空(kong)白值(zhi)的测定(ding)


一、温度滴定法的基本原理

温度滴定法是一种用热焓量的变化来指示终点的滴定技术。

 

每(mei)一(yi)种化(hua)学反应的(de)发生(sheng)都会产生(sheng)或者消耗(hao)热(re)量,我们可以通过热(re)敏电阻(zu)来(lai)监测(ce)这些微小温(wen)度的(de)变(bian)化(hua),当滴定剂和(he)待分析物的(de)反应一(yi)旦结束就不(bu)再会有热(re)量产生(sheng)或者热(re)量消耗(hao),因此可以通过温(wen)度曲线上的(de)突跃(yue)来(lai)表示(shi)滴定终点(dian)。


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图中,等当点前为放热(re)反(fan)应,滴(di)定(ding)杯(bei)温度上升。到(dao)达等当点后(hou),反(fan)应热(re)消(xiao)失。


二、温度滴定法的特点

 测量范围:温度滴定法适用于样品含量在百分含量或者千分含量范围。

 

● 滴定剂浓度:温度滴定法滴定剂浓度含量一般要比常规电位滴定要求的浓度高,大概在0.1mol/L~2mol/L的范围。高含量的滴定剂可以确保与被测物之间发生剧烈的放热或者吸热反应,从而产生的温度变化也比较大。

 

优点:

1、滴定速度非常快:一次滴定通常只需2-3分钟,长滴定大约5分钟。

2、只需一种电极:所有滴定反应包括酸碱反应、氧化还原反应、沉淀反应等只需要一种电极。该电极是免维护的,无需校准或补充电解液,干燥储存。 

3、基体效应对传感器的影响通常可以忽略,减少了样品制备过程。


三、典型的温度滴定曲线

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放热温(wen)度(du)滴定曲线


下面是(shi)一个理想的放(fang)热(re)(re)温度(du)滴定曲线。 对于放(fang)热(re)(re)反应,在滴定过程中(zhong)会(hui)产生热(re)(re)量,到达终(zhong)点后,因为不再产生热(re)(re)量,样品溶(rong)液(ye)的温度(du)再次降低。


 放热反应(ying)的典(dian)型例子是酸碱滴(di)定(ding)。

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吸热温度滴定曲线


下面是一(yi)个理(li)想的吸(xi)(xi)热温度(du)滴(di)定(ding)曲线。 对于吸(xi)(xi)热反应(ying),在滴(di)定(ding)过(guo)程(cheng)中热量(liang)被消(xiao)耗(hao),到(dao)终(zhong)点后,因为(wei)没有更多(duo)的热量(liang)被消(xiao)耗(hao),样品溶液中的温度(du)再次升高(gao)或稳定(ding)。


吸热反(fan)应的典型例子是用EDTA滴定(ding)Mg。

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四、温度滴定仪与电极

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859温度滴定仪(yi)


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温度电极


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为了测量焓的(de)变化和(he)温(wen)度的(de)变化,需要(yao)一个快速和(he)灵敏(min)的(de)传感器——温(wen)度探头。有两种(zhong)类型的(de)温(wen)度探头,适合于(yu)不同种(zhong)类样品。

 

 温度(du)探头(货号:6.9011.020):适(shi)用于水(shui)和(he)非(fei)水(shui)的滴定,但不耐HF。

 

耐HF温度探头(货号(hao):6.9011.040): 这个版本耐HF, 但它只能用于水(shui)溶液(ye)样品的滴定。

 

注意:

1. 不要移除温(wen)度探头的白色保(bao)护帽(mao),这将破坏传感(gan)器的顶(ding)端

2. 耐HF温度探(tan)头不能在有机(ji)溶(rong)剂样(yang)品中(zhong)使用,因为(wei)有机(ji)溶(rong)剂会(hui)导致(zhi)涂层膨胀,从而使HF进(jin)入并侵蚀里面的玻璃。  

3. 请(qing)用(yong)合适的溶剂冲洗清(qing)洁(jie)传感器,不要使(shi)用(yong)牙(ya)刷或超声波清(qing)洗。

4. 在每个系列样品后,用(yong)水或其他清(qing)洗溶(rong)液冲洗传感器,然后干燥储存。  


五、参数设定

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加液速率


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 大多数滴定(ding)的平均(jun)加(jia)液速率(lv)为4mL/min。


 对于焓(han)低的滴定(ding)反(fan)应,推荐较高的滴定(ding)加液速率6 mL/min。


当两(liang)个等当点(dian)靠得很近时(shi),可能需要使用较低的加液(ye)速(su)率(lv)来实现令人满(man)意(yi)的明显分离。


注意:

1. 加(jia)(jia)(jia)液(ye)速(su)率(lv)对二(er)阶(jie)导曲线的(de)形状有很大(da)的(de)影响,对空白值也(ye)有很大(da)的(de)影响。较(jiao)高的(de)加(jia)(jia)(jia)液(ye)速(su)率(lv)通常意味着较(jiao)高的(de)空白值。如果(guo)改变了加(jia)(jia)(jia)液(ye)速(su)率(lv),就需要重新确定空白。

2. 在滴(di)定(ding)过程中,为了确保热量的变(bian)化(hua)一致,滴(di)定(ding)剂需要以恒(heng)定(ding)速率添(tian)加。


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上图显示了(le)加液速(su)率(lv)如何影响EP和(he)滴定(ding)曲线,高加液速(su)率(lv)会使EP向右偏移。所以在(zai)空白和(he)样品测定(ding)中需要(yao)使用相同的加液速(su)率(lv)。

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过滤因子


过(guo)滤(lv)因子可以(yi)使滴定曲线中的噪声最小化,随着过(guo)滤(lv)因子的增(zeng)加,二(er)阶导曲线变得越(yue)来越(yue)平坦,过(guo)滤(lv)因子缺(que)省(sheng)值为50。


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停止参数


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 Stop volume:通常停止体积应小(xiao)于或(huo)等于滴定管体积。因为当滴定管需(xu)要重新(xin)添加时,滴定曲(qu)线会断开。 


 Stop slope:停止(zhi)斜率取决于(yu)样(yang)品,也取决于(yu)滴(di)定(ding)容器中滴(di)定(ding)液的体积。建议在选择(ze)停止(zhi)斜率前,对几种不同(tong)样(yang)品量和滴(di)定(ding)量的测量点进行评估(gu)。


 Stop slope active after:如果在(zai)此定义的体积之前(qian)到(dao)达停止斜率(lv),则忽略。在(zai)滴定开(kai)始时(shi)通常存在(zai)非平衡状态(tai),这(zhei)可能导致滴定提前(qian)停止。


Additional volume after stop:停止后的(de)附加体(ti)积参(can)数(shu),定义了达到(dao)停止参(can)数(shu)后滴(di)定液加入的(de)体(ti)积。

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评估标准


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 Evaluation start:定义(yi)了滴(di)定曲(qu)线上的滴(di)定体积(ji)是从哪里开(kai)始评估(gu)(gu)的。在本例中,0.1 mL之(zhi)前(qian)的不会(hui)参与评估(gu)(gu)。

 

 End points:可以根据体积或峰值高度进行排序。如果您希望有多个EP,建议按体积排序。如果您希望只有一个EP点,建议按照峰值高度排序,选择EP最大的那个。

 

 EP criterion:为等当点识别标准。如果二阶导曲线的峰高高度超过该设定的标准,则视为等当点。识别标准值可以根据实际情况进行修改。

▶  如(ru)果为(wei)放热反应,出正(zheng)峰,高(gao)度超过(guo)5,如(ru)10,被识别(bie)为(wei)等(deng)当点。

▶ 如(ru)果为吸热(re)反应,出倒峰,高度低于-5,如(ru)-30,被识(shi)别(bie)为等当点。


六、滴定剂的标定和方法空白值的测定

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滴定剂的标定


1) 加入不同体积(ji)的标准品,得(de)到(dao)相应的消耗的滴(di)定(ding)液体积(ji)。

2) 以标准(zhun)品摩尔量为(wei) x 轴(zhou),消(xiao)耗的滴定(ding)剂体积(ji)为(wei) y 轴(zhou),对所得(de)的结果做线性拟(ni)合。

3) 斜率的(de)倒数为滴定剂的(de)浓度。


▶ 举(ju)例(li):

在滴定杯中分别(bie)加入 0.5,1,1.5,2,2.5mL 硫酸钠溶液,再加入 5mL 氟化氢铵和 50mL 蒸馏水,然后(hou)用硝酸铝和硝酸钾的滴定剂(ji)滴定至第(di)一个(ge)终点。


N(Na+)(mmol)=VNa2SO4 x CNa2SO4 x 2

CNa2SO4 =0.4mol/L

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滴定剂(ji)浓(nong)度为:

C=1/K

=1/1.8536=0.5395mol/L

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方法空白值的测定


1) 加(jia)入不同体积/质量的(de)样品,得(de)到相应的(de)消耗的(de)滴(di)定液体积。

2) 以样品量为 x 轴,消耗的滴定剂(ji)体积为 y 轴,对所得的结(jie)果做线性拟(ni)合。

3) y轴截距即为空白值。

 

▶ 举例:

分(fen)别取样品(pin)50,60,70mL,加(jia)入 5mL 氟(fu)化氢(qing)铵,用滴定剂(ji)滴定至第一(yi)个终点。

对所(suo)得的结果做线(xian)性(xing)拟合,y轴截(jie)距0.1199即为空白值。

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