標準溶液的配製方法及基準物質

　　

 

　　1標準溶液的配製方法及基準物質

　　標準溶液是指已知準確濃度的溶液，它是滴定分析中進行定量計算的依據之一。不論採用何種滴定方法，都離不開標準溶液。因此，正確地配製標準溶液，確定其準確濃度，妥善地貯存標準溶液，都關係到滴定分析結果的準確性。配製標準溶液的方法一般有以下兩種：

　　1.1直接配製法

　　用分析天平準確地稱取一定量的物質，溶於適量水後定量轉入容量瓶中，稀釋至標線，定容並搖勻。根據溶質的質量和容量瓶的體積計算該溶液的準確濃度。

　　能用於直接配製標準溶液的物質，稱為基準物質或基準試劑，它也是用來確定某一溶液準確濃度的標準物質。作為基準物質必須符合下列要求：

　　(1) 試劑必須具有足夠高的純度，一般要求其純度在99.9%以上，所含的雜質應不影響滴定反應的準確度。

　　(2)物質的實際組成與它的化學式完全相符，若含有結晶水(如硼砂Na2B4O7.10H2O)，其結晶水的數目也應與化學式完全相符。

　　(3) 試劑應該穩定。例如，不易吸收空氣中的水分和二氧化碳，不易被空氣氧化，加熱乾燥時不易分解等。

　　(4)試劑最好有較大的摩爾質量，這樣可以減少稱量誤差。常用的基準物質有純金屬和某些純化合物，如Cu, Zn, Al, Fe和K2Cr2O7 ，Na2CO3 , MgO , KBrO3 等，它們的含量一般在99.9%以上，甚至可達99.99% 。

　　應注意，有些高純試劑和光譜純試劑雖然純度很高，但只能說明其中雜質含量很低。由於可能含有組成不定的水分和氣體雜質，使其組成與化學式不一定準確相符，致使主要成分的含量可能達不到99.9%，這時就不能用作基準物質。一些常用的基準物質及其應用範圍列於表2.1中。

　　表2.1 常用基準物質的乾燥條件和應用

基準物質		乾燥後的組成	乾燥條件℃	標定對象
名稱	化學式
碳酸氫鈉	NaHCO3	Na2CO3	270─300	酸
十水合碳酸鈉	Na2CO3·10H2O	Na2CO3·10H2O	270─300	酸
硼砂	Na2B4O7·10H2O	Na2B4O7·10H2O	放在裝有NaCl 和蔗糖飽和溶液 的密閉器皿中	酸
二水合草酸	H2C2O4·2H2O	H2C2O4·2H2O	室溫空氣乾燥	鹼或KMnO4
鄰苯二甲酸氫鉀	KHC8H4O4	KHC8H4O4	110─120	鹼
重鉻酸鉀	K2Cr2O7	K2Cr2O7	140─150	還原劑
溴酸鉀	KBrO3	KBrO3	130	還原劑
草酸鈉	Na2C2O4	Na2C2O4	130	KMnO4
碳酸鈣	CaCO3	CaCO3	110	EDTA
鋅	Zn	Zn	室溫乾燥器中保存	EDTA
氯化鈉	NaCl	NaCl	500─600	AgNO3
硝酸銀	AgNO3	AgNO3	220─250	氯化物

　　1.2 間接配製法(標定法)

　　需要用來配製標準溶液的許多試劑不能完全符合上述基準物質必備的條件，例如：NaOH極易吸收空氣中的二氧化碳和水分，純度不高;市售鹽酸中HCl的準確含量難以確定，且易揮發;KMnO4和Na2S2O3等均不易提純，且見光分解，在空氣中不穩定等。因此這類試劑不能用直接法配製標準溶液，只能用間接法配製，即先配製成接近於所需濃度的溶液，然後用基準物質(或另一種物質的標準溶液)來測定其準確濃度。這種確定其準確濃度的操作稱為標定。

　　例如欲配製0.1mol.L-1HCl標準溶液，先用一定量的濃HCl加水稀釋，配製成濃度約為0.1mol?L-1的稀溶液，然後用該溶液滴定經準確稱量的無水Na2CO3 基準物質，直至兩者定量反應完全，再根據滴定中消耗HCl溶液的體積和無水Na2CO3 的質量，計算出HCl溶液的準確濃度。大多數標準溶液的準確濃度是通過標定的方法確定的。

　　在常量組分的測定中，標準溶液的濃度大致範圍為0.01 mol.L-1至1 mol.L-1，通常根據待測組分含量的高低來選擇標準溶液濃度的大小。

　　為了提高標定的準確度，標定時應注意以下幾點：

　　⑴ 標定應平行測定3- 4次，至少重複三次，並要求測定結果的相對偏差不大於0.2% 。

　　⑵ 為了減少測量誤差 ，稱取基準物質的量不應太少，最少應稱取0.2g以上;同樣滴定到終點時消耗標準溶液的體積也不能太小，最好在於20mL以上。

　　⑶ 配製和標定溶液時使用的量器，如滴定管，容量瓶和移液管等，在必要時應校正其體積，並考慮溫度的影響。

　　⑷ 標定好的標準溶液應該妥善保存，避免因水分蒸發而使溶液濃度發生變化;有些不夠穩定，如見光易分解的AgNO3和 KMnO4等標準溶液應貯存於棕色瓶中，並置於暗處保存;能吸收空氣中二氧化碳並對玻璃有腐蝕作用的強鹼溶液，最好裝在塑料瓶中，並在瓶口處裝一鹼石灰管，以吸收空氣中的二氧化碳和水。對不穩定的標準溶液，久置後，在使用前還需重新標定其濃度。

　　2 標準溶液濃度表示方法

　　2.1 物質的量濃度(c，簡稱濃度)

　　物質的量濃度是指單位體積溶液中含溶質B的物質的量，以符號cB表示。即

　　cB =nB /VB (2.1)

　　因 nB = mB/MB (2.2)

　　所以 mB=cBVBMB (2.3)

　　式 (2-1)中，B代表溶質的化學式，nB為溶質B的物質的量，它的SI單位是mol，VB表示溶液的體積，其SI單位是m3;所以物質的量濃度cB的SI單位是mol.m-3，在分析化學中常用的單位為mol.L-1或mol.dm-3 。

　　在式(2-2)中，mB是物質B的質量，常用單位為g，MB是物質B的摩爾質量，其SI單位是Kg.mol-1，在分析化學中常用的單位為g .mol-1。以此為單位時，任何原子、分子或離子的摩爾質量在數值上就等於其相對原子質量、分子質量或相對離子質量。

　　2.2 滴定度(T)

　　在工業生產中，由於測定對象比較固定，常使用同一標準溶液測定同一種物質，因此常用滴定度表示標準溶液的濃度，使計算簡便、快速。滴定度是指1mL標準溶液相當於被測物質的質量(單位為g.mL-1或mg.mL-1),以符號TA/B表示。其中A為被測物質，B為滴定劑。例如，1.00mL K2Cr2O7標準溶液恰好能與0.005682g Fe完全反應，則此K2Cr2O7溶液對Fe的滴定度TFe/K2Cr2O7 = 0.005682g/mL-1。

　　在實際生產過程中，常常需要對大批試樣測定其中同一組分，標準溶液的濃度若用滴定度表示，計算被測組分的含量就很簡便。如上例中若已知滴定時消耗K2Cr2O7標準溶液的體積V(mL)，則被測組分的質量mFe 為：

　　mFe =TFe/K2Cr2O7 / V