(1)酸性標(biāo)準(zhǔn)溶液制備 按要配的當(dāng)量濃度、體積數(shù)先計(jì)算出需要多少體積的濃酸,量取后,沖稀需配制的體積。這樣配制出來(lái)的濃度,并不太精確,或稱(chēng)為近似濃度,其準(zhǔn)確濃度數(shù)值,有待標(biāo)定。
例如:欲制備0.2000N HCl2500毫升。
已知:濃HCl為12N,d=1.19(36%),N'=0.2000,V'=2500
按公式NV=N'V'計(jì)算:
V=N'V'/N=0.2×2500/12=41.67毫升
量取約41.7毫升濃HCl,沖稀至2500毫升,即為近似的0.2000N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液。
(2)配制基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液
標(biāo)定酸性溶液時(shí),通常選用的基誰(shuí)物質(zhì)是無(wú)水Na2CO3(也有采用四硼酸鈉Na2B4O7·10H2O或K2CO3的)。將無(wú)水碳酸鈉于105℃烘干4小時(shí)以上,取出置于干燥器中冷卻待稱(chēng)量。
基準(zhǔn)物質(zhì)溶液的濃度與被標(biāo)定的溶液大體一致,制備的體積數(shù)足夠三次標(biāo)定使用(一般100~250毫升)就可以。計(jì)算出應(yīng)稱(chēng)取基準(zhǔn)物質(zhì)的重量。
如,配基準(zhǔn)物質(zhì)(Na2CO3)0.2000N100毫升(Na2CO3分子量為105.98)。
需稱(chēng)取無(wú)水Na2CO3=105.98/2×0.2×1/10=1.0598克
稱(chēng)取1.0598克無(wú)水Na2CO3,溶至100毫升,即為0.2000N Na2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液。
但我們通常不去正好稱(chēng)取1.0598克Na2CO3,因?yàn)檫@樣稱(chēng)量操作太費(fèi)時(shí)間。而是先在托盤(pán)天平上稱(chēng)取1克Na2CO3,再到分析天平上稱(chēng)出其精密準(zhǔn)確的重量,加水溶解至100毫升,計(jì)算出基準(zhǔn)物質(zhì)的精確濃度。
例如:托盤(pán)天平粗稱(chēng)Na2CO3 1克,精密稱(chēng)量后為1.1205克,溶至100毫升,其精確濃度應(yīng)如下計(jì)算:
由公式W=M/n×N×V/1000
推導(dǎo):
N=1000Wn/MV
∴ N=(1000×1.1205×2)/(105.98×100)=0.2105
(3)標(biāo)定工作 因Na2CO3屬于弱堿,被標(biāo)定的HCl是強(qiáng)酸,應(yīng)選用甲基橙作指示劑。
用移液管取上面制備的0.2105N Na2CO3溶液20毫升,置于潔凈的三角瓶中,加甲基橙1~3滴;將近似0.2000N待標(biāo)定的HCl裝入滴定管進(jìn)行滴定,滴至終點(diǎn)(由黃色到橙色),記錄所用HCl溶液的毫升數(shù)(假設(shè)用去20.25毫升),再進(jìn)行計(jì)算近似0.2000N HCl的準(zhǔn)確濃度。
根據(jù)公式 NV=N'V'
設(shè):N為基準(zhǔn)物質(zhì)Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,即0.2105N;
V為基準(zhǔn)物質(zhì)Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液所用體積,即20毫升;
V'為被標(biāo)定的HCl溶液用去體積數(shù),即20.25毫升;
N'為需求出的被標(biāo)定HCl的當(dāng)量濃度。
N'=20×0.2105/20.25=0.2079
即,被標(biāo)定的HCl濃度為0.2079N。我們雖要求0.2000N,但不一定要恰好為0.2000N。只要精密準(zhǔn)確的濃度在有效數(shù)值上合乎要求,而又與要求的精確濃度大體相當(dāng)就可以。這主要是能滿足實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和精密度要求。
(4)用基準(zhǔn)物質(zhì)直接標(biāo)定法 如果操作技術(shù)熟練(特別是稱(chēng)天平的技術(shù)熟練),可不必將基準(zhǔn)物質(zhì)配制成溶液去標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液,而可以將一定重量的基準(zhǔn)物質(zhì)加水溶解后,直接用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定。雖然這樣增加了一次稱(chēng)量的操作,但卻省去了基準(zhǔn)物質(zhì)(稱(chēng)好重量的)轉(zhuǎn)移至容量瓶,容量中的溶解和定容、移液管的吸取轉(zhuǎn)移等手續(xù)。所以可減少實(shí)驗(yàn)誤差。操作法如下:
按和被標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的相似濃度,以20~30毫升的量計(jì)算,精密稱(chēng)取基準(zhǔn)物質(zhì)的重量,置于潔凈的三角瓶中,加水20~30毫升溶解。再直接用待標(biāo)定的酸以甲基橙作指示劑進(jìn)行滴定。
例如:標(biāo)定上述的近似0.2000N的HCl。
需稱(chēng)取無(wú)水Na2CO3基準(zhǔn)物質(zhì)的量為:
W=105.98×1/2×0.2×25/1000=0.2650克
先在托盤(pán)天平上稱(chēng)取無(wú)水Na2CO3 0.25~0.30克,假如又在分析天平上精密稱(chēng)量后為0.2795克。置于三角瓶中,加水20~30亳升溶解,用待標(biāo)定的HCl滴定,假設(shè)滴定用HCl溶液25.15毫升。計(jì)算其精確濃度的方法:
∵ 克當(dāng)量/1000=毫克當(dāng)量
Na2CO3的毫克當(dāng)量=105.98×1/2/1000=0.0530
又∵ NV(毫克當(dāng)量數(shù))=W(重量)/毫克當(dāng)量
∴ 毫克當(dāng)量數(shù)(me)=0.2795/0.0530=5.274
(稱(chēng)取基準(zhǔn)物質(zhì)的毫克當(dāng)量數(shù))
令: V=25.15毫升, N為被求的HCl當(dāng)量濃度
則代入: NV=me
N=me/V=5.274/25.15=0.2098
用這種標(biāo)定方法,可用經(jīng)烘干已知重量的三角瓶直接稱(chēng)量。但應(yīng)該進(jìn)行兩次標(biāo)定。如兩次標(biāo)定數(shù)字相差較大,還需進(jìn)行第三次。所以說(shuō),操作熟練的化驗(yàn)員可以使用這種方法。