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摘 要:水质简分析需要测定水中Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-这8种离子,虽然项目少,但要求快而及时准确,本文主要论述水质简分析时指示剂及pH值对滴定法测定常见离子的影响。
关键词:指示剂pH值水常见离子
中图分类号:O657.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0057-01
水利水电工程水质分析时,特别是简分析时常要测定占水中离子总量95%～99%的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-8种离子,试验规程列到的方法,除K+、Na+不能用滴定法测定外,其余6种离子都可以采用滴定法定量测定,但分析过程中,滴定终点受指示剂及体系pH影响较大,从而导致实验结果产生一定的偏差,本文就指示剂及pH对滴定法测定水中常见离子的影响作如下论述。
1 指示剂及pH值对滴定法测定水中Ca2+离子的影响
水中钙离子测定常用钙指示剂配合EDTA络合滴定法完成。钙指示剂在pH为12～14之间显蓝色,在pH为12～13之间与Ca2+形成红色配位化合物,因此,当pH介于12～13之间,用EDTA络合滴定法测定钙镁混合液中Ca2+的含量,终点变色较铬黑T敏锐。完全沉淀Mg2+溶液的pH应该控制在12.4,在此pH值时,由于生成的氢氧化镁吸附钙指示剂,故应在用氢氧化钠调节酸度后再加指示剂。试验操作时,除了选择合适的指示剂及注意指示剂的加入顺序,还应该控制好体系的pH值否则会导致一定的偏差。
2 指示剂及pH值对滴定法测定水的总硬度及SO42-离子的影响
用EDTA滴定法测定水的总硬度及硫酸根含量,一般是在pH=10的氨性缓冲溶液中进行,用EBT(铬黑体)作指示剂。水样偏酸性或者偏碱性,应预先用氨水(1:1)或者盐酸(1:5)调至近中性(刚果红试纸检验),因为在不同pH的水溶液中,铬黑T呈现不同的颜色。铬黑T与Mg2+、Ca2+、Zn2+、Pb2+、Mn2+、Hg2+等二价金属离子形成稳定的配位化合物,在pH为7～11的溶液中配位化合物都呈红色或紫红色的,而铬黑T显蓝色,颜色变化明显,所以铬黑T只能在pH7～11范围内使用,最适宜的酸度为pH9～10.5,而pH=10的氨性缓冲溶液加入水样中后,水的pH值基本保持pH=10不变,是最佳选择。但有时氨水放置时间较长,氨的浓度降低,则配出的缓冲液pH有可能偏低,工作中有些实验者会通过加入强碱来调节pH,使pH达到9～10.5,当加入强酸的浓度接近NH3的浓度或加入强碱的浓度接近NH4+的浓度时,就会使氨一氯化铵这对共轭体中的某一组分消耗殆尽,使pH发生突变或失控,这样的溶液pH即使是9.8,也已无缓冲作用。若将它用于实验,其结果必然失败。这时可以通过补加氨水来调节,这样缓冲溶液的体积虽会有所增加,但是并不影响缓冲液的作用,可以使铬黑T在最佳的pH范围内来指示滴定终点,得到较好的测定结果。
3 指示剂及pH值对滴定法测定水中Mg2+离子的影响
由于镁离子一般采用计算法,所以只要在滴定总硬度和滴定Ca2+离子选择好指示剂及控制好溶液的pH值,就可以得到理想的结果,所以指示剂及pH值对滴定法测定水中Mg2+离子的影响就不做叙述。
4 指示剂及pH值对滴定法测定水中Cl-离子的影响
氯离子是水中最常见的主要阴离子之一,常以钠、镁、钙盐类的形式存在于水中。测定氯离子的硝酸银滴定法由于其准确度和精确度均较好,目前仍广泛用作标准测定方法。硝酸银滴定法对指示剂的加入量及水样的pH值也有一定要求。
指示剂用量对Cl-离子测定结果的影响。为了使试样中的氯离子完全沉淀为氯化银后立即析出铬酸银沉淀,并使滴定终点与理论终点相符合,关键在于溶液中铬酸钾的浓度是否恰当。若溶液中浓度过高,溶液颜色过深,终点出现过早,影响终点观察。如果溶液中浓度过低,则终点出现过迟,也会影响滴定的准确度,实验中的浓度一般采用比较理想。
pH值对Cl-离子测定结果的影响。滴定应该在中性或者弱碱性溶液中进行pH为6.5～10.5,在酸性溶液中,H+与发生如下反应:,降低了浓度,出现终点拖后的现象,影响滴定分析,因此,滴定时溶液的pH不能小于6.5。如果碱性太强,将以沉淀析出,出现终点拖后的现象,影响滴定分析,因此,滴定时溶液的pH也不能大于10.5。
5 指示剂及pH值对滴定法测定水中CO32-、HCO3-离子的影响
碳酸根和碳酸氢根是水中的主要的阴离子,测定它们的含量有助于了解地层水的种类,是水质分析的重要部分。目前主要用化学滴定法测定碳酸根和碳酸氢根,分析水样时,以盐酸标准溶液为滴定液,以酚酞作指示剂,滴定到等当点时,pH=8.3,此时消耗的酸量仅相当于碳酸盐含量的一半,当再向溶液中加入甲基橙指示剂,继续滴定到化学计量点时,pH=4.4,这时所滴定的是由碳酸盐所转变的重碳酸盐和水样中原有的重碳酸盐的和,根据酚酞和甲基橙指示的两次终点所消耗的盐酸标准溶液的体积,即可分别计算碳酸盐和重碳酸盐的含量。
滴定碳酸根时,以酚酞为指示剂,试样pH=7.9时便可观察到微粉红色,530nm波长处吸光度为0.005；pH=8.2时,酚酞呈粉红色,吸光度为0.040；pH=8.3时,酚酞呈粉紫色,吸光度为0.050,所以滴定至pH=8.31时,酚酞终点应为粉紫色而不是无色,这与电位滴定法的结果是一致的。另外,酚酞指示剂的浓度和加入量也会影响终点颜色的深浅,应按照规程要求操作。酚酞乙醇溶液放置久了如析出沉淀物,不宜在使用,应重新配制。滴定重碳酸根时如甲基橙终点颜色不易辨别时,可以改用甲基红-溴甲酚绿混合指示液(0.02克甲基红和0.1克溴甲酚绿溶于100毫升95%乙醇中),终点颜色由绿变浅红色为止。
虽然电位滴定法可以最大程度的減小指示剂及pH值这两个因素对滴定终点的影响,在实际分析中更准确,但是个人认为仪器价格和使用成本是制约其代替手工滴定的瓶颈,所以论述指示剂及pH值对滴定法测定水中常见离子的影响是必要的。
滴定法测定水中常见离子的理论易掌握,就是实践时很难把握滴定终点,因为滴定终点除了受溶液pH值和指示剂的影响,还必须克服其他阴离子的干扰,所以滴定需要专业化学分析人员才能完成,这样才能得到准确客观的结果,为工程提供可靠的资料。
参考文献
[1] 徐英岚.无机与分析化学.中国农业出版社.2008:75.
[2] 水利水电工程地质勘查水质分析规程.中国电力出版社.2004:39,49.
[3] 杨小宁.水利水电工程水质简分析常见离子测定中的干扰与排除.科技资讯.2010(16):136-138.
关键词:指示剂pH值水常见离子
中图分类号:O657.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0057-01
水利水电工程水质分析时,特别是简分析时常要测定占水中离子总量95%～99%的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-8种离子,试验规程列到的方法,除K+、Na+不能用滴定法测定外,其余6种离子都可以采用滴定法定量测定,但分析过程中,滴定终点受指示剂及体系pH影响较大,从而导致实验结果产生一定的偏差,本文就指示剂及pH对滴定法测定水中常见离子的影响作如下论述。
1 指示剂及pH值对滴定法测定水中Ca2+离子的影响
水中钙离子测定常用钙指示剂配合EDTA络合滴定法完成。钙指示剂在pH为12～14之间显蓝色,在pH为12～13之间与Ca2+形成红色配位化合物,因此,当pH介于12～13之间,用EDTA络合滴定法测定钙镁混合液中Ca2+的含量,终点变色较铬黑T敏锐。完全沉淀Mg2+溶液的pH应该控制在12.4,在此pH值时,由于生成的氢氧化镁吸附钙指示剂,故应在用氢氧化钠调节酸度后再加指示剂。试验操作时,除了选择合适的指示剂及注意指示剂的加入顺序,还应该控制好体系的pH值否则会导致一定的偏差。
2 指示剂及pH值对滴定法测定水的总硬度及SO42-离子的影响
用EDTA滴定法测定水的总硬度及硫酸根含量,一般是在pH=10的氨性缓冲溶液中进行,用EBT(铬黑体)作指示剂。水样偏酸性或者偏碱性,应预先用氨水(1:1)或者盐酸(1:5)调至近中性(刚果红试纸检验),因为在不同pH的水溶液中,铬黑T呈现不同的颜色。铬黑T与Mg2+、Ca2+、Zn2+、Pb2+、Mn2+、Hg2+等二价金属离子形成稳定的配位化合物,在pH为7～11的溶液中配位化合物都呈红色或紫红色的,而铬黑T显蓝色,颜色变化明显,所以铬黑T只能在pH7～11范围内使用,最适宜的酸度为pH9～10.5,而pH=10的氨性缓冲溶液加入水样中后,水的pH值基本保持pH=10不变,是最佳选择。但有时氨水放置时间较长,氨的浓度降低,则配出的缓冲液pH有可能偏低,工作中有些实验者会通过加入强碱来调节pH,使pH达到9～10.5,当加入强酸的浓度接近NH3的浓度或加入强碱的浓度接近NH4+的浓度时,就会使氨一氯化铵这对共轭体中的某一组分消耗殆尽,使pH发生突变或失控,这样的溶液pH即使是9.8,也已无缓冲作用。若将它用于实验,其结果必然失败。这时可以通过补加氨水来调节,这样缓冲溶液的体积虽会有所增加,但是并不影响缓冲液的作用,可以使铬黑T在最佳的pH范围内来指示滴定终点,得到较好的测定结果。
3 指示剂及pH值对滴定法测定水中Mg2+离子的影响
由于镁离子一般采用计算法,所以只要在滴定总硬度和滴定Ca2+离子选择好指示剂及控制好溶液的pH值,就可以得到理想的结果,所以指示剂及pH值对滴定法测定水中Mg2+离子的影响就不做叙述。
4 指示剂及pH值对滴定法测定水中Cl-离子的影响
氯离子是水中最常见的主要阴离子之一,常以钠、镁、钙盐类的形式存在于水中。测定氯离子的硝酸银滴定法由于其准确度和精确度均较好,目前仍广泛用作标准测定方法。硝酸银滴定法对指示剂的加入量及水样的pH值也有一定要求。
指示剂用量对Cl-离子测定结果的影响。为了使试样中的氯离子完全沉淀为氯化银后立即析出铬酸银沉淀,并使滴定终点与理论终点相符合,关键在于溶液中铬酸钾的浓度是否恰当。若溶液中浓度过高,溶液颜色过深,终点出现过早,影响终点观察。如果溶液中浓度过低,则终点出现过迟,也会影响滴定的准确度,实验中的浓度一般采用比较理想。
pH值对Cl-离子测定结果的影响。滴定应该在中性或者弱碱性溶液中进行pH为6.5～10.5,在酸性溶液中,H+与发生如下反应:,降低了浓度,出现终点拖后的现象,影响滴定分析,因此,滴定时溶液的pH不能小于6.5。如果碱性太强,将以沉淀析出,出现终点拖后的现象,影响滴定分析,因此,滴定时溶液的pH也不能大于10.5。
5 指示剂及pH值对滴定法测定水中CO32-、HCO3-离子的影响
碳酸根和碳酸氢根是水中的主要的阴离子,测定它们的含量有助于了解地层水的种类,是水质分析的重要部分。目前主要用化学滴定法测定碳酸根和碳酸氢根,分析水样时,以盐酸标准溶液为滴定液,以酚酞作指示剂,滴定到等当点时,pH=8.3,此时消耗的酸量仅相当于碳酸盐含量的一半,当再向溶液中加入甲基橙指示剂,继续滴定到化学计量点时,pH=4.4,这时所滴定的是由碳酸盐所转变的重碳酸盐和水样中原有的重碳酸盐的和,根据酚酞和甲基橙指示的两次终点所消耗的盐酸标准溶液的体积,即可分别计算碳酸盐和重碳酸盐的含量。
滴定碳酸根时,以酚酞为指示剂,试样pH=7.9时便可观察到微粉红色,530nm波长处吸光度为0.005；pH=8.2时,酚酞呈粉红色,吸光度为0.040；pH=8.3时,酚酞呈粉紫色,吸光度为0.050,所以滴定至pH=8.31时,酚酞终点应为粉紫色而不是无色,这与电位滴定法的结果是一致的。另外,酚酞指示剂的浓度和加入量也会影响终点颜色的深浅,应按照规程要求操作。酚酞乙醇溶液放置久了如析出沉淀物,不宜在使用,应重新配制。滴定重碳酸根时如甲基橙终点颜色不易辨别时,可以改用甲基红-溴甲酚绿混合指示液(0.02克甲基红和0.1克溴甲酚绿溶于100毫升95%乙醇中),终点颜色由绿变浅红色为止。
虽然电位滴定法可以最大程度的減小指示剂及pH值这两个因素对滴定终点的影响,在实际分析中更准确,但是个人认为仪器价格和使用成本是制约其代替手工滴定的瓶颈,所以论述指示剂及pH值对滴定法测定水中常见离子的影响是必要的。
滴定法测定水中常见离子的理论易掌握,就是实践时很难把握滴定终点,因为滴定终点除了受溶液pH值和指示剂的影响,还必须克服其他阴离子的干扰,所以滴定需要专业化学分析人员才能完成,这样才能得到准确客观的结果,为工程提供可靠的资料。
参考文献
[1] 徐英岚.无机与分析化学.中国农业出版社.2008:75.
[2] 水利水电工程地质勘查水质分析规程.中国电力出版社.2004:39,49.
[3] 杨小宁.水利水电工程水质简分析常见离子测定中的干扰与排除.科技资讯.2010(16):136-138.