銀量法:根據其確定終點指示劑的方法不同常分為三種。
一. 莫爾法——K2CrO4 指示劑
(一)原理:以AgNO3標準溶液測定Cl-為例
終點前: Ag++Cl- ⇌AgCl¯ (白色) Ksp=1.8´10-10
終點時: 2Ag++CrO42- ⇌ Ag2CrO4 ¯(磚紅色) Ksp=2.0´10-12
沉淀的溶解度S: SAgCl
1.34 ´10-5mol/L < 1.26 ´10-4 mol/L
計量點附近終點出現的早晚與溶液中[CrO42-]有關:
(二)指示劑用量( CrO42-濃度)
理論計算:在計量點時,溶液中 Ag+ 物質的量應等于 Cl- 物質的量
(1)
(2)
(3)
(2)、(3)代入(1)得: (4)
若計量點時溶液的體積為100ml,實驗證明,在100ml 溶液中,當能覺察到明顯的磚紅色 Ag2CrO4 ¯出現時,需用去 AgNO3 物質的量為 2.5 ´10-6mol ,即:
而
解得: [Ag+] = 5.8´10-6 mol/L
實際滴定中:因為 K2CrO4本身呈黃色,按[CrO42-]=5.9 ´10-2 mol/L 加入,則黃顏色太深而影響終點觀察,實驗中,采用 K2CrO4 濃度為 2.6 ´10-3 mol/L ~ 5.6 ´10-3 mol/L 范圍比較理想。 (計算可知此時引起的誤差 TE < ±0.1%)
在實驗中:50 ~ 100ml 溶液中加入5% K2CrO4 1ml。
(三)滴定條件
1. 溶液的酸度
通常溶液的酸度應控制在 pH =6.5~10(中性 或 弱堿性),
若酸度高,則:
Ag2CrO4 + H+ ⇌ 2Ag+ + HCrO4- Ka2=3.2 ´10-7
2HCrO4- ⇌ Cr2O72- + H2O K = 98
若堿性太強: 2Ag+ + 2OH- ⇌ 2AgOH ↓
↓
AgO↓ +H2O
當溶液中有少量 NH3 存在時,則應控制在 pH =6.5~7:
NH3+ + OH- ⇌ NH3 + H2O
↓Ag+
Ag(NH3)2+
2. 沉淀的吸附現象
(1)先生成的AgCl↓易吸附Cl- 使溶液中[Cl-]↓,終點提前,
滴定時必須劇烈搖動。AgBr ↓吸附更強。
(2)宜 Ag+ ® Cl-,不宜 Cl- ® Ag+ ( Ag2CrO4 ®CrO42- 慢)
3. 干擾離子的影響
①能與Ag+ 生成沉淀的陰離子 (PO43- 、AsO43-、SO32-、S2-、CO32-、C2O42-)
②能與Cr2O72-生成沉淀的陽離子 (Pb2+、Ba2+)
③在弱堿性條件下易水解的離子 (Al3+、Fe3+、Bi3+)
④大量的有色離子 (Co2+、Cu2+、Ni2+)
都可能干擾測定,應預先分離。
二. 佛爾哈德法——鐵銨礬 [NH4Fe(SO4)2] 指示劑
(一)原理:
SCN- + Ag+ ⇌ AgSCN ↓(白色) Ksp=1.0 ´10-12
終點時: SCN- + Fe3+ ⇌ FeSCN 2+ (紅色) K穩 =138
終點出現早晚與 [Fe3+] 大小有關。
(二)指示劑用量
理論計算:
在化學計量點時 (5)
(6)
(7)
(2)、(3)代入(1): (8)
實驗證明,在100ml 溶液中,含 6.4 ´10-7mol FeSCN2+時,可觀察到明顯紅色 ,則
[Ag+] = [SCN-]+6.4 ´10-6
所以:
解得: [SCN-]= 1.5 ´10-7 mol/L
已知:
解得: [Fe3+] = 0.31 mol/L
實際滴定中:因為 Fe3+ 溶液呈黃色,當 [Fe3+] 為0.31 mol/L 時溶液呈深橙黃色,嚴重影響終點觀察,實際采用
[Fe3+] :0.015 mol/L ~ 0.03 mol/L (此時引起的誤差 TE < ±0.1%)
(二)滴定條件
1. 溶液的酸度——在硝酸的酸性條件下進行
2. 直接滴定法測定 Ag+時,AgSCN ¯吸附Ag+ ,近終點時劇烈搖動
3. 返滴定法測定Cl-時:
Cl- + Ag+ (過量) ⇌ AgCl ¯ SAgCl =1.35 ´10-5mol/L 大
Ag+ (剩余) + SCN- ⇌ AgSCN¯ SAgSCN =1.0 ´10-6mol/L 小
終點時:SCN- + Fe+ ⇌ FeSCN2+(紅) 發生轉化作用:
AgCl ¯ + SCN- ⇌ AgSCN ¯ + Cl-
致使[SCN-] ¯ ,已生成的 FeSCN2+ 離解,紅色消失,多消耗 SCN- ,造成較大誤差,常采取預防措施:
(1) 加入有機溶劑硝基苯 (有毒)、1,2—二氯乙烷、甘油等, 用力搖動,使AgCl ¯ 表面被有機溶劑覆蓋,減少與溶液接觸;
(2) 近終點時,防止劇烈搖動;
(3) 加入 AgNO3 先生成AgCl ¯后,先加熱至沸使AgCl 凝聚。
4.干擾物質
強氧化劑及銅鹽、Hg 鹽等,應預先分離或掩蔽。
三. 法揚斯法——吸附指示劑
(一)原理:
例:用AgNO3溶液滴定Cl-,采用有機酸熒光黃指示劑(HFIn),為指示劑:
HFIn ⇌ H+ + FIn- (黃綠色)
計量點前: Ag++Cl- ⇌AgCl¯ (白色)
AgCl + Cl- ⇌AgCl • Cl- 吸附構晶離子
計量點后—終點時: AgCl + Ag+ ⇌AgCl· Ag+ (Ag+過量)
AgCl· Ag+ + FIn- ⇌ AgCl •Ag • FIn
黃綠色 粉紅色
(二)滴定條件
1. 加入膠體保護劑—— 糊精 或 淀粉
2. 酸度:一般在中性、弱堿性、弱酸性溶液中進行
HFIn 分子不易被吸附, FIn- 陰離子存在與 Ka 有關.
Ka ® 允許酸度越高(pH 值¯ )
如:曙紅 Ka 較大, pH ³ 2 以上使用;
而 熒光黃 Ka 較小, pH ³ 7 以上使用。
但:最高 pH < 10。
3. 避光—— AgX 易感光變灰,影響終點觀察。
4. 沉淀對指示劑的吸附能力 應 略小于 對 被測離子的吸附能力
膠體吸附能力次序(對指示劑 及 X-):
I- > 二甲基二碘熒光黃 > Br - > 曙紅 > Cl- > 熒光黃 或 二氯熒光黃