容量分析

容量分析是一種古老的分析方法，1729年法國C.J.日夫魯瓦最早使用容量分析，用純碳酸鉀測定乙酸的濃度，他將乙酸逐滴加到一定量的碳酸鉀溶液中，直到不再發生氣泡為止。到了19世紀，由於成功地合成了各類指示劑，容量分析得到廣泛的應用。

此法將一種已知濃度的試劑溶液滴加到被測物質溶液中，根據完成化學反應所消耗的試劑量來確定被測物質的量。能用於容量分析的化學反應必須符合一定條件，其中最重要的是反應物間有確定的化學計量關係。容量分析使用的工具非常簡單，一般有滴定管、容量瓶、移液管、刻度吸量管等；同時還具有方便、迅速、準確等優點，特別適合於常量組分測定和大批樣品的例行分析。通常容量分析分為酸鹼滴定、絡合滴定、氧化還原滴定、沉澱滴定和非水滴定等目視滴定方法； 此外還有廣泛使用的儀器滴定法，如電位滴定、電導滴定和光度滴定等。按滴定方式分則有直接滴定、置換滴定、間接滴定和返滴定等。

容量分析法通常是將一定體積的待測組分溶液X置於錐形瓶中，然後將某種試劑R的標準溶液通過滴定管逐滴加到錐形瓶中。設X與R之間的化學反應為：aX+bR=cP

當所加入的R與X的物質的量的比值恰好等Fa/b葉時，則停止滴加。這一過程稱為滴定。該反應稱為滴定反應。根據R的濃度C_R和所消耗的體積VR，以及X的體積V_X，再根據X與R之間的計量關係a/b，便可求得X的濃度：

當所滴加的試劑與待測組分的物質的量之間的關係恰好符合滴定反應式所表示的 二者的計量關係時，稱滴定到達了等當點，又叫化學計量點。理論上滴定到達等當點就應停止，但在等當點時體系往往沒有任何外部特徵可被覺察，因此通常必須藉助於所加指示劑的顏色改變來確定實際的滴定終點。

如果所利用的化學反應完全程度較高，反應按一定的反應式進行，即反應物間有確定的計量關係，反應速度快，又有適當的方法確定終點，則可採用直接滴定法進行滴定。通常所説的滴定分析就是指直接滴定法。如鹽酸滴定氫氧化鈉，氫氧化鈉滴定乙酸等。如果所利用的化學反應不符合上述條件，或沒有合適的化學反應，則往往可採用返滴定法或間接滴定法。例如，用鹽酸滴定碳酸鈣時：

2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂+H₂O

由於碳酸鈣要先溶解後反應，速度較慢，故不適於用鹽酸直接滴定。但可採用返滴定法，即先加入一定過量的鹽酸標準溶液，並加熱使碳酸鈣完全溶解和反應，冷至室温後再用氫氧化鈉標準溶液滴定剩餘的鹽酸。根據所加鹽酸與氫氧化鈉的物質的量之差，便可測得碳酸鈣的含量。又如不能用氧化還原滴定法直接滴定溶液中的Ca，但可採用間接滴定法，即先將Ca沉澱為草酸鈣：

Ca+C₂O₄=CaC₂O₄↓

將沉澱分離洗滌後溶於鹽酸，生成的草酸再用高錳酸鉀標準溶液滴定：

2MnO₄+5H₂C₂O₄+6H=2Mn+10CO₂+8H₂O

由此可間接測得Ca的含量。 ^[2] 

滴定分析法根據所依據的反應的不同，又分為酸鹼滴定法、絡合滴定法、沉澱滴定法和氧化還原滴定法等。根據標準溶液計量方法的不同，滴定分析又可以分為容量滴定法和重量滴定法。容量滴定法即使用容量滴定管計量反應所用標準溶液的體積；而重量滴定法則使用重量滴定管和分析天平來計量所用標準溶液的重量。滴定分析法通常用於常量分析，有時也做微量分析。滴定分析法準確度較高，在一般情況下測定的相對誤差為0.2%左右，與重量分析法相比，簡便、快速，所以，在生產實踐和科學研究中有很大實用價值。

在容量分析中，要準確稱量被分析試樣的重量，或準確地量取試樣溶液的體積。把試樣溶於 適當的溶劑中，並進行一些預處理，必 要時進行分離，然後將所得溶液進行滴定。滴定時，滴定劑溶液中的一個 組分與被測物質發生化學反應。為滿 足容量分析的要求，這些反應必須迅速，而且需要準確地知道被測物質有 多少分子或離子與滴定劑分子或離子發生了反應。

在容量分析中，需要測出什麼時候所加入的試劑分子或離子的數目和被測物質相當。滴定中的這一點稱為等當點。確定等當點，可用目視法以有色指示劑或試劑來進行。或用某些物理化學方法來測量。當指示劑改變顏色時，就到了滴定的終點，測量出恰 在這點時所加滴定劑溶液的體積。但滴定的終點和等當點有時並不一致。

例如在變色之前，指示劑本身可能消耗少量的滴定劑，或者滴定劑在溶液中的濃度明顯地超過等當點時應有的 濃度，指示劑才改變顏色。在滴定中，為了減小判斷的終點和真正的等當點之間的誤差，要謹慎地選擇指示劑，選好確定終點的方法。為了計算與所用 去的滴定劑的體積或重量所相當的物 質的量，必須準確知道滴定劑的濃度。 確定滴定劑準確濃度的方法有：稱取一定量的試劑和一定體積的滴定劑溶液起反應；或者用滴定劑去滴定一定重量的已知其組成的試樣。