第五章酸碱滴定

药物分析化学第五章酸碱滴定法,主要内容,酸碱指示剂酸碱滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定液的配制和标定应用与实例,酸碱滴定法:,是以酸碱中和反应为基础的滴定分析法,又称中和法。,第一节酸碱指示剂,酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，在溶液中能部分电离，出现酸式和碱式不同结构的共轭酸碱平衡体系，随着溶液pH值的变化，其浓度发生改变，而呈现不同的颜色。,酚酞,指示剂变色原理,讨论：Ka一定，H+决定比值大小，影响溶液颜色,指示剂变色原理,酸碱式体混合色,1）In-/HIn10或pHpKa+1碱式色2）In-/HIn1/10或pHpKa-1酸式色3）1/10In-/HIn10或pKa-1pHpKa+1,指示剂变色原理,指示剂理论变色范围pH=pKa1指示剂理论变色点pH=pKa，In-=HIn注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐pKa理论范围实际范围甲基橙3.42.44.43.14.4甲基红5.14.16.14.46.2酚酞9.18.110.18.010.0百里酚酞10.09.011.09.410.6,表4.1常见的酸碱指示剂,影响酸碱指示剂变色范围的因素,1指示剂的用量尽量少加，否则终点不敏锐指示剂本身为弱酸碱，多加增大滴定误差1）双色指示剂：甲基橙变色点pH取决于酸、碱式体浓度的比值，与CHIn无关,2）单色指示剂：酚酞,变色点pH取决于CHIn；CHIn则pH，变色点酸移,例：50100mL溶液中加入酚酞23滴，pH=9变色1520滴，pH=8变色,2温度的影响,TKHIn变色范围！注意：如加热，须冷却后滴定例：甲基橙180C3.14.41000C2.53.7灵敏度,3溶剂的影响极性介电常数KHIn变色范围4滴定次序无色有色，浅色有色例：酸滴定碱选甲基橙碱滴定酸选酚酞,混合指示剂,混合指示剂主要是利用颜色的互补作用而形成。混合指示剂通常有两种配制方法：1.一种是在某种指示剂中加入一种不随溶液H+浓度变化而改变颜色的“惰性染料”。,pH值甲基橙靛蓝混合后3.1红色蓝色紫色4.1橙色蓝色浅灰色4.4黄色蓝色绿色,2.将两种或两种以上的指示剂混合配成,例如：甲基红溴甲酚绿混合后酸式色红色黄色暗红色中间色橙色绿色灰色碱式色黄色蓝色绿色,混合指示剂：甲基红+溴甲酚绿,5.0-5.1-5.2暗红灰绿用于Na2CO3标定HCl时指示终点3.特点由于颜色互补使变色间隔变窄,变色敏锐.广范pH试纸甲基红，溴百里酚蓝，百里酚蓝，酚酞按一定比例混合，溶于乙醇，浸泡滤纸。,返回,滴定曲线的作用：(1)确定滴定终点时，消耗的滴定剂体积；(2)判断滴定突跃大小；(3)确定滴定终点与化学计量点之差。(4)选择指示剂；,第二节酸碱滴定曲线和指示剂的选择,在滴定过程中，表示滴定液的加入量与溶剂pH值的变化关系的曲线，称为滴定曲线，即pH-V曲线。,滴定类型,强碱滴定强酸强碱滴定弱酸强酸滴定弱碱,酸碱滴定曲线的计算,(一)强碱滴定强酸例：0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00ml0.1000mol/LHCl溶液。a.滴定前，加入滴定剂(NaOH)体积为0.00ml时：0.1000mol/L盐酸溶液的pH=1b.滴定中，加入滴定剂体积为18.00ml时：H+=0.1000(20.00-18.00)/(20.00+18.00)=5.310-3mol/L溶液pH=2.28,强碱滴定强酸滴定曲线的计算过程,加入滴定剂体积为19.98ml时:(离化学计量点差约半滴)H+=cVHCl/V=0.1000(20.00-19.98)/(20.00+19.98)=5.010-5mol/L溶液pH=4.3c.化学计量点，即加入滴定剂体积为20.00mL反应完全，H+=10-7mol/L,溶液pH=7,强碱滴定强酸滴定曲线的计算过程,d.化学计量点后加入滴定剂体积为20.02，过量0.02mL(约半滴)OH-=nNaOH/V=(0.10000.02)/(20.00+20.02)=5.010-5mol/LpOH=4.3,pH=14-4.3=9.7,滴加体积：019.98mL；pH=3.4滴加体积：19.9820.02mL；pH=5.4滴定突跃,滴定曲线的特点：,1、滴加体积：019.98mL；pH=3.4曲线较为平坦,2、滴加体积：19.9820.02mL，pH=5.4，溶液由酸性突变到碱性。这种pH值的突变称为滴定突跃。突跃所在的pH范围称为突跃范围。,3、pH=7.00，化学计量点在突跃范围中间。,4、突跃后再继续加入氢氧化钠溶液，溶液的pH变化较慢，所以曲线又较平坦。,甲基红,指示剂的选择,滴定突跃范围是选择指示剂的依据，凡是变色范围全部或部分在滴定突跃范围内的指示剂都可以用来指示终点。,强碱滴定强酸可用的指示剂有：,酚酞：pH8.310.0无色变成红色甲基红：pH4.26.3红色变成黄色甲基橙：pH3.24.4红色变成黄色,强碱滴定强酸滴定曲线的讨论：,指示剂变色点（滴定终点）与化学计量点并不一定相同，但相差不超过0.02mL，相对误差不超过0.1%。符合滴定分析要求。,甲基红,强酸碱滴定曲线,0.10molL-1NaOH滴定0.10molL-1HCl,0.10molL-1HCl滴定0.10molL-1NaOH,不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线,NaOHHCl,浓度增大10倍，突跃增加2个pH单位。,（2）强碱滴定弱酸,pH=2.87与强酸相比，滴定开始点的pH抬高。,例：0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol/LHAc溶液。绘制滴定曲线时,通常用最简式来计算溶液的pH值。a.滴定开始前，一元弱酸(用最简式计算),强碱滴定弱酸滴定曲线计算过程：,b.化学计量点前开始滴定后，溶液即变为HAc(ca)-NaAc(cb)缓冲溶液;按缓冲溶液的pH进行计算。加入滴定剂体积19.98mL时：ca=0.020.1000/(20.00+19.98)=5.0010-5mol/Lcb=19.980.1000/(20.00+19.98)=5.0010-2mol/LH+=Kaca/cb=10-4.745.0010-5/(5.0010-2)=1.8210-8溶液pH=7.74,c.化学计量点,生成HAc的共轭碱NaAc（弱碱），浓度为：cb=20.000.1000/(20.00+20.00)=5.0010-2mol/L此时溶液呈碱性，需要用pKb进行计算pKb=14-pKa=14-4.74=9.26OH-=(cbKb)1/2=(5.0010-210-9.26)1/2=5.2410-6mol/L溶液pOH=5.28pH=14-5.28=8.72,加入滴定剂体积20.02mLOH-=(0.10000.02)/(20.00+20.02)=5.010-5mol/LpOH=4.3pH=14-4.3=9.7,d.化学计量点后,滴加体积：019.98mL；pH=7.74-2.87=4.87滴加体积：19.9820.02mL；pH=9.7-7.7=2滴定开始点pH抬高，滴定突跃范围变小。,强碱滴定弱酸滴定曲线,0.10molL-1NaOHHAc0.10molL-1,突跃处于弱碱性,只能选酚酞作指示剂.,（1）滴定前，弱酸在溶液中部分电离，与强酸相比，曲线开始点提高；（2）滴定开始时，溶液pH升高较快，这是由于中和生成的Ac-产生同离子效应，使HAc更难离解，H+降低较快；,弱酸滴定曲线的讨论：,（3）继续滴加NaOH，溶液形成缓冲体系，曲线变化平缓；（4）接近化学计量点时，溶液中剩余的HAc已很少，pH变化加快。,弱酸滴定曲线的讨论：,（5）化学计量点前后产生pH突跃，与强酸相比，突跃变小；（7）甲基橙指示剂不能用于弱酸滴定；,（8）随着弱酸Ka变小，突跃变小，Ka在10-9左右突跃消失;（9）直接滴定条件：cKa10-8,（三）强酸滴定弱碱,HCL（0.1000mol/L）NH3H2O（0.1000mol/L,20.00mL）,1.滴定曲线：与强碱滴定弱酸类似，曲线变化相反2.影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：（1）影响因素：被滴定碱的性质，浓度（2）指示剂选择：pH=6.344.30，选甲基橙，甲基红3弱碱能被准确滴定的判别式：CbKb10-8,H3O+A-HA+H2O,反应完全程度不高,0.1molL-1HCl,NH30.1molL-1pKb=4.75,突跃处于弱酸性,选甲基红或甲基橙作指示剂.,强酸滴定弱碱,8.0,小结,强酸滴定强碱或强碱滴定强酸时,滴定突跃范围包括酸性及碱性,可选择酸性或碱性区域内变色的指示剂:酚酞、甲基橙、甲基红,强碱滴定弱酸时，滴定突跃范围在碱性区域内，应选择碱性区域内变色的指示剂：酚酞、百里酚酞,强酸滴定弱碱时，滴定突跃在酸性区域内，应选择酸性区域内变色的指示剂：甲基橙、甲基红,第三节酸碱滴定液的配制与标定,盐酸滴定液的配制与标定硫酸滴定液的配制与标定氢氧化钠滴定液的配制与标定,一、盐酸滴定液的配制和标定,配制配制0.1mol/L盐酸滴定液1000ml需用市售盐酸（浓度为12mol/L）的体积为：,0.11000=12VV=8.3ml,实际可取9.0ml,一、盐酸滴定液的配制和标定,配制方法：,用洁净量杯（或量筒），量取盐酸9.0ml，倒入干净试剂瓶中，加水稀释为1000ml，盖好玻璃塞，摇匀。,一、盐酸滴定液的配制和标定,标定,基准物：无水碳酸钠，也可用硼砂,每1ml盐酸滴定液（0.1mol/L）相当于5.30mg无水碳酸钠。,一、盐酸滴定液的配制和标定,标定操作方法：,取在270300干燥至恒重的基准无水碳酸钠约0.15g，精密称定，加水50ml使溶解，加甲基红-溴甲酚绿混合指示剂10滴，用盐酸滴定液滴定至溶液由绿色转变为紫红色时，煮沸2分钟，冷至室温，继续商定至溶液由绿色转变为暗紫色为终点。,注意：加热煮沸2分钟的作用，除去CO2。,二、硫酸滴定液的配制和标定,配制,若需配0.05mol/L硫酸滴定液1000ml，需用市售硫酸（浓度为18mol/L）的体积为：,0.051000=18V,V=2.8ml实际可取3.0ml。,二、硫酸滴定液的配制和标定,操作方法：,用洁净量杯（或量筒）量取硫酸3.0ml，缓缓注入适量水中，冷却至室温，加水稀释为1000ml，摇匀。,二、硫酸滴定液的配制和标定,标定,基准物：无水碳酸钠或硼砂,标定反应式：,硫酸滴定液的浓度计算：,三、氢氧化钠滴定液的配制与标定,配制,配制前：取氢氧化钠适量，加水振摇使溶解，形成饱和溶液，冷却后，置聚乙烯塑料瓶中，静置数日，澄清后备用。,配制0.1mol/L氢氧化钠滴定液1000ml，方法：,取澄清的氢氧化钠饱和溶液5.6ml，加新煮沸过的冷水使成1000ml，密塞，摇匀。,三、氢氧化钠滴定液的配制与标定,注意：,氢氧化钠易吸收二氧化碳，生成碳酸钠，不能用直接法配制。碳酸钠在饱和氢氧化钠溶液中溶解度小，沉淀于底部，可取氢氧化钠上清液稀释配成所需浓度的溶液。配制时用新煮沸过的冷水目的：除去水中含有的二氧化碳。,三、氢氧化钠滴定液的配制与标定,标定：,基准物：邻苯二甲酸氢钾,氢氧化钠滴定液的浓度计算为：,三、氢氧化钠滴定液的配制与标定,操作方法：,取在105干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾0.6g，精密称定，加新沸过的冷水50ml，使其溶解，加酚酞指示剂2滴，用氢氧化钠滴定液滴定至溶液显粉红色（30选举法不褪色），即为终点。,第四节应用与实例,一、直接滴定法,1、酸类药物强酸、弱酸（CaKa10-8），强酸弱碱盐、混合酸、多元酸等都可以用碱滴定液直接滴定。,2、碱类药物强碱、弱碱（CbKb10-8），强碱弱酸盐都可以用酸滴定液直接滴定。,一、直接滴定法,例一：苯甲酸原料药的含量测定：取本品约0.25g，精密称定，加中性乙醇（对酚酞指示液显中性）25ml溶解后，加酚酞指示液3滴，用氢氧化钠滴定液（0.1mol/L）滴定。每1ml氢氧化钠滴定液（0.1mol/L）相当于12.21mg的苯甲酸（C7H6O2）。,苯甲酸百分含量：,反应方程式：,例二药用氢氧化钠的测定：取本品2g，精密称定，置250ml量瓶中，加新沸过的冷水适量使溶解，放冷，用水稀释至刻度，摇匀，精密量取25ml，加酚酞指示液3滴，用硫酸滴定液（0.1mol/L）滴定至红色消失，记录消耗硫酸滴定液（0.1mol/L）的体积V1，加甲基橙指示剂2滴，继续滴加硫酸滴定液（0.1mol/L）至显持续的橙红色，记录消耗硫酸滴定液（0.1mol/L）的体积V2。,一、直接滴定法,第一步反应,第二步反应,消耗滴定液体积为V2,二、置换滴定法,药物的酸碱性很弱（CaKa10-8、CbKb10-8）不能直接滴定，但它们可以与一些试剂反应后，产生一定量的酸或碱，增强其酸性或碱性后，再用酸、碱滴定液进行滴定。,例三：硼酸的含量测定，中国药典采用加入甘露醇，使生成甘露醇硼酸酯后，以酚酞为指示剂，用氢氧化钠滴定液（0.5mol/L）滴定至显粉红色。每1ml氢氧化钠滴定液（0.5mol/L）相当于30.92mg硼酸（H3BO3）。,二、置换滴定法,三、返滴定法,凡是难溶于水的酸性、碱性且不能直接滴定的药物；或是与滴定液作用时不易选择指示剂的药物；或是有其它酸类干扰测定的药物，可先加入一定量过量的滴定液，待作用完毕，再滴入另一种滴定液，采用返滴定法进行含量测定。,四、双相酸碱滴定法,双相滴定法是指向滴定液中加入一种与水不相混溶的有机溶剂，由于在滴定过程中，反应生成的游离物（游离酸或游离碱），在水中溶解度小，在有机溶剂中溶解度大，这样可将滴定生成的游离物不断地萃取到有机相中，同时，