毛细滴管数滴法测定水中硫酸根含量

1、第23卷第2期大学化学2008年4月毛细滴管数滴法测定水中硫酸根含量沈文闻(百色学院化学与生命科学系广西百色533000数滴分析,其主要仪器外形小巧、便于携带,滴定快速、准确,试剂消耗量约为常量法的5%,滴定剂用量约为50200滴。该法的优点是仪器携带方便,适用于水中硫酸根离子含量的室外快速分析。硫酸根离子广泛存在于天然水中,水中硫酸盐含量是进行水质评价、显示某种水文地球化学含量十分必要,是水质常规分析中的重要项目特征和影响产品质量的重要指标,测定水中S O2-4之一1。水中硫酸根离子的测定方法很多,有重量法、铬酸钡比色法、比浊法、离子色谱法、E DT A 容量法等。重量法比较准确,但手续繁杂

2、,只适用于测定硫酸盐含量为10mg/L以上的水样;硫酸钡比色法可用于测定5200mg/L硫酸盐的清洁水样;比浊法适用于硫酸盐含量在40mg/L以下的水样,但要求严格控制操作条件;离子色谱法可同时连续测定其他阴离子(如NO-,NO-2,Cl-,3B r-等,但仪器设备昂贵12。E DT A容量法测定时间较短,但滴定终点颜色变化不明显。本文根据E DT A容量法原理,设计用毛细滴管数滴微型滴定法对天然水中硫酸根离子进行测定,所用仪器结构简单、携带方便,试剂用量少、成本低,实验表明,本文设计的方法终点明显、易观察,实际测定结果与重量法相当,值得在实验教学和生产实践中推广运用。1实验部分1.1方法原理

3、先用过量氯化钡将溶液中的硫酸根沉淀完全,为防止产生碳酸钡沉淀,可先对待测水样进行处理(将待测液酸化,同时加热至沸5m in以除去二氧化碳。用空白标定(过程1, EDT A滴定用量(滴数为n1求得加入钡的量,再用E DT A法滴定待测液中原有的钙镁量(过,过量的钡连同待测液中原有的钙镁,用EDT A标准液滴定程2,E DT A滴定用量(滴数为n2。为使终点明显,在pH10时添加指示剂(铬黑T, (过程3,E DT A滴定用量(滴数为n3并加入5mL Mg2EDT A溶液,从加入的钡中减去沉淀硫酸根后的剩余钡镁,即为沉淀硫酸根所用的钡,从而求得待测液中硫酸根的含量。1.2仪器和试剂AE240型电子

4、天平(上海梅特勒2托利多仪器有限公司,自制聚乙烯毛细滴管,A级定量分析玻璃仪器等。本方法所用试剂和水均使用分析纯试剂和蒸馏水。EDT A标准溶液(0.0106mol/L:用0.0100mol/L锌标准溶液标定3;BaCl2溶液(0.0110mol/L:用0.0106mol/L EDT A标准溶液标定3;铬黑T溶液(0.2%:称取0.2g铬黑T和2g盐酸羟胺,溶于无水乙醇中,用无水乙醇稀释至100mL,贮于棕色瓶内;氨缓冲溶液(pH10:称取20g氯化铵,以无二氧化碳水溶解,加入100mL质量分数为25%氨水,用水稀释至1L;乙二胺四乙酸二钠镁(Mg2E DT A溶液(0.04mol/L:称取1

5、7.2g乙二胺四乙酸二钠镁(四水盐,溶于1L无二氧化碳水中;盐酸溶液(0.01mol/L;三乙醇胺(200g/L;Na2S溶液(20g/L;无水乙醇。1.3测定方法1.3.1滴管液滴体积的测定将自制毛细滴管吸满蒸馏水,擦干表面水份后倒放在干燥的小烧杯里,一起放到电子天平中称量。戴手套,取出滴管,逐滴滴出100滴水后再次称量,差值即为100滴水的质量。根据水温及水的密度计算滴管的液滴体积V液滴(mL。1.3.2硫酸根离子测定1.3.2.1空白实验空白实验即测定一定体积BaCl2标准溶液需要E DT A标准溶液的滴数。准确移取20.00 mL蒸馏水于150mL三角烧瓶中,加入1.00mL BaCl

6、2溶液,再加入10mL无水乙醇(搅拌片刻、5mL Mg2E DT A溶液、5mL氨性缓冲溶液、4滴铬黑T指示剂,用E DT A标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮蓝色。记录滴定消耗的E DT A标准溶液滴数n1。1.3.2.2测定水样中钙离子和镁离子消耗ED TA标准溶液的滴数准确移取20.00mL已处理水样于150mL三角烧瓶中,依次加入1mL三乙醇胺、5滴Na2S 溶液、5mL Mg2E DT A溶液、5mL氨性缓冲溶液、4滴铬黑T指示剂,用EDT A标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮蓝色。记录滴定消耗的E DT A标准溶液滴数n2。1.3.2.3测定水样中过量钡离子和钙镁离子总量消耗ED TA

7、标准溶液的滴数准确移取20.00mL水样于150mL三角烧瓶中,加1滴0.01mol/L盐酸溶液(pH约等于5,加热沸腾5m in除去二氧化碳,然后依次加入10mL无水乙醇、1mL BaCl2溶液(过量,搅拌片刻,观察略有白色浑浊为正常(如果浑浊偏重应减少样品溶液的吸取量,然后依次加入1mL三乙醇胺、5滴Na2S溶液、5mL Mg2E DT A溶液、5mL氨性缓冲溶液、4滴铬黑T指示剂,立即用E DT A标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮蓝色。记录滴定消耗的E DT A标准溶液滴数n3。根据滴定的液滴数,按下式计算溶液中硫酸根离子浓度。c(S O2-4=(1000(n1+n2-n3V液滴

8、5;c(EDT A/V(1(1式中c(S O2-4为所取待测液中S O2-4的物质的量浓度(mmol/L;c(EDT A为E DT A标准溶液浓度(mol/L;n1为BaCl2标准溶液消耗EDT A标准溶液滴数;n2为试样中Ca2+、Mg2+消耗EDT A标准溶液滴数;n3为测定试样消耗的E DT A标准溶液滴数;V液滴为毛细滴管液滴体积(mL;V为试样体积(mL。2结果讨论2.1滴定液滴数理论上看,滴定液滴数n越大,相对误差就越小。但实验表明4,当n100,对误差的影响很有限,而操作人员却必须长时间保持高度的注意力,不能有丝毫松懈,否则就会发生数滴错误。综合各因素的影响,以n=50200为宜

9、,这样可使理论误差控制在2.0%以内。既能保证较高的准确度,又符合快速测定的要求。2.2滴管材料滴管材料有普通玻璃滴管、医用一次性注射器不锈钢针头和微型实验用聚乙烯塑料多用滴管3种。玻璃滴管在保管和使用时管尖极易折断,不锈钢针头制作的滴管由于无法看见针尖是否混入气泡而会影响滴定液滴的均匀性,因此都不适用于本法。塑料滴管既透明,又不易折断,是本法的首选。这种毛细滴管的制作也很方便,只要将塑料滴管放在普通酒精灯焰上稍加热即可拉制,其中的毛细管部分往往很细长,即使插入水样瓶45c m深处,也不会导致水样从瓶中溢出,加上其管身带有体积刻度,因此还可将它用于容量瓶的定容操作中,效果优于移液管、滴管等其他

10、器皿。2.3液滴体积的均一性越大,相对标准偏差就越大,说明滴管口径越表1显示,对同一材料的滴管,液滴体积V液滴太小(如0.005mL,必然增大滴定操作的难度。经过反复试小,液滴的均一性越好;但若V液滴验和比较,以V=0.010.02mL为宜。液滴表1液滴体积的测定(20,n=10滴管编号V液滴/mL相对标准偏差2.4温度对液滴体积的影响通过实验考查了温度对毛细滴管液滴体积的影响。当温度为10、20和30时,2号滴管的液滴体积6次重复测定的平均值依次为0.02061、0.02065、0.02087mL,相对极差为: (0.02087-0.02061×100%÷0.02065=

11、1.26%。由于相对极差较小,故通常条件下可以不考虑温度的影响,但在不同季节最好分别核定滴管的液滴体积。2.5样品分析用本文方法对几种水样进行测定,并与重量法进行比较,结果见表2。本文方法的不足是液滴的计数较为麻烦,需要操作人员注意力高度集中,不能有丝毫松懈,否则就容易发生数滴错误。若能配备一个自动液滴计数器,则可提高方法的通用性。表2数滴法与常量法测定结果对比(n=4样品编号测定方法c(S O2-4/mmolL-1注:c(S O2-为S O2-4的测定平均值。(下转第52页4CB r对称伸缩振动;另外,指纹区出现单键伸缩和各种弯曲振动,与该化合物的标准红外光谱谱图吻合。产品的质谱谱图表明:质

12、荷比最大的离子是m/z171,符合氮规则,同位素丰度的m/z135和m/z137也符合溴的同位素离子峰,强度比接近1:1,将其与溴硝醇的标准质谱谱图对照,产品的主要分子碎片、中性碎片均对应标准谱图的主要碎片。6结论使用多聚甲醛为原料,用一锅法(先羟甲基化后溴化合成溴硝醇,羟甲基化反应生成的中间产物不需要分离,可以直接进行第二步溴化反应,操作简便;并且可以根据反应液的颜色变化确定溴滴加的终点,即反应终点,可避免溴加入过量。以40%Na OH或K OH为碱液,在-50进行羟甲基化反应,时间1.5h;溴化反应温度控制在15以下,反应1.0h;反应终点溶液的pH控制在56之间为最佳。参考文献1朱玉清.

13、广州化工,1994,22(2:52杨辉琼,苏娇莲,易翔.化学试剂,2005,27(7:437(上接第46页参考文献1Pavia D L,La mpman G M,Kriz G S.现代有机化学实验技术导论.丁新腾译.北京:科学出版社,19852樊能廷.有机合成事典.北京:理工大学出版社,19923韩广甸,赵树纬,李述文.有机制备化学手册(上卷.北京:化学工业出版社,19804Gedye R,S m ith F,W esta way K,et al.Tetrahedron L ett,1986,27:2795Giguere R J,B ray T L,Duncan S M,et al.Tetrahedron Lett,