標準溶液的配制方法及基準物質(zhì)

1標準溶液的配制方法及基準物質(zhì)

標準溶液是指已知準確濃度的溶液，它是滴定分析中進行定量計算的依據(jù)之一。不論采用何種滴定方法，都離不開標準溶液。因此，正確地配制標準溶液，確定其準確濃度，妥善地貯存標準溶液，都關(guān)系到滴定分析結(jié)果的準確性。配制標準溶液的方法一般有以下兩種：

1.1直接配制法

用分析天平準確地稱取一定量的物質(zhì)，溶于適量水后定量轉(zhuǎn)入容量瓶中，稀釋至標線，定容并搖勻。根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量和容量瓶的體積計算該溶液的準確濃度。

能用于直接配制標準溶液的物質(zhì)，稱為基準物質(zhì)或基準試劑，它也是用來確定某一溶液準確濃度的標準物質(zhì)。作為基準物質(zhì)必須符合下列要求：

（1） 試劑必須具有足夠高的純度，一般要求其純度在99.9%以上，所含的雜質(zhì)應(yīng)不影響滴定反應(yīng)的準確度。

（2）物質(zhì)的實際組成與它的化學(xué)式*相符，若含有結(jié)晶水（如硼砂Na2B4O7.10H2O），其結(jié)晶水的數(shù)目也應(yīng)與化學(xué)式*相符。

（3） 試劑應(yīng)該穩(wěn)定。例如，不易吸收空氣中的水分和二氧化碳，不易被空氣氧化，加熱干燥時不易分解等。

（4）試劑有較大的摩爾質(zhì)量，這樣可以減少稱量誤差。常用的基準物質(zhì)有純金屬和某些純化合物，如Cu, Zn, Al, Fe和K2Cr2O7 ，Na2CO3 , MgO , KBrO3 等，它們的含量一般在99.9%以上，甚至可達99.99% 。

應(yīng)注意，有些高純試劑和光譜純試劑雖然純度很高，但只能說明其中雜質(zhì)含量很低。由于可能含有組成不定的水分和氣體雜質(zhì)，使其組成與化學(xué)式不一定準確相符，致使主要成分的含量可能達不到99.9%，這時就不能用作基準物質(zhì)。一些常用的基準物質(zhì)及其應(yīng)用范圍列于表2.1中。

表2.1 常用基準物質(zhì)的干燥條件和應(yīng)用

1.2 間接配制法（標定法）

需要用來配制標準溶液的許多試劑不能*符合上述基準物質(zhì)*的條件，例如：NaOH極易吸收空氣中的二氧化碳和水分，純度不高；市售鹽酸中HCl的準確含量難以確定，且易揮發(fā)；KMnO4和Na2S2O3等均不易提純，且見光分解，在空氣中不穩(wěn)定等。因此這類試劑不能用直接法配制標準溶液，只能用間接法配制，即先配制成接近于所需濃度的溶液，然后用基準物質(zhì)（或另一種物質(zhì)的標準溶液）來測定其準確濃度。這種確定其準確濃度的操作稱為標定。

例如欲配制0.1mol.L-1HCl標準溶液，先用一定量的濃HCl加水稀釋，配制成濃度約為0.1mol?L-1的稀溶液，然后用該溶液滴定經(jīng)準確稱量的無水Na2CO3 基準物質(zhì)，直至兩者定量反應(yīng)*，再根據(jù)滴定中消耗HCl溶液的體積和無水Na2CO3 的質(zhì)量，計算出HCl溶液的準確濃度。大多數(shù)標準溶液的準確濃度是通過標定的方法確定的。

在常量組分的測定中，標準溶液的濃度大致范圍為0.01 mol.L-1至1 mol.L-1，通常根據(jù)待測組分含量的高低來選擇標準溶液濃度的大小。

為了提高標定的準確度，標定時應(yīng)注意以下幾點：

⑴ 標定應(yīng)平行測定3- 4次，至少重復(fù)三次，并要求測定結(jié)果的相對偏差不大于0.2% 。

⑵ 為了減少測量誤差 ，稱取基準物質(zhì)的量不應(yīng)太少，zui少應(yīng)稱取0.2ｇ以上；同樣滴定到終點時消耗標準溶液的體積也不能太小，在于20ｍL以上。

⑶ 配制和標定溶液時使用的量器，如滴定管，容量瓶和移液管等，在必要時應(yīng)校正其體積，并考慮溫度的影響。

⑷ 標定好的標準溶液應(yīng)該妥善保存，避免因水分蒸發(fā)而使溶液濃度發(fā)生變化；有些不夠穩(wěn)定，如見光易分解的ＡgNO3和 KMnO4等標準溶液應(yīng)貯存于棕色瓶中，并置于暗處保存；能吸收空氣中二氧化碳并對玻璃有腐蝕作用的強堿溶液，裝在塑料瓶中，并在瓶口處裝一堿石灰管，以吸收空氣中的二氧化碳和水。對不穩(wěn)定的標準溶液，久置后，在使用前還需重新標定其濃度。

2 標準溶液濃度表示方法

2.1 物質(zhì)的量濃度（c，簡稱濃度）

物質(zhì)的量濃度是指單位體積溶液中含溶質(zhì)Ｂ的物質(zhì)的量，以符號ｃＢ表示。即

cＢ =ｎＢ /ＶB （2.1）

因 ｎＢ = ｍＢ/ＭＢ （2.2）

所以 ｍＢ=cＢＶBＭＢ （2.3）

式 （2-1）中，B代表溶質(zhì)的化學(xué)式，ｎＢ為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，它的SI單位是mol，VB表示溶液的體積，其SI單位是m3；所以物質(zhì)的量濃度cＢ的SI單位是mol.m-3，在分析化學(xué)中常用的單位為mol.L-1或mol.dm-3 。

在式（2-2）中，ｍＢ是物質(zhì)B的質(zhì)量，常用單位為ｇ，ＭＢ是物質(zhì)B的摩爾質(zhì)量，其SI單位是Kg.mol-1，在分析化學(xué)中常用的單位為g .mol-1。以此為單位時，任何原子、分子或離子的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上就等于其相對原子質(zhì)量、分子質(zhì)量或相對離子質(zhì)量。

2.2 滴定度（T）

在工業(yè)生產(chǎn)中，由于測定對象比較固定，常使用同一標準溶液測定同一種物質(zhì)，因此常用滴定度表示標準溶液的濃度，使計算簡便、快速。滴定度是指1mL標準溶液相當于被測物質(zhì)的質(zhì)量(單位為g.mL-1或mg.mL-1),以符號TA/B表示。其中A為被測物質(zhì)，B為滴定劑。例如，1.00mL K2Cr2O7標準溶液恰好能與0.005682g Fe*反應(yīng)，則此K2Cr2O7溶液對Fe的滴定度TFe/K2Cr2O7 = 0.005682g/mL-1。

在實際生產(chǎn)過程中，常常需要對大批試樣測定其中同一組分，標準溶液的濃度若用滴定度表示，計算被測組分的含量就很簡便。如上例中若已知滴定時消耗K2Cr2O7標準溶液的體積V（mL），則被測組分的質(zhì)量mFe 為：

mFe =TFe/K2Cr2O7 / V