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您的滴定结果为什么无法重现?手动滴定的主要误差来源(电位滴定仪)

在学校的分析化学实验课上,大家都做过很多手工滴定的实验。我还记得当时一直在重复进行手工滴定的操作,用玻璃滴定管非常小心的添加滴定剂,然后再重新填充滴定管,最后还会一直怀疑自己选择的滴定终点是否准确。

一起做实验的同学得到的结果也都不同,但是我们从来都没有深究过原因。那时候,也没有经验。今天,我已经从业多年,可以说手动滴定的结果在很大程度上是取决于做实验的人。

那么手动滴定中的主要错误来源于哪里呢?我们又要如何来避免?

 

选择正确的指示剂

我相信您已经了解,滴定终点的 pH 值取决于所用酸和碱的酸解离常数 (Ka)。 如果用强酸滴定强碱,终点pH值在7左右。用弱酸滴定强碱会使终点向碱性范围移动。用弱碱滴定强酸将导致终点向酸性范围移动。 这就解释了为什么在酸碱滴定中会使用几种不同的指示剂。 但哪个才是正确的选择?

pH-指示剂

上图显示了一些最常用的 pH 指示剂。你可以发现,如果使用结晶紫或甲基橙作为指示剂,当终点pH 值 = 7 左右时,你不会得到正确的结果。但是一般情况下,大多数标准和 SOP 都会指定一种指示剂。按照说明进行操作,就可以了!

 

视觉识别终点

当您尝试识别终点时,问题才真正开始。 你有没有观察过颜色变化的细微差别?

上图,您可以看到 c(HCl) = 1 mol/L 和 c(NaOH) = 1 mol/L 的酸碱滴定的五个阶段。 每个图像与其前一个图像之间的唯一区别是额外滴了一滴滴定剂。 在这种情况下,您会选择哪里作为终点?

 

是只能看到淡淡的粉红色的图1作为终点?还是颜色变得更加强烈的图3?或者是颜色最鲜艳的图 5 ?从图 1 到图 5 ,仅添加了四滴滴定剂。将每滴滴定剂定义为 50 µL 的体积,就相当于 200 µL 的滴定剂或约 7.3 mg的 盐酸——这就会形成巨大的误差。

 

读取滴定管体积

你还记得如何正确读取滴定管吗? 您必须站在脚凳上并确保视线与液面水平,才能读取数值。 你知道为什么吗?

 

体积读数取决于您查看滴定管的角度。如图所示,读数与实际值的差值高达 0.2 mL (200 µL),具体取决于读取的角度。您的视线越偏离水平线,读数和结果就越不准确。您可以假设平均误差为 200 µL。正如我在前面的示例中所提到的,这对于滴定来说非常重要!

 

提高客观性和准确性

如何消除这些错误?非常容易克服的是数据读取错误。解决方案是使用电子滴定管,您只需将滴定剂加满,然后按下按钮即可。该设备会自动测量体积并为您提供数字读数。使用电子滴定管可确保您的结果具有高度的客观性。

它还可以提高结果的准确性。我不用告诉你准确度在分析化学中的重要性,但可以举一个例子。想象一下,您确定黄金的纯度为 90%,但实际上,它的纯度为 99%。如果在这种情况下卖掉你的黄金,你会损失很多钱!

在文章的前半部分,我介绍了使用颜色指示剂的视觉终点识别可能导致高达 200 µL 的误差。不准确的滴定管读数也会导致额外的 200 µL 的错误。电子滴定管不仅可以确保读数具有高度的客观性,也减少了每滴的最小体积添加量:不再是 50 µL,而是可以小至 0.25 µL,具体取决于您使用的滴定管的体积。这就大大降低了终点识别导致的错误。以下是常见的最小添加体积:

 

下一步:自动滴定

如果你想克服本文描述的所有误差来源,必须转换到自动滴定或自动电位滴定。在这种情况下,您可以使用电极来测量样品中的 pH 变化,并使用数学算法来检测终点——不再需要指示剂。此外,还拥有与电子滴定管相同的精度。

 

想了解更多信息? 下载免费白皮书 “如何将手动滴定转换为自动电位滴定“

 

相关仪器:

888 OMNIS自动电位滴定仪

 

 


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