標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法及基準(zhǔn)物質(zhì)

1．標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法及基準(zhǔn)物質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)溶液是指已知準(zhǔn)確濃度的溶液，它是滴定分析中進(jìn)行定量計(jì)算的依據(jù)之一。不論采用何種滴定方法，都離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)溶液。因此，正確地配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，確定其準(zhǔn)確濃度，妥善地貯存標(biāo)準(zhǔn)溶液，都關(guān)系到滴定分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。配制標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)線，定容并搖勻。根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量和容量瓶的體積計(jì)算該溶液的準(zhǔn)確濃度。

能用于直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)，稱為基準(zhǔn)物質(zhì)或基準(zhǔn)試劑，它也是用來(lái)確定某一溶液準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。作為基準(zhǔn)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(zhǔn)確度。

（2)物質(zhì)的實(shí)際組成與執(zhí)業(yè)醫(yī)師網(wǎng)它的化學(xué)式完全相符，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)式完全相符。

（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(shí)不易分解等。

（4)試劑最好有較大的摩爾質(zhì)量，這樣可以減少稱量誤差。常用的基準(zhǔn)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(dá)99.99% 。

應(yīng)注意，有些高純?cè)噭┖凸庾V純?cè)噭╇m然純度很高，但只能說(shuō)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(zhǔn)確相符，致使主要成分的含量可能達(dá)不到99.9%，這時(shí)就不能用作基準(zhǔn)物質(zhì)。一些常用的基準(zhǔn)物質(zhì)及其應(yīng)用范圍列于表2.1中。

表2.1 常用基準(zhǔn)物質(zhì)的干燥條件和應(yīng)用

1.2 間接配制法（標(biāo)定法)

需要用來(lái)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的許多試劑不能完全符合上述基準(zhǔn)物質(zhì)必備的條件，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(zhǔn)確含量難以確定，且易揮發(fā)；KMnO₄和Na₂S₂O₃等均不易提純，且見(jiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)物質(zhì)（或另一種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液)來(lái)測(cè)定其準(zhǔn)確濃度。這種確定其準(zhǔn)確濃度的操作稱為標(biāo)定。

例如欲配制0.1mol/L HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，先用一定量的濃HCl加水稀釋，配制成濃度約為0.1mol/L的稀溶液，然后用該溶液滴定經(jīng)準(zhǔn)確稱量的無(wú)水Na₂CO₃ 基準(zhǔn)物質(zhì)，直至兩者定量反應(yīng)完全，再根據(jù)滴定中消耗HCl溶液的體積和無(wú)水Na₂CO₃ 的質(zhì)量，計(jì)算出HCl溶液的準(zhǔn)確濃度。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度是通過(guò)標(biāo)定的方法確定的。

在常量組分的測(cè)定中，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度大致范圍為0.01 mol/L至1 mol/L，通常根據(jù)待測(cè)組分含量的高低來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的大小。

為了提高標(biāo)定的準(zhǔn)確度，標(biāo)定時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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

⑵ 為了減少測(cè)量誤差 ，稱取基準(zhǔn)物質(zhì)的量不應(yīng)太少，最少應(yīng)稱取0.2ｇ以上；同樣滴定到終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積也不能太小，最好在于20ｍL以上。

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

⑷ 標(biāo)定好的標(biāo)準(zhǔn)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(jiàn)光易分解的ＡgNO3和 KMnO4等標(biāo)準(zhǔn)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(duì)玻璃有腐蝕作用的強(qiáng)堿溶液，最好裝在塑料瓶中，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(duì)不穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)溶液，久置后，在使用前還需重新標(biāo)定其濃度。

2 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示方法

2.1 物質(zhì)的量濃度（c，簡(jiǎn)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(hào)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(shí)，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(duì)原子質(zhì)量、分子質(zhì)量或相對(duì)離子質(zhì)量。

2.2 滴定度（T)

在工業(yè)生產(chǎn)中，由于測(cè)定對(duì)象比較固定，常使用同一標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定同一種物質(zhì)，因此常用滴定度表示標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，使計(jì)算簡(jiǎn)便、快速。滴定度是指1mL標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量(單位為g.mL^-1或mg.mL^-1),以符號(hào)TA/B表示。其中A為被測(cè)物質(zhì)，B為滴定劑。例如，1.00mL K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液恰好能與醫(yī)師招聘0.005682g Fe完全反應(yīng)，則此K₂Cr₂O₇溶液對(duì)Fe的滴定度TFe/K₂Cr₂O₇ = 0.005682g/mL-1。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要對(duì)大批試樣測(cè)定其中同一組分，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度若用滴定度表示，計(jì)算被測(cè)組分的含量就很簡(jiǎn)便。如上例中若已知滴定時(shí)消耗K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V（mL)，則被測(cè)組分的質(zhì)量mFe 為：

mFe =TFe/K₂Cr₂O₇ / V