氢原子百科 
酸碱中和滴定（英文名：Acid-base neutralization titration[1]）又叫做中和法，它是用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的的容量分析法。酸碱中和滴定常用酚酞、甲基橙等作为指示剂，依据指示剂的颜色变化判断滴定终点；强酸滴定强碱时，甲基橙由黄色到橙色而酚酞由红色到无色；强碱滴定强酸时，甲基橙由红色到橙色酚酞由无色到粉红色。凡能直接或间接与酸或碱起反应的物质都可以用这种方法来测定它们的含量。[2][3][4]
发展历史
酸碱中和滴定是一种滴定分析法，滴定分析法是在18世纪中叶从法国诞生和发展起来的。它最初只是一种对化工原料及产品的纯度进行简易、快速测定的方法。[5]1729年法国化学家约瑟·日夫鲁瓦（Geoffroy，ClaudeJoseph）首次将酸碱中和反应应用于分析化学中；他用纯碳酸钾测定乙酸的浓度，将乙酸逐滴加到一定量的碳酸钾溶液中，直到不再发生气泡反应终结为止，从而测得了乙酸浓度。[6][7]1750年，法国化学家文耐尔（G.F.Venel）在测定矿泉水中的碱的滴定实验中运用了紫罗兰浸液作为指示剂；[8]1767年，英国化学家路易斯（W.Lewis）在滴定实验中不仅采用了指示剂，而且还提供了分析的绝对结果，但他测量滴定溶液消耗量的方法采用的则是称重法。[9]1824年，法国化学家盖-吕萨克（J.L.Gay-Lussac）用硫酸滴定草木灰。到了19世纪，1877年，勒克（E.Lunk）首次人工合成酸碱变色指示剂——酚酞，随着人工合成指示剂的出现，酸碱中和滴定的发展达到极盛时期，其应用范围扩大，准确度大为提高。到了19世纪50年代，又出现了带有玻璃磨口塞和用剪式夹控制流速的滴定管，使这种方法更趋完善。[10][11]
原理
酸碱中和滴定的原理是利用某些物质或有机染料在不同氢离子（H+）浓度或不同氧化型和还原型的溶液中会改变颜色的特性来确定溶液的pH，借以判断酸碱中和反应的进程，使得滴入某一滴已知浓度的酸（或碱）时反应正好全部完成（称为滴定终点）；最后，依据反应所使用的用已知浓度的酸（或碱）的量来计算得到未知浓度的碱（或酸）浓度。[12][13]
仪器
酸碱中和滴定操作需用的仪器主要有酸式和碱式滴定管、锥形瓶、滴定管夹、铁架台等。[14]酸式滴定管可以盛放除碱性和对玻璃有腐蚀作用以外的溶液，碱式滴定管则可以盛放碱液。[15]
酸碱指示剂
酸碱中和滴定中，用以指示滴定终点的试剂称为酸碱指示剂。指示剂由一种颜色转变为另一种颜色时溶液中PH变化的范围称为指示剂的变色范围；指示剂在偏碱性环境产生的颜色为碱式色，在偏酸性环境产生的颜色称为酸式色。各种指示剂的变色范围各不相同，通常指示剂的变色范围越窄越好，有利于提高滴定分析的准确度，常用的酸碱指示剂及实验测得变色范围见表：[16][17]
| 指示剂 | 变色范围 pH | 酸式色 | 碱式色 | 浓度（溶剂） | 用量/（滴/10 mL） |
|---|---|---|---|---|---|
| 百里酚酞 | 1.2~2.8 | 红 | 黄 | 0.1%（20%乙醇） | 1~2 |
| 甲基黄 | 2.9~4.0 | 红 | 黄 | 0.1%（90%乙醇） | 1 |
| 甲基橙 | 3.1~4.4 | 红 | 黄 | 0.1%（水） | 1 |
| 溴酚蓝 | 3.0~4.6 | 黄 | 紫 | 0.1%（20%乙醇或其钠盐水） | 1 |
| 溴甲酚绿 | 3.8~5.4 | 黄 | 蓝 | 0.1%（乙醇） | 1 |
| 甲基红 | 4.2~6.3 | 红 | 黄 | 0.05%（钠盐水） | 1 |
| 淚百里酚蓝 | 6.2~7.6 | 黄 | 蓝 | 0.1%（20%乙醇或其钠盐水） | 1 |
| 中性红 | 6.8~8.0 | 红 | 黄橙 | 0.5%（水） | 1 |
| 酚红 | 6.7~8.4 | 黄 | 红 | 0.1%（乙醇） | 1 |
| 酚酞 | 8.0~10.0 | 无 | 红 | 0.5%（90%乙醇） | 1~3 |
| 百里酚酞 | 9.4~10.6 | 无 | 蓝 | 0.1%（90%乙醇） | 1~2 |
滴定曲线
在酸溶液滴加到碱溶液（或碱溶液滴加到酸溶液）的过程中，溶液的pH值不断地变化，可以用一种曲线来反映这种变化，这种曲线称为酸碱中和滴定曲线。在某个点附近（这个点称为等当点）加入一滴酸（或碱）时，可使溶液的pH值产生显著的变化（称为突跃），在滴定曲线上呈现为一个突跃范围，根据这个突跃范围可以确定等当点及选择适当的指示剂来指示滴定终点。[18][19]
基本操作
量取一定体积的待测液，沿内壁注入锥形瓶内，滴入2~3滴指示剂并摇匀。左手转动活塞（或捏胶管内玻璃球）使标准液逐渐滴滴入锥形瓶，右手持锥形瓶颈部，边滴加溶液边摇动锥形瓶，使溶液混合均匀。眼睛注意观察锥形瓶里指示剂颜色变化。当指示剂变色，反应恰好完成，停止滴液。1分钟后第二次读数（读到0.01mL），两次读数差为消耗标准液的体积数。重复两次，每次标准液从同一刻度开始，取平均值，通过计算求出未知液的浓度。[20][21]
计算原理
酸碱中和滴定的计算原理是中和反应中酸提供的 H+与碱提供的OH-的物质的量相等。[22]计算通式为：[23]
其中n表示酸碱的元数，对一元酸碱有：中和滴定测出Vs，然后通过上式计算出 c* 的值(已知溶液称标准溶液，未知溶液称待测液）[23]
误差
酸碱中和滴定的误差是测定结果与真实值之间的差值，误差大小反映了测定结果的准确度，误差愈小，表示测定结果的准确度愈高；反之，误差愈大，准确度就愈低。[24]误差可分为系统误差与偶然误差。[25]
系统误差
系统误差是由某些必然的或经常的原因造成的。其来源有方法误差、仪器、试剂误差及操作误差等。系统误差对分析结果的影响有一定的规律性，在重复测量时误差的大小常常比较接近，并且会反复出现。可以通过校准仪器来消除仪器误差，通过制订正确的操作规程克服操作误差。[25]
偶然误差
偶然误差又称不可定误差，有时也称为随机误差，是指由于某些难以控制的偶然因素引起的误差。例如测量条件（温度、湿度、气压等）的微小变化、分析仪器的微小震动等。偶然误差在操作过程中不可避免，但通过“多次测定，取其平均值”的方法来减少偶然误差。[26]
喹诺酮类抗菌药物的含量
喹诺酮类药物虽然含有氮原子，且氮原子带有一对孤对电子可呈碱性，但由于共轭作用它们在水溶液中的碱性均较弱，不能直接进行酸碱中和滴定，但在非水介质如冰醋酸中，则显示出较强的碱性，可以利用高氯酸进行酸碱中和滴定测定其含量，但通常仅用于对纯度较高的原料药的分析。[27]
掺料混凝土孔溶液的OH-浓度
溶液的导电能力与其中离子的化学成分密切相关，掺和料可改变对混凝土孔液（混凝土结构孔隙中的溶液）的离子成分，使得混凝土理化性质发生变化。混凝土孔液电导率是混凝土的导电性能指标之一，而OH-对混凝土孔液电导率的影响最大。对混凝土孔液OH-浓度的测定，可在制备水泥净浆试件后，将稀释后的压滤液用酸碱中和滴定测定其OH-浓度。[28]
硫黄皂的硫含量
硫黄皂中硫元素为硫单质，检验硫黄皂中硫元素一般是将其转化成化合态，测定硫黄皂的硫含量可将硫元素转化成二氧化硫，所得样品酸化后在氮气流中加热蒸馏，以过量氢氧化钠吸收，然后将吸收液酸化并氧化为硫酸，用标准氢氧化钠溶液滴定对其进行酸碱中和滴定即可测定。该方法属于快速测定方法，广泛用于各类硫黄皂样品的检测。[29]
部分涉用标准
参考资料 34
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23
- 参考 24
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- 参考 28
- 参考 29
- 参考 30
- 参考 31
- 参考 32
- 参考 33
- ISO 6618:1997 — 国际标准化组织