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安培滴定法
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[[File:安培滴定法图1.jpg|thumb|安培滴定法图1]] '''安培滴定法'''亦称'''电流滴定法''',是在[[电解池]]中根据[[溶液]]的[[电流]]变动来指示滴定终点的电极[[滴定]][[分析化学|化学分析方法]],其中又可以分为一个极化[[电极]]和两个极化电极。把滴汞电极当作极化电极,仅有一个这样的极化电极的安培滴定法就是''极谱滴定法'';两个都是极化电极的就称为死停终点法,亦或为双安培滴定法,或永停滴定法。 <ref name=cnbaike> {{cite book|author=中国大百科全书总编委会|title=中国大百科全书(第二版)|year=2009年3月|publisher=中国大百科全书出版社|location=北京|isbn=978-7-5000-7958-3|pages=1-277,条目:安培滴定}}</ref> == 极谱滴定法 == === 方法 === [[装置]]可见图1,其中指示电极可以用[[悬汞电极 |滴汞电极]]也可以是转动[[铂]]电极;与此相对,参比电极可以是甘汞电极,亦可以为[[银]]-[[氯化银]]电极,甚至也可以用汞池电极。 <ref name=cnbaike/> 由于在滴汞电极上会出现氧的[[还原反应]],因此特别注意,在[[电解池]]中使用滴汞电极时,须将电解池密封上,还应附加可以除去溶液中[[氧]]的其他装置。而溶液方面,其成分与[[极谱分析法 |极谱法]]基本相同,且滴定[[浓度]]不得超过0.01<math>mol/L</math>。极谱滴定的[[曲线]]图形状就可决定[[试剂]]以及被滴定物质的极谱性质。详见图2。<ref name=cnbaike/> [[File:安培滴定法图2.jpg|thumb|安培滴定法图2]] === 示例 === 举例,用[[草酸钠]]( <math>Na_2C_2O_4</math> )滴定[[铅|铅离子]]( <math>Pb^{2+}</math> )为例。 在大量含有支持[[电解质]]溶液中的<math>Pb^{2+}</math>的极谱曲线见图2的曲线X。[[电压]]变动在<math> \Delta E</math>的范围内时,<math>Na_2C_2O_4</math>在滴汞电极上被还原,其极谱曲线如图2中的R所示。在滴定时,将需要测定的含有<math>Pb^{2+}</math>的溶液放置于电解池中,另需加入大量的支持电解质,通入[[氮气]]以便于排空溶液中的氧,将电解池密闭后再开始<math>Na_2C_2O_4</math>滴定。外部加上电压,且电压值应该在<math>\Delta E</math>的范围内,在这一恒定电压下,<math>Pb^{2+}</math>会释放出极限[[扩散电流]],而滴定试剂却不能。因扩散电流与<math>Pb^{2+}</math>的浓度成正比,随着滴定试剂的不断加入,[[电流]]就会越变越小。由于[[沉淀]]总有一定的[[溶解度]],因此滴定终点的附近所读取的数值通常都没有实际作用,随后在滴定曲线上绘制出两条[[直线]],它们不会是平行的,必然有一个交点,所得到交点读取的数值就是所对应的[[体积]],也即是滴定终点。再考虑到[[稀释]]作用,实际所绘制的曲线上,在直线部分通常都有[[弧度]],这必须要[[校正]],设测得的电流值为A,滴定剂的体积为<math>V_R</math>,被滴定溶液的体积为<math>V_X</math>,可以由公式,<math>A\times[(V_X+V_R)/V_X]</math>得到校正值。 <ref name=cnbaike/> === 优缺 === 显而易见,极谱滴定法的优点为可用于[[沉淀|沉淀反应]]、[[络合|络合反应]]以及[[氧化还原反应]]。其缺点为操作麻烦,滴定过程中必须要排除氧,用作图法得到的终点也不如[[指示剂|指示剂法]]来的直观简便。<ref name=cnbaike/> == 死停终点法 == === 方法 === 其装置与图1的类似,外部加上的电压为50~100<math>mV</math>内,其两个电极都为[[铂|铂电极]],在使用[[安培计]]测量电流。要使电解池中产生电流,必须要让其中一个铂电极附近发生[[氧化反应]],而另一个则是[[还原反应]]。 <ref name=cnbaike/> === 示例 === [[File:安培滴定法图3.jpg|thumb|安培滴定法图3]] 如果电压小于了50mV时,只有在电解池溶液符合一定情况时,才能产生电流。这种情况只能是溶液中的物质同时存在[[可逆反應|可逆]][[氧化还原电对]]才行,如 <math> Fe^{3+} </math> 和<math>Fe^{2+}</math>以及<math>I^-</math>和<math>I_2</math>等。从图3所示,<math>Fe^{3+}</math>在一个电极上被[[还原]],而<math>Fe^{2+}</math>在另一个上就被[[氧化]],即使外部电压<math>\Delta E</math>非常小,电解池也能够产生电流。 <ref name=cnbaike/> 如果溶液中的物质同时不存在可逆氧化还原电对时,要使得电解池中有[[电流]],就需要加大外部的电压,其必须远大于100mV,这样才能得到一种物质在一个电极上被氧化,而另一种物质在另一个电极上被还原,如图4所示一样。 <ref name=cnbaike/> [[File:安培滴定法图4.jpg|thumb|安培滴定法图4]] 在溶液中的物质同时存在可逆氧化还原电对时,电解池中才有电流。且只有在这组电对的[[氧化态]]的浓度与还原态的浓度相等时,电流最大;当这组电对中的一种状态的[[浓度]]逐渐缩小时,电流也下降;当其中的浓度变为0时,也就不再产生[[电流]]。如图5的示例。 <ref name=cnbaike/> [[File:安培滴定法图5.jpg|thumb|安培滴定法图5]] 在图5A中,用[[硫代硫酸钠]]滴定[[碘]]时,在滴定终点之前,溶液中存在<math>I^-</math>和<math>I_2</math>,同时存在可逆的氧化还原电对,所以[[电解池]]中有了电流。当 <math>I^-</math>越来越小时,所产生的电流也逐渐变弱,到了终点时变为零。而过了终点之后,即使是存在<math>S_2O_3^{2-}</math>和<math>S_4O_6^{2-}</math>,但它们并不是可逆的氧化还原电对,因此也就没有电流。 <ref name=cnbaike/> 在图5b中,用Ce(Ⅳ)滴定<math>Fe^{2+}</math>时,终点之前,同时存在着<math>Fe^{3+}</math>和<math>Fe^{2+}</math>电对,所以有了[[电流]];而<math>Fe^{2+}</math>的浓度逐渐变小,所以电流随之变弱,直至终点时变为零。但是在过了终点之后,由于溶液中同时存在着[[Ce]](Ⅲ)和Ce(Ⅳ)的可逆的电对,因此电解池又有了电流,且[[电流]]伴随着Ce(Ⅳ)浓度的增加而变大。 <ref name=cnbaike/> 因为外部的[[电压]]越大,以及[[电极]]的[[面积|接触面积]]愈大,所指示的电流亦会增大,所以外加的电压和电极面积的选择要保持在使得电流处于[[微安|微安级]],用以确保电极附近的反应不会让溶液浓度变化。一般而言,电极面积保持在0.1~0.3<math>cm^2</math>之间,外部电压可以小至10mV,但较少超过500mV。而安培计所读取的大小也与搅拌速度相关,因此尽量保证均衡的[[匀速运动|匀速]]搅拌。 <ref name=cnbaike/> === 优缺 === 死停终点法亦是用于沉淀反应和络合反应以及[[氧化还原反应]],且还可以用来指示[[库仑滴定]]的终点,其优点为设备简单,操作方便等。 <ref name=cnbaike/> == 其他例子 == 举例: :<math>\rm BrO_3^- + 5Br^- + 6H^+ \rightarrow 3Br_2 + 3H_2O\,</math> <math> </math> == 参考文献 == {{reflist}} * {{cite journal | author = John T. Stock | title = Amperometric Titrations | journal = Analytical Chemistry | year = 1972 | volume = 44 | issue = 5 | pages = 1–9 | doi = 10.1021/ac60313a036}} * {{cite journal | author = H. A. Laitinen and I. M. Kolthoff | title = Voltammetric Determinations and Amperometric Titrations with a Rotating Microelectrode of Platinum Wire | journal = Journal of Physical Chemistry | year = 1941 | volume = 45 | issue = 7 | pages = 1079–1093 | doi = 10.1021/j150412a003}} == 参见 == * [[伏安法]] * [[分析化学]] * [[滴定]] * [[指示剂]] {{电分析}} [[Category:滴定]] [[Category:分析化学]] [[Category:氧化还原指示剂]] [[Category:化学理论]] [[Category:電分析方法]]
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