明礬中鋁含量的測定
明礬中鋁含量的測定
摘要 明礬中鋁含量的測定，不宜采用直接滴定法。因?yàn)锳l3+對二甲酚橙指示劑有封閉作用，且Al3+與EDTA絡(luò)合緩慢，需要加過量EDTA并加熱煮沸，絡(luò)合反應(yīng)才比較完全，且在酸度不高時，Al3+水解生成一系列多核氫氧基絡(luò)合物，如[Al2(H2O)6(OH)3]3+，[Al3(H2O)6(OH)6]3+等，即使將酸度提高至EDTA滴定Al3+的最高酸度，仍不能避免多核絡(luò)合物的生成。鋁的多核絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且絡(luò)合比不恒定，對滴定不利。為避免上述問題，可采用返滴定法。如先加一定量過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，在pH≈3.5時，煮沸溶液，由于此時酸度較大，故不利于形成多核氫氧基絡(luò)合物，又因EDTA過量較多，故能使Al3+與EDTA絡(luò)合完全，絡(luò)合完全后，調(diào)節(jié)溶液pH至5～6，(此時AlY穩(wěn)定，也不會重新水解析出多核絡(luò)合物)，加入二甲酚橙，即可順利的用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行返滴定。該測定方法簡便易行且準(zhǔn)確度較高，基本符合實(shí)驗(yàn)要求。
關(guān)鍵詞 明礬[KAl(SO4)2·12H2O]，返滴定法，酸度，二甲酚橙指示劑，鋁，EDTA(Y)溶液
Aluminum alum Determination
Abstract alum in the determination of aluminum, not by direct titration. Al3 + because of the XO, and other indicators have closed, and Al3 + and EDTA complex slow, the need to increase heat and boil over EDTA, the reaction is rather complex fully, and when the acidity is not high, Al3 + hydrolysis generation A series of multi-hydrogen complexes, such as [Al2 (H2O) 6 (OH) 3] 3 +, [Al3 (H2O) 6 (OH) 6] 3 + and so on, even if the acidity will be increased to EDTA Titration of Al3 +The maximum acidity, can not avoid the generation of complex multi-core. The aluminum complex and multi-EDTA complex slow and complex than a constant, the titration of the negative. To avoid these problems could be back titration. If the first increase in over a certain amount of EDTA standard solution in the pH ≈ 3.5, the solution to boil, due to higher acidity at this time, it is not conducive to the formation of hydrogen-based multi-core complex, due to excess EDTA more, it can Al3 +EDTA complex and completely, totally complex, the solution pH adjustment from 5 to 6, (at this time AlY stability, and will not re-analysis of water out of complex multi-core), joined the XO can be successful with the Zn2 + standard solution for back titration. The method is user-friendly andhigh accuracy, in line with the basic requirements of the experiment.
Key words alum, back titration, acidity, complex complete, the indicator
1 引言
KAl(SO4)2·12H2O俗稱明礬或白礬，是一種無色透明的晶體，其溶液呈弱酸性，常用作凈水劑、食品添加劑，在工農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)中有著重要的作用。
目前國內(nèi)外測定食用明礬中鋁的含量主要有三種方案：
第一種方案是直接滴定法:即DCTA(環(huán)己烷二胺四已酸)在室溫下與Al3+迅速定量絡(luò)合。這種方法操作簡便，但所使用的DCTA價格比較昂貴[1]。
第二種方案為置換滴定法：此法用于測定像合金，硅酸鹽，水泥和爐渣等復(fù)雜試樣中鋁的含量，以此提高選擇性 。在pH=3-4時，加入定過量的EDTA溶液煮沸使Al3+與EDTA充分配合，冷卻后調(diào)PH至5-6，以二甲酚橙為指示劑，用Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的EDTA(不記體積)至微紅色，然后加入過量的NH4F，加熱至沸，使AlY-與F-之間發(fā)生置換反應(yīng)，并釋放出與Al3+配合的EDTA，然后用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，直至錐形瓶中顏色變?yōu)樽霞t色，即為終點(diǎn) [2]。
AlY-+6F-+2H+ = AlF63-+H2Y2-
第三種方案為返滴定法：此法用于簡單試樣如明礬，氫氧化鋁，復(fù)方氫氧化鋁片，氫氧化鋁凝膠等藥物中鋁含量的測定。由于Al3+ 易形成一系列多核羥基絡(luò)合物，這些多核羥基絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且Al3+ 對二甲酚橙指示劑有封閉作用，故通常采用返滴定法測定鋁。加入定量且過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，先調(diào)節(jié)溶液pH至3~4，煮沸幾分鐘，使A13+ 與EDTA絡(luò)合反應(yīng)完全。冷卻后，再調(diào)節(jié)溶液pH至5~6，以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+ 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬�，即為終點(diǎn) [3]。
第四種方案為分光光度法：此法的測定條件是在pH = 7時,鋁在十六烷基三甲基溴化銨和聚乙二醇辛基苯基醚溶液(OP乳化劑)存在下,與鉻天青S反應(yīng)生成綠色的四元混合膠束,于630 nm處比色定量。其中對樣品進(jìn)行處理：將粉絲剪碎后,于85℃烘箱中干燥2h,取出冷卻至室溫后,準(zhǔn)確稱取2.00 g樣品于瓷坩堝中,加入少量水浸潤,置于電爐上慢慢炭化至不再冒煙,再于550℃電阻爐中灰化4h,冷卻后取出,用10mL (1+5)鹽酸溶液溶解灰分,轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中,用蒸餾水定容。標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及樣品測定：取1.00mL樣品溶液于25mL比色管中,加入2mL 1%氨水液。另取7支25mL比色管,依次加入0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00mL鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液,即含有鋁0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00μg ,分別加入1mL 1%氨水溶液。然后在標(biāo)準(zhǔn)管和樣品管中分別加入1mL 1%的抗壞血酸溶液，1mL 1.0g/L的鉻天青S溶液,混勻后再加入1mL (3+100)OP乳化劑,1mL 3.0g/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液，2mL 200g/L的乙酸銨緩沖液,加蒸餾水至25mL,混勻。室溫放置30 min后,于分光光度計(jì)上,用1cm比色皿以試劑空白為參比在630nm處測量吸光度值[4]。
第五種方案為重量分析法：精確稱取三份明礬試樣(2g左右)與250mL的燒杯中，按如下方法處理：
加熱溶解燒杯中的明礬試樣，直至溶液澄清。調(diào)節(jié)pH=3~9。往燒杯中滴加0.2mol/L的8-羥基喹啉至過量，此時溶液產(chǎn)生沉淀。
Al3+ +3C9H7ON =Al(C9H6ON)3 ↓+3H+
抽濾分離沉淀，將沉淀定量轉(zhuǎn)入瓷坩堝中，高溫灼燒1小時后，置于干燥器中冷卻，分析天平生恒重至相鄰兩次質(zhì)量差為2mg。稱得的質(zhì)量即為Al2O3的質(zhì)量[5]。
比較上述五種方案可知，第三種方案操作簡便易行且準(zhǔn)確度較高，故本實(shí)驗(yàn)采用第三種方案返滴定法：即先調(diào)節(jié)溶液pH至3~4，加入定過量的EDTA溶液，煮沸，冷卻，再調(diào)節(jié)溶液pH至5~6，以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+ 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?/P>
2 實(shí)驗(yàn)原理
明礬KAl(SO4)2·12H2O中Al的測定，可采用EDTA配位滴定法。由于Al3+ 易形成一系列多核羥基絡(luò)合物，這些多核羥基絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且Al3+ 對二甲酚橙指示劑有封閉作用，故通常采用返滴定法測定鋁，加入定量且過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液。
因?yàn)闅溲趸X的溶度積常數(shù)KSP=1.3×10-33，[A13+]=0.020mol/L,
所以冷卻后，再調(diào)節(jié)溶液pH至5~6(此時AlY穩(wěn)定，也不會重新水解析出多核絡(luò)合物)，以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+ 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬篫n + Y = ZnY，即為終點(diǎn)。
滴定完畢后,計(jì)算公式為：
3 實(shí)驗(yàn)用品
3.1 儀器
全自動電光分析天平，酸式滴定管﹙50mL﹚，電子秤，容量瓶(100 mL 、250mL各一個)，錐形瓶(250mL三個)，燒杯﹙500 mL﹚，膠頭滴管，玻璃棒，塑料試劑瓶，電爐，量筒，移液管﹙25 mL﹚，表面皿，稱量瓶，藥匙
3.2 藥品 明礬 [KAl(SO4)2·12H2O] 試樣，乙二胺四乙酸二鈉鹽(Na2H2Y·2H2O)，二甲酚橙指示劑(2g/L)，六亞甲基四胺溶液(200g/L)，鹽酸溶液(1︰1)，基準(zhǔn)鋅粒(99.9%),pH=3.5的緩沖溶液
4 實(shí)驗(yàn)步驟
4.1 溶液的配制
4.1.1 0.02mol/LEDTA的配制
用電子秤稱取約3.72g固體EDTA二鈉鹽于500mL的燒杯中，加入蒸餾水加熱使其完全溶解，然后加水稀釋至500mL。冷卻后轉(zhuǎn)入塑料試劑瓶中，蓋緊瓶塞，搖勻備用。
4.1.2 0.02mol/L Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
用分析天平準(zhǔn)確稱取含Zn99.9%以上的基準(zhǔn)鋅粉0.3~0.4 g于小燒杯中，蓋上表面皿，沿?zé)斓渭蛹s10mL(1︰1)HCl溶液，加熱煮沸至完全溶解(防止蒸干)后，用少量水淋洗表面皿及燒杯內(nèi)壁，然后將溶液定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻備用。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度。
4.2 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定
用移液管平行移取三份25.00mLZn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于250mL錐形瓶中，滴加2滴二甲酚橙指示劑，加入10mL20%的六亞甲基四胺溶液，用EDTA溶液滴定，直至錐形瓶中溶液顏色由紫紅色恰好轉(zhuǎn)變?yōu)榱咙S色，并持續(xù)30s不褪色即為終點(diǎn)。記錄所用EDTA溶液的體積，并計(jì)算EDTA溶液的濃度和相對平均偏差(≤0.2%)。
4.3 明礬試樣中Al含量的測定
用分析天平準(zhǔn)確秤取明礬試樣[ KAl(SO4)2·12H2O, Mr=474.4 ]0.95~1.00g于小燒杯中，加熱使其完全溶解，待冷卻后將溶液定量轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻備用。
用移液管移取25.00mL明礬試樣標(biāo)準(zhǔn)溶液置于250mL的錐形瓶中，用滴定管準(zhǔn)確加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液50.00mL，然后加入10mL pH=3.5的緩沖溶液，在電爐上加熱煮沸近10min,然后放置冷卻至室溫。
在錐形瓶中加入六亞甲基四胺10mL，二甲酚橙指示劑3~4滴，用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬⒊掷m(xù)30s不褪色即為終點(diǎn)。
平行測定三份，根據(jù)所消耗的Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算所測明礬中鋁的含量和相對平均偏差(≤0.2%)。
5 實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處
5.1 0.02mol/EDTA溶液的標(biāo)定
5.2 明礬試樣中Al含量的測定
6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
6.1 測定結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)采用返滴定法測定明礬中鋁的含量，其中所配制的Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為 0.02208mol/L ，所標(biāo)定EDTA的標(biāo)準(zhǔn)濃度為 0.02441mol/L ，明礬中鋁的含量為 5.70% 。 ﹙明礬中鋁的理論含量為 5.69% ﹚。實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果與理論值較接近，說明此實(shí)驗(yàn)方法較好。
6.2 誤差分析
6.2.1 分析天平儀器老化，靈敏度不高，有系統(tǒng)誤差;
6.2.2 滴定過程中，有少量溶液滯留在錐形瓶內(nèi)壁，未用蒸餾水完全沖入溶液中，導(dǎo)致誤差;
6.2.3 滴定過程中滴定終點(diǎn)判斷有誤，讀數(shù)時有人為誤差;
6.2.4 試劑純度可能不夠和蒸餾水中可能含有微量雜質(zhì)從而引起系統(tǒng)誤差。
6.3 注意事項(xiàng)
6.3.1 pH<6時，游離的二甲酚橙顯黃色，滴定至Zn2+稍微過量時，Zn2+與部分二甲酚橙生成紫紅色配合物，黃色與紫紅色混合呈橙色，故終點(diǎn)顏色為橙色;
6.3.2 注意滴定時指示劑的用量，及滴定終點(diǎn)顏色的正確判斷;
6.3.3 注意滴定時的正確操作：滴定成線，逐滴滴入，半滴滴入;
6.3.4 明礬溶于水后，因緩慢溶解而顯渾濁，在加入過量EDTA并加熱后，不影響滴定;
6.3.5 確定滴定終點(diǎn)時，要注意在規(guī)定時間內(nèi)不退色再讀數(shù);
6.3.6 處理數(shù)據(jù)時注意有效數(shù)字的保留。
參考文獻(xiàn)
[1] 蔡維平.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)[M].北京:科學(xué)出版社,2004,298
[2] 武漢大學(xué),吉林大學(xué),中山大學(xué)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2001,209
[3] 宋光泉.通用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].廣州:廣東高等教育出版社,1999,85
[4] 文建國,�；�,徐勇軍.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006,97-98
[5] http://jc2.ecjtu.jx.cn/huaxue/te/uploadfile/2008428161533257.doc
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