溫度滴定儀主要用於石油化工、食品藥品、冶金生產、化工製藥等各行業的各種成分的化學分析。
基本介紹
- 中文名:溫度滴定儀(TET)
- 外文名:wendudidingyi
原理,核心技術,技術特點,典型套用,實際案例—溫度滴定測鈉,
原理
滴定法是分析化學中最古老的、最經典、使用範圍最廣的方法、直到現在很長一段時間。大部分滴定使用的都是指示電極的方法,因此,很多標準都採用了電位滴定的方法。但有些滴定無法尋找到合適的電極,或回響不理想,或樣品基質對電極有干擾,無法得到理想的結果。
電化學電位的變化只是化學反應的一部分表現形式,化學反應同時還伴隨著吸熱或放熱,又稱為焓變(ΔH),公式如下:
ΔH=ΔG+TΔS
其中
ΔG=自由能變化量
T=溫度
ΔS=熵的變化量
隨著滴定反應的發生,熱量被釋放到環境中或從環境中吸收,溶液的溫度會上升或下降。當所有的分析物與滴定劑反應完全,溫度不再增加或減少,溫度變化率發生明顯變化,即達到滴定終點。曲線上的拐點或彎曲可視為滴定終點。
一個TET放熱反應的例子-氟化鉀滴定聚合氯化鋁(氯化鋁)測定鋁含量。溶液的溫度(紅色曲線)升高直至終點。
核心技術
溫度感測器
溫度滴定採用溫度感測器感應滴定體系中溫度變化。溫度感測器的感測元件是一個熱敏電阻,外界溫度發生微小變化時其電阻值發生變化。其電阻(mV)首先由溫度滴定儀轉換為數位訊號,然後由tiamo軟體轉換為攝氏度值。
與電位電極相比,溫度感測器具有以下優勢:
- 一支電極適合各種類型的滴定:酸鹼,氧化還原,絡合,沉澱。。。
- 回響時間僅為0.3s,解析度高達10K
- 操作簡單:電極不需要維護校正
- 長壽命:不存在電位電極常見的鈍化過隔膜堵塞的問題
技術特點
· 滴定過程快速,1-2min出結果
· 溫度感測器回響不隨著使用時間下降
· 最小的儀器維護
· 無需參比電極
· 測溫器可在滴定間隙乾放,隨時備用
· 滴定溶液中沒有電信號傳遞,水相滴定和非水滴定中回響相同
· 使用同一個感測器進行不同類型的滴定。不同滴定類型的不同樣品可以被放置在同一個樣架上,按預先編制的方法順序滴定
· 有專用的耐氟溫度感測器,可用於含有氟化物的滴定(包括氫氟酸)
· 能夠進行無法用電位滴定或光度滴定測量的化學反應
· 溫度定是滴定測鈉的唯一可行的方法
典型套用
溫度滴定套用廣泛,是電位滴定技術的理想補充。理論上,適用於所有溫度變化明顯的化學反應:
· 無法選擇合適的電位電極
· 無法選擇和是的參比電極
· 樣品干擾到合適的參比電極
· 樣品干擾電位電極或腐蝕電位電極
· 電位滴定無法選擇到合適的滴定溶劑
幾個典型例子:
滴定類型 | 例子 |
酸鹼滴定 | 強酸滴定 強鹼滴定 酸性金屬的溶液中的“游離酸”含量 混酸,比如硝酸+氫氟酸 含Na2CO3 by NaHCO3溶液中的NaOH Hcl滴定鈉鹽或鉀鹽 拜耳鋁溶液中的苛性鹼和鋁 |
沉澱滴定 | 滴定磷肥中硫酸根 化肥中硫酸根 AgNO測定氟化氫和氯化氫 Al(NO3)3滴定食品中鈉離子 BaCl2滴定氰化鈉中碳酸鹽 KF orNaF滴定水處理劑中鋁含量 水泥中硫酸根 |
酸鹼沉澱混合滴定 | 炸藥中硫和硝酸 電鍍液混合物中硝酸根、硫酸根和氫氟酸 |
氧化還原滴定 | Na2S2O3碘還原滴定銅精練溶液中Cu和Fe(III) 碘還原測定鋼清洗溶液中Fe(III) 碘還原滴定測定過氧化氫強度 韋氏碘液測定油脂中碘值 含Ce(IV)滴定劑測定酸洗溶液中Fe(II) |
絡合滴定 (EDTA) | 牛奶中鈣鎂離子含量 白雲石和石灰岩中鈣鎂離子含量 鎳精練過程中的鎳含量 |
非水滴定 | 原油和潤滑油中總酸值(TAN) 潤滑油中總鹼值(TBN) 脂肪族和芳香族胺 食用油中游離脂肪酸 煤焦油餾分中焦油酸 沸石,矽石和活性鋁中酸值和鹼值 |
實際案例—溫度滴定測鈉
過量鈉鹽攝入是心血管疾病主要誘因,同時高鈉膳食對骨流失也有很大影響。世界衛生組織推薦每天鈉鹽攝入量<2g/d。
長期以來準確測定食品中鈉含量一直是困擾檢測單位的難題。採用直接檢測方法(例如ICP)耗時很長,而間接檢測氯離子的方法不可避免的會導致結果偏差
傳統方法測定食品中鈉離子
沉澱法測鈉
間接檢測鈉離子的方法常採用硝酸銀沉澱反應:
AgNO3 + Cl→AgCl↓ + NO3
這種方法是基於鈉離子和氯離子比例為1:1的構想,但通常實際情況下食品中還有其他含鈉或氯的成分,如苯甲酸鈉、谷氨酸鈉、如氯化鉀等,這些都可能存在於食品基質中。食品本身也有可能含有鈉。
光譜法測鈉
直接測鈉通常使用原子吸收光譜法(AAS)或電感耦合電漿光譜(ICPS),雖然能直接測定鈉離子的含量,但是這些設備價格高昂,要求完善的配套設施,消耗高純試劑,需要花費很長時間進行樣品前處理和系統調試,並且樣品通常要大比例稀釋才能進樣,導致數據誤差。
溫度滴定測定食品中鈉離子
單個樣品測定只需1-2 min即可完成,液體樣品可以直接進樣,固體樣品先粉碎或勻質形成勻質混合物,然後進行滴定。滴定劑是含有過量鉀離子的鋁標準溶液,所需要的過量氟離子由氟化氫銨來提供,同時調節體系的pH值到3,形成不溶的NaK2AlF6沉澱。
Al + Na + 2K + 6F→NaK2AlF6↓
滴定劑通過無水硫酸鈉標定。
典型測定曲線
採用溫度滴定儀檢測食品中鈉離子含量,精準度高,樣品製備過程簡單快速,容易實現自動化,非常適合直接測定高鹽食品中鈉離子含量。
實驗結果:
鈉離子含量(%) | |||
樣品 | 溫度滴定儀 | RSD | 廠家數據 |
番茄醬 | 1.26 | 0.19 | 1.22 |
肉湯 | 16.04) | 0.08 | 16.13 |
肉湯塊 | 18.02 | 1.89 | 16.13 |
滷汁 | 6.34 | 0.95 | 6.67 |
鹹餅乾 | 1.17 | 0.50 | 0.98 |
薯片 | 0.51 | 3.75 | 0.50 |
椒鹽餅乾 | 1.81 | 1.02 | 1.81 |
方法比較:
光譜法 | 溫度滴定儀 | |
取樣量 | 0.5-2g(固體),2-5g(液體);樣品需要稀釋 | 0.2-5g,根據鈉離子含量不同;無需稀釋 |
最高限 | 絕對含量4μg | 高達100%鈉鹽 |
器皿 | 超高潔淨 | 普通器皿 |
前處理 | 微波消解,耗時較長 | 不需要或簡單勻質處理 |
操作 | 需經驗豐富的操作者 | 操作簡單,容易掌握 |