非水滴定原理

1、.非水溶液滴定法一、概述 1.定義：非水溶液滴定法即在非水溶劑中進(jìn)行的滴定分析方法。一些很弱的酸或堿以及某些鹽類，在水溶液中進(jìn)行滴定時(shí)，沒(méi)有明顯的滴定突躍，難于掌握滴定終點(diǎn)；另外還有一些有機(jī)化合物，在水中溶解度很小，因此，以水作溶劑的滴定分析受到一定的限制。所以，滴定分析法逐漸采用了各種非水溶劑（包括有機(jī)溶劑與不含水的無(wú)機(jī)溶劑）作為滴定分析的介質(zhì)，不僅能增大有機(jī)化合物的溶解度，而且能改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（例如酸堿性及其強(qiáng)度），使在水中不能進(jìn)行完全的滴定反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。 2.分類非水溶液滴定法除有酸堿滴定外，尚有氧化還原滴定、絡(luò)合滴定及沉淀滴定等，而在藥物分析中，以非水溶液酸堿滴定分析法用得最為

2、廣泛。 3.非水溶液酸堿滴定法：是利用非水溶劑的特點(diǎn)來(lái)改變物質(zhì)的酸堿相對(duì)強(qiáng)度，即在水溶液中呈弱酸性或弱堿性的化合物，由于酸堿度太弱，不可能得到滴定的終點(diǎn)。如果選擇某些適當(dāng)?shù)姆撬軇槿軇┦够衔镌黾酉鄬?duì)的酸度成為強(qiáng)酸，或者增加相對(duì)的堿度成為強(qiáng)堿，就可以順利地進(jìn)行滴定的分析方法。 4.應(yīng)用：本法主要用來(lái)測(cè)定有機(jī)堿及其氫鹵酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽或有機(jī)酸鹽以及有機(jī)酸堿金屬鹽類藥物的含量，也用于測(cè)定某些有機(jī)弱酸含量。 二、原理：酸堿質(zhì)子理論(一)有關(guān)酸堿的定義有三種學(xué)說(shuō)1.Arrhenius 的電離學(xué)說(shuō)凡化合物溶于水中能電離生成H離子的是酸，能電離生成OH離子的是堿。H + OH = H2O 酸堿反應(yīng)即

3、為中和，這種學(xué)說(shuō)在水溶液中很適用，但在非水溶液中考慮離子平衡問(wèn)題就受到限制。2.劉易斯（Lewis）的電子理論把酸堿反應(yīng)看成是電子對(duì)轉(zhuǎn)移共享的反應(yīng)，認(rèn)為酸是一個(gè)電子對(duì)的接受者，它接受一對(duì)電子以構(gòu)成配位鍵；堿是一個(gè)電子對(duì)的供給者，它供給酸一對(duì)電子以構(gòu)成配位鍵。A + :B A:B 任何物質(zhì)，凡能從其它的分子或離子接受電子對(duì)組成一個(gè)安定生成物的，都是酸。任何物質(zhì)，凡能供給它種分子或離子以電子對(duì)而組成一個(gè)安定生成物的，都是堿。中和反應(yīng)是酸和堿形成配位鍵的反應(yīng)。電子理論從物質(zhì)的本身去了解物質(zhì)的酸堿性質(zhì)，不依靠溶劑來(lái)說(shuō)明。在非水溶液滴定中應(yīng)用惰性溶劑(非極性溶劑)時(shí)，即以此學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)。 3.勞萊勃倫斯(

4、LowryBronsted)的質(zhì)子理論(1)定義：凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)是酸 凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿表示方程：HA = A + H 從這個(gè)方程式可以知道：酸和堿既可以是中性分子，也可以是陰離子或陽(yáng)離子(2)共軛酸堿對(duì) 一種酸給出質(zhì)子后,所余的部分即是該酸的共軛堿一種堿接受質(zhì)子以后,即成為該堿的共軛酸HA = A + H HA和A稱為共軛酸堿對(duì)。(3)強(qiáng)度定義越容易給出質(zhì)子的物質(zhì)酸性越強(qiáng)，越容易接受質(zhì)子的物質(zhì)堿性越強(qiáng)。強(qiáng)酸的共軛堿是弱堿，而強(qiáng)堿的共軛酸必定是弱酸。如： HCl是一強(qiáng)酸,它的共軛堿Cl則為弱堿。(二)相對(duì)酸堿度任何一種溶質(zhì)溶于給定的溶劑中，其酸堿性都將受到溶劑的離解程度、溶劑的酸堿性及

5、溶劑的極性等因素的影響。所以，酸堿強(qiáng)弱不僅決定于物質(zhì)本身的酸堿性，也決定于溶劑的性質(zhì)。不同的酸溶解在相同的溶劑中，供給質(zhì)子能力愈大的，顯的酸性越強(qiáng)；一種酸在不同的溶劑中，溶劑接受質(zhì)子能力愈強(qiáng)的，顯的酸性愈強(qiáng)。因此，某些物質(zhì)在水溶液中，其酸性或堿性很弱，不能進(jìn)行滴定，便選擇適當(dāng)?shù)膲A性（或酸性）溶劑以增強(qiáng)其酸性（或堿性）來(lái)進(jìn)行滴定。例如：可以把在水溶液中顯弱堿性的胺類溶于冰醋酸中，以增強(qiáng)其相對(duì)堿性，然后可用高氯酸滴定液滴定。同樣在水中呈弱酸性的物質(zhì)，可以選擇適當(dāng)?shù)膲A性溶劑。如乙二胺或甲醇使其酸性增強(qiáng)后，用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液甲醇鈉滴定?？傊釅A強(qiáng)弱不能脫離溶劑而言。溶劑對(duì)酸堿的強(qiáng)弱影響很大，一個(gè)弱酸溶解在

6、堿性溶液中，可以增強(qiáng)其酸性，一個(gè)弱堿溶解在酸性溶劑中，可以增強(qiáng)其堿性。非水溶液中的酸堿滴定即是利用這一事實(shí)，使原來(lái)在水溶液中不能滴定的弱酸弱堿，在選擇適當(dāng)?shù)娜軇┰鰪?qiáng)其酸堿性后，就可以滴定了。(三)溶劑合質(zhì)子 在水溶液中，H離子不能單獨(dú)存在，它與溶劑水分子結(jié)合成水合質(zhì)子（H3O），習(xí)慣上以H表示。在非水溶液中，游離的質(zhì)子（H）也不能單獨(dú)存在，而是與溶劑分子結(jié)合成溶劑合質(zhì)子。(四)酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移,而質(zhì)子轉(zhuǎn)移是通過(guò)溶劑合質(zhì)子實(shí)現(xiàn)的。按質(zhì)子論的酸堿中和反應(yīng)并無(wú)鹽的生成。在非水溶劑中，酸堿反應(yīng)可用下式表示：三、堿的滴定 (一)適用范圍：.非水溶液滴定法，主要用來(lái)測(cè)定有機(jī)堿及

7、其氫鹵酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽或有機(jī)酸鹽，以及有機(jī)酸堿金屬鹽類藥物的含量，也用于測(cè)定某些有機(jī)弱酸的含量。非水溶液滴定法，大多用于原料藥品的含量測(cè)定。 (二)方法1.滴定系統(tǒng)：一般，弱堿性化合物在酸性溶劑中能增強(qiáng)其堿性，即可用強(qiáng)酸進(jìn)行滴定。上述各類藥物多半可以在冰醋酸或醋酐中進(jìn)行滴定，有時(shí)也可在一些惰性溶劑（苯、四氯化碳、氯仿等）或在能影響溶質(zhì)的解離情況和能顯著影響酸堿度的溶劑（硝基甲烷、二氧六環(huán)、丙酮等）中進(jìn)行滴定。 滴定液多采用高氯酸的冰醋酸溶液。2.指示終點(diǎn)的方法：電位法和指示劑法，一般按電位法指示終點(diǎn)，如采用指示劑時(shí)，終點(diǎn)顏色的變化應(yīng)以電位法終點(diǎn)時(shí)指示劑的顏色的變化為準(zhǔn)。實(shí)際操作中多用指示劑

8、法。以冰醋酸作溶劑，用酸滴定液滴定堿時(shí)，最常用的指示劑為結(jié)晶紫，還有萘酚苯甲醇（0.2冰醋酸溶液，其堿式色為黃色，酸式色為綠色）和喹哪啶紅（0.1甲醇液，其堿式色為紅色，酸式色為無(wú)色）結(jié)晶紫指示液(0.5冰醋酸溶液)：其堿式色為紫色，酸式色為黃色。在不同的酸度下變色較為復(fù)雜，由堿區(qū)到酸區(qū)的顏色變化有：紫色藍(lán)色藍(lán)綠色綠色黃綠色黃色在滴定不同的堿時(shí)，終點(diǎn)顏色變化不同：(1)滴定較強(qiáng)的堿時(shí)，應(yīng)以藍(lán)色或藍(lán)綠色為終點(diǎn)；(2)滴定較弱的堿時(shí)，應(yīng)以藍(lán)綠色或綠色為終點(diǎn)。在非水溶液酸堿滴定中，除用指示劑指示終點(diǎn)外，電位滴定法是測(cè)定終點(diǎn)的基本方法。因?yàn)樵诜撬芤旱味ㄖ校性S多物質(zhì)的滴定，目前還沒(méi)有找到合適的指示劑

9、，而且在選擇指示劑和確定指示劑終點(diǎn)顏色時(shí)都需要以電位滴定法作為對(duì)照。(三) 酸根對(duì)于堿滴定的影響由HClO4滴定堿的反應(yīng)式可知，滴定有機(jī)酸的鹽生成相應(yīng)的酸HA。當(dāng)?shù)味ㄉ傻乃酘A比HClO4的酸性強(qiáng)度差的越遠(yuǎn)，反應(yīng)就越易進(jìn)行。根據(jù)實(shí)驗(yàn)知道，某些強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸(冰醋酸溶液)比較其酸性強(qiáng)度為：HClO4HBrH2SO4HClHNO3其他酸所以HClO4在冰醋酸中是很強(qiáng)的酸。有機(jī)堿的氫鹵酸鹽則由于HX在冰醋酸中酸性比較強(qiáng)，反應(yīng)不能進(jìn)行完全，所以不能直接滴定，可加入過(guò)量的醋酸汞試液所以HClO4在冰醋酸中是很強(qiáng)的酸，使與有機(jī)堿的氫鹵酸鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。 2BHX + Hg(Ac)2 2BHAc + HgX

10、2HgX2和Hg(Ac)2都是絡(luò)合物，而HgX2 比Hg(Ac)2更加穩(wěn)定，難于電離，所以這時(shí)即可用HClO4直接去滴定。其反應(yīng)式可綜合如下：2BHX Hg(Ac)2 2BHAc HgX2HClO4 HAc H2Ac+ ClO4H2Ac+ BHAcBH 2 HAcHClO4 BHAc BH + ClO4 + HAc滴定生成的HAc比HClO4的酸度要弱得多，故反應(yīng)可進(jìn)行完全。如：鹽酸環(huán)丙沙星、鹽酸左旋咪唑原料的含量測(cè)定方法，即以上述方法排除氫鹵酸鹽的影響。非水溶液滴定主要用來(lái)測(cè)定有機(jī)堿及其鹽、有機(jī)酸的堿金屬鹽等。1.溶劑的選擇常規(guī)的選擇醋酸體系，如含有一定的結(jié)晶水（或水分）需要加醋酐消除結(jié)晶水

11、（水分）的影響，每反應(yīng)1g水需醋酐 5.22ml，具體醋酐的加入量需要考慮，我的經(jīng)驗(yàn)是不同量的醋酐對(duì)突躍的影響較大，尤其是有第二胺的時(shí)候，考慮過(guò)量醋酐可能第二胺發(fā)生乙?；磻?yīng)。建議摸索時(shí)逐漸減少冰醋酸的量增加醋酐的量，直至全是醋酐，找到更好的突躍電勢(shì)。 分別考察不同配比的冰醋酸-醋酐混合溶劑對(duì)用高氯酸滴定液(0.1mol/L)滴定時(shí)終點(diǎn)突躍的影響。 尤其在你不方便測(cè)定冰醋酸中水分的時(shí)候。如為氫鹵酸鹽，需加醋酸汞消除氫鹵酸影響，CL（鹵離子）-與Hg2+按2比1參與反應(yīng)形成難以解離的鹵化汞，需計(jì)算約需要醋酸汞試液（0.156942mol/L）的量，考慮到反應(yīng)的完全性，一般加入2倍量排除氫鹵酸的影

12、響。2.指示劑的選擇2.1結(jié)晶紫指示液 取結(jié)晶紫0.5g，加冰醋酸100ml使溶解，即得。 藥典出現(xiàn)194次（約數(shù)，大概統(tǒng)計(jì)，下同）大部分的有機(jī)堿堿以冰醋酸作滴定介質(zhì)，高氯酸為滴定劑滴定，結(jié)晶紫是最常用的指示劑，必須首先考慮。結(jié)晶紫分子中的氮原子能鍵和多個(gè)質(zhì)子而表現(xiàn)為多元堿。其接受第一個(gè)質(zhì)子時(shí)，變色敏銳，從第二個(gè)質(zhì)子開(kāi)始，親和力變?nèi)酰兩徛?。在滴定中，隨著溶液酸度的增加，結(jié)晶紫由堿式體（紫色）轉(zhuǎn)變?yōu)樗崾襟w（黃色），對(duì)于不同強(qiáng)度的堿時(shí)，終點(diǎn)顏色變化不同。滴定較強(qiáng)的堿應(yīng)一般藍(lán)色或天藍(lán)色為終點(diǎn)；滴定較弱的堿一般藍(lán)綠或綠色為終點(diǎn)。需要以電位滴定法作確定重點(diǎn)的顏色。2.2萘酚苯甲醇指示液 取-萘酚苯甲

13、醇0.5g，加冰醋酸100ml使溶解，即得。 9次萘酚苯甲醇有兩個(gè)相離很遠(yuǎn)的變色區(qū)，酸性范圍為黃至綠色，堿性范圍為藍(lán)綠色。適用于在冰醋酸-四氯化碳、醋酐、乙腈中做滴定弱堿的指示劑。2.3喹哪啶紅指示液 取喹哪啶紅0.1g，加甲醇100ml使溶解，即得。變色范圍ph1.43.2（無(wú)色-紅）7次在冰醋酸中其堿性較結(jié)晶紫為強(qiáng)，大多數(shù)胺及中等強(qiáng)度的堿在冰醋酸中滴定時(shí)，喹哪啶紅是常用的指示劑。喹哪啶紅是單色指示劑，終點(diǎn)顏色由紅色至無(wú)色。2.4二甲基黃指示液 取二甲基黃0.1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 3次變色范圍 ph2.94.0（紅-黃）二甲基黃，其酸式體為肉紅色，堿式體為黃色。適用于做冰醋酸

14、-醋酐中滴定堿的指示劑。2.5甲基橙-二甲苯藍(lán)FF混合指示液 取甲基橙、二甲苯藍(lán)FF各0.1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 1次二甲苯藍(lán)FF又稱二甲苯藍(lán)。常用其與甲基橙的混合液（乙醇），含量各0.1%，在丙二醇、異丙醇及二氧六環(huán)混合液中用高氯酸滴定有機(jī)酸的堿金屬鹽。2.6橙黃IV指示液 取橙黃IV 0.5g，加冰醋酸500ml使溶解，即得。 0次橙黃IV適用于含醋酐或苯的冰醋酸溶液中滴定弱堿的指示劑。2.7蘇丹IV指示液 取蘇丹IV0.5g，加三氯甲烷100ml使溶解，即得。0次蘇丹IV又叫猩紅，常用其0.5%的冰醋酸-醋酐（10：1）溶液，在氯仿與醋酐混合液中用高氯酸滴定嘌呤生物堿。2.8亮綠指示液 取亮綠0.5g，加乙醇100ml使溶解，即得。 0次亮綠與孔雀綠結(jié)構(gòu)相類似，變色發(fā)生在較低的ph值范圍，適用于在冰醋酸中滴定中等強(qiáng)度的堿或在醋酐中滴定弱堿。總結(jié)：我們?yōu)槭裁匆x擇指示劑呢，不是可以使用電位滴定么？是的絕大部分的都可以使用電位滴定，但是電位滴定操作麻煩、計(jì)算麻煩、原始記錄書寫麻煩、*數(shù)麻煩。因?yàn)槲覀內(nèi)绻苓x擇到一個(gè)好的指示劑，在用電位確定重點(diǎn)顏色后，就可以一勞永逸，萬(wàn)