第三章 定量分析化學實驗儀器和基本操作
一、玻璃量器
滴定管、移液管(或吸量管)和容量瓶是定量分析化學實驗常用的玻璃量器,必須規范進行操作,才能取得準確的分析結果,下面分別介紹其基本操作方法。
1.滴定管及其使用
滴定管是滴定時用來準確測量流出溶液體積的量器。一般分為酸式滴定管和堿式滴定管兩種(如圖3-1所示)。酸式滴定管用來盛裝酸性或氧化性的稀溶液;堿式滴定管用來盛裝堿性或還原性溶液。常用滴定管的容積為50mL和25mL,可以讀至小數點后兩位,一般讀數誤差為±0.01mL。

圖3-1 滴定常用玻璃儀器
(1)使用滴定管之前應做的準備工作
①檢漏 檢查滴定管是否漏水時,可關閉活塞,在管內裝滿水,將滴定管夾在滴定管架上,觀察管口及活塞兩端是否有水滲出,將活塞轉動180°再觀察一次,如無漏水現象,進行洗滌之后,即可使用。如果酸式滴定管漏液則需要涂凡士林,堿式滴定管漏液只需要上下移動玻璃珠或更換橡皮管。
②涂油 酸式滴定管漏液或旋塞轉動不靈活,可將旋塞取下,用濾紙片擦凈,并用干凈的濾紙片包住旋塞,塞入旋塞槽擦拭干凈,然后用玻璃棒或手指在旋塞兩端涂上少許凡士林。涂油不要過多或過少,過多容易將旋塞小孔堵住,過少則容易漏液或轉動不靈活。再將旋塞平行插入旋塞槽,朝一個方向轉動直至旋塞靈活且外觀均勻透明。為了防止在滴定過程中旋塞脫出,可用一橡皮筋套住旋塞。旋塞上涂油手法如圖3-2所示。

圖3-2 旋塞涂油手法
③洗滌 無明顯油污的滴定管,可直接用自來水沖洗,然后用少量蒸餾水潤洗2~3次。洗凈的滴定管內壁應不掛水珠或水滴可均勻流下。有油污的滴定管,需使用洗滌劑或鉻酸洗液浸洗。酸式滴定管可直接倒入鉻酸洗液浸泡一段時間。用鉻酸洗液浸洗堿式滴定管時,先取一定量洗液倒入100mL燒杯中,把堿式滴定管內的玻璃珠取出,管口向下倒置。然后用洗耳球從尖嘴一端抽氣,將洗液吸入滴定管內,當洗液上升到一定的高度后,用彈簧夾夾緊橡皮管,靜置幾分鐘,最后松開彈簧夾,使鉻酸洗液流回燒杯中回收洗液。用鉻酸洗液洗完后,再用自來水沖洗直至流出的水無色,且管內壁不掛水珠,然后用蒸餾水潤洗2~3次。
用蒸餾水潤洗滴定管,先倒入15mL左右蒸餾水于滴定管中,兩手平端滴定管并不斷轉動,直到蒸餾水浸泡到整管內壁,然后將蒸餾水從尖嘴放出。
④裝液 為確保滴定溶液的濃度不變,裝液時,先要用待裝液潤洗滴定管,每次用10~15mL,洗滌2~3次,方法與蒸餾水潤洗相同。再將溶液直接加入滴定管中,至“0”刻度以上,開啟旋塞或擠壓玻璃球,驅逐出滴定管下端的氣泡。對于酸式滴定管,只要將酸式滴旋塞開啟,氣泡會隨溶液流出。對于堿式滴定管,可將橡皮管稍向上彎曲,擠壓玻璃球,使溶液從玻璃球和橡皮管之間的隙縫中流出,氣泡即被排出(如圖3-3所示)。排完氣泡后再將溶液補至零刻度線以上,調整液面至“0.00”或稍下刻度處,記錄初始讀數。

圖3-3 酸式滴定管和堿式滴定管排氣泡法
⑤讀數 讀數誤差是滴定誤差的主要來源,因此,掌握正確的讀數方法是關鍵。取下滴定管,用右手大拇指和食指捏住滴定管上部無刻度處,使滴定管保持垂直。并使自己的視線與所讀凹液面切線處于水平,讀數保留到小數點后第二位小數(見圖3-4)。在對淺色或無色溶液讀數時,可在管的背面襯一張白色卡。有藍線襯背的滴定管讀數應以兩凹液面相交的最尖部分讀數。對深色溶液,則按液面兩側最高點相切處讀數。

圖3-4 滴定管讀數方法
(2)滴定
①滴定操作的正確姿勢如圖3-5所示。以左手的大拇指、食指和中指三個手指控制旋塞,而無名指、小指抵住旋塞下部,三個手指略微向掌心用力,鉤緊旋塞,掌心不要接觸旋塞,以免將旋塞推出導致漏液。為了防止滴至外面,滴定管下端應伸入錐形瓶口或在燒杯口內1cm左右處。右手持錐形瓶使瓶向同一方向做圓周運動(或用玻璃棒攪拌燒杯中的溶液)。若使用堿式滴定管,則用左手的大拇指和食指擠壓橡皮管內的玻璃珠上半部分,使之與橡皮管之間形成一條可控制的縫隙,即可控制滴定劑的流出。不要捏擠玻璃珠的下部,如捏在下部,這樣放手時尖嘴會倒吸入氣泡。滴定和振搖溶液要同時進行,不要間斷。

圖3-5 滴定操作示意圖
②溶液滴定不要太快,否則易超過終點。在快到終點時溶液應逐滴(甚至半滴)滴下。滴加半滴的方法是使液滴懸掛管尖而不讓液滴自由滴下,再用錐形瓶內壁輕觸液滴,然后用少量蒸餾水將其洗入錐形瓶內。
③滴定時所用操作溶液的體積應從“0”刻度附近開始,每次用量一般控制在20~30mL。
④滴定過程中,尤其將近終點時,應用洗瓶將濺在內壁上的溶液吹洗下去。
⑤讀數時不能將滴定管夾在鐵架臺。在溶液快速滴出后,應等待片刻,讓溶液完全從壁上流下后再讀數。
(3)滴定管用后的處理
滴定管用完后,將殘液倒出,用水洗凈,倒置在滴定管架上,以備下次使用。
2.移液管和吸量管的使用
移液管和吸量管都是準確移取一定體積溶液的量器,如圖3-6所示。移液管是一根細長而中間膨大(球部)的玻璃管,在管的上端有一環形標線,膨大部分標有它的容積和標定時的溫度。常用的移液管有5mL、10mL、25mL、50mL等規格,用于準確移取某一固定體積的液體;吸量管是具有分刻度、內徑均勻的直形玻璃管,可用于量取所需的不同體積的溶液,常用的吸量管有1mL、2mL、5mL、10mL等規格。

圖3-6 移液管和吸量管
(1)移液管和吸量管的洗滌
有明顯油污的移液管和吸量管在使用前要用鉻酸洗液洗滌,洗滌內壁操作如圖3-7所示。用右手的拇指和中指拿住移液管或吸量管的上管頸標線以上部位,使管下端伸入洗液中。管口不要接觸容器底部,用洗耳球將洗液緩緩吸至接近上管口時,移開洗耳球,用右手食指迅速按住管口,稍等片刻,放開右手食指,使移液管或吸量管管口放回原瓶中,待洗液流盡后,取出將管倒置,使管上端未浸過的部分浸入洗液中,浸泡片刻后取出,待洗液流盡后,用自來水沖洗內外壁,直到洗凈,再用蒸餾水潤洗2~3次。

圖3-7 移液管的操作
(2)移液管和吸量管操作方法
當第一次用洗凈的移液管或吸量管吸取溶液時,應先用濾紙將尖端內外的水吸凈,否則會因水滴引入而改變溶液的濃度。然后,用所要移取的溶液將移液管潤洗2~3次,以保證移取的溶液濃度不變。移取溶液時,一般用右手的拇指和中指拿住管頸標線上方,將移液管插入溶液中,管子插入溶液不要太深或太淺,太深會使管外沾附溶液過多,影響量取溶液體積的準確性;太淺往往會產生空吸,所以,在吸液時要隨液面及時調整插入的深度。左手拿洗耳球,先把球內空氣壓出,然后把球的尖端貼緊移液管口,慢慢松開左手指使溶液吸入管內(如圖3-7所示)。當液面升高到零刻度以上時移去洗耳球,立即用右手的食指按住管口。將移液管提離液面,然后使管尖端靠著盛溶液器皿的內壁,調節食指的松緊度,讓溶液慢慢且可控流出,液面平穩下降,直到溶液的凹液面與零刻度線相切時,立刻用食指壓緊管口。取出移液管,把準備承接溶液的容器稍傾斜,將移液管伸入容器中,使管垂直,管尖靠著容器內壁,松開食指,讓管內溶液全部自然地沿器壁流下,再等待10~15s后,取出移液管。若管上刻有“吹”字、“快”字的,則要將管尖內的殘留溶液全部吹出至容器中。使用吸量管時,最好從“0”刻度落到另一刻度,這樣移出的體積恰好等于所需體積。
移液管或吸量管用完后,若短時間內不再用它吸取同一溶液,則需立即用自來水沖洗,再用蒸餾水洗凈后,放在移液管架上。
3.容量瓶的使用
容量瓶是一種常用的容量器皿,為細長頸梨形平底瓶,常用于配制或稀釋準確濃度的溶液,容量瓶帶有磨口玻璃塞或塑料塞,不能受熱,不得貯存溶液,不能在其中溶解固體,瓶塞與瓶頸是配套的,不能互換。在其頸上有一標線,在指定溫度下,當溶液充滿至凹液面與標線相切時,所容納的溶液體積等于瓶上標示的體積。容量瓶通常有25mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等規格。
(1)容量瓶的準備
使用前要檢查是否漏水(如圖3-8所示),在瓶中加水至標線,右手拿住瓶底,左手食指按住磨口玻璃塞,將瓶倒立,觀察有無滲水,將磨口玻璃塞旋轉180°,再次觀察是否漏水。如不漏水,即可使用,并用橡皮筋將塞子系在瓶頸上。如果沒有橡皮筋,盡量瓶塞不要松手,防止將塞子拿亂。容量瓶使用前先用自來水洗滌干凈,再用蒸餾水潤洗。

圖3-8 容量瓶的試漏
(2)操作方法
如果是用固體物質配制標準溶液,先將準確稱取的固體物質于小燒杯中溶解后,等溶液恢復至室溫,再將溶液定量轉移到預先洗凈的容量瓶中。定量轉移溶液的方法如圖3-9所示。一手拿著玻璃棒,使玻璃棒下端靠在瓶頸內壁;一手拿燒杯,讓燒杯嘴貼緊玻璃棒,慢慢傾斜燒杯,使溶液沿著玻璃棒流下。傾倒完溶液后,將燒杯直立,玻璃棒仍應貼緊燒杯嘴口輕輕上提放回燒杯,使附在玻璃棒和燒杯嘴之間的液滴回到燒杯中,再用洗瓶以少量蒸餾水沖洗燒杯3~4次,每次用水應盡量少,洗出液全部轉入容量瓶中。定量轉移后要進行定容。定容操作如圖3-10所示。先慢慢加蒸餾水至接近標線稍低1cm處時,等待1~2min,使瓶頸內壁的溶液完全流下后,繼續以滴管逐滴加水至凹液面恰好與標線相切。蓋上瓶塞,以手指壓住瓶蓋,另一手托住瓶底緣,將瓶倒轉并搖動,再倒轉過來,使氣泡上升到頂,如此反復多次,使溶液充分混合。

圖3-9 定量轉移操作

圖3-10 容量瓶定容的操作方法(a)及瓶塞盡量不離手的操作方法(b)
如果把濃溶液定量稀釋,則用移液管或吸量管吸取一定體積的濃溶液放入容量瓶中,同前法加蒸餾水定容,搖勻即可。
容量瓶不宜長時間存放溶液,如需長期保存溶液則應轉入試劑瓶中。容量瓶用完后及時洗凈,檢查瓶塞與瓶號是否相符后,在瓶塞與瓶口之間墊一張小紙條,然后存放好。
移液管、吸量管和容量瓶都是有刻度的精確玻璃量器,均不宜放在烘箱中烘烤。