1、试验一玻璃器皿之校正目錄實驗一 玻璃器皿之校正自備：請學生準備方格紙，更利實驗進行。一、目的：1. 學習校正量液瓶、移液吸管及滴定管在某定溫度下的刻度。2. 進行滴定管的體積校正及總校正值的利用。二、原理：儀器體積的校正刻度是以真實升為基礎。所謂真實升是指在真空下4時質量1 kg的水所佔據的體積，但實用上是在常溫常壓下測定。若欲測定真實升則必須考慮溫度的差異，空氣對水及砝碼的浮力效應、溫度對玻璃容器體積的影響等因素。所有這些因素完全考慮後將其計算成補償因子所得最後的結果如附錄三。單位升及其再小的單位是根據質量而不是長度單位衍導而來。本實驗中學習量液瓶、移液吸管及滴定管的校正(註1)，其中量液瓶
2、為用來盛裝正確體積的定容器材(TC, to contain)，在容器中到達刻度即為所要的正確體積。而移液吸管及滴定管則是用來移取某正確體積的定容器材(TD, to deliver)，吸取到達刻度的液體，移至另一容器中為所要的正確體積。TC與TD的校正方式不同，又移液吸管及滴定管因使用目的不同，校正方式也有差異。移液吸管可校正原刻度所代表的真正體積，但使用上最好找出其標示體積的新刻度。滴定管通常用於取連續體積的液體，故校正時將其分成數個區間，每一區間視為管徑、刻度均勻，滴定時視使用液體在滴定管的始末刻度去做校正。三、試劑及器材:試劑：器材：1. 10 mL量液瓶 1個2. 滴定管 1支3. 15
3、 mL移液吸管 1支4. 安全吸球 1個5. 稱重瓶及蓋 1組6. 樣品瓶(往後裝烘乾樣品用) 2個7. 天平四、實驗步驟：A. 量液瓶的校正(註2)：1.將量液瓶清洗乾淨並乾燥之。2.測量水溫，計算10 mL水在該溫度下之質量W。3.將量液瓶置於秤盤中央，歸零。4.將純水加入量液瓶中直到數字顯示質量為W，由秤盤上取下，標示新刻度。B.移液吸管的校正：1.取一乾淨的稱重瓶，稱其質量W1。2.將一移液吸管洗淨，吸入純水至刻度。3.將此純水移入已知質量之稱重瓶中。4.再稱重W2，由W2減去W1得到水重W。5.將所得水重W，換算成該溫度下水的體積。6.若體積與校正值不等，則在跨吸管刻度處貼一細長紙片
4、。7.若體積比校正量少，再於移液吸管吸入超過刻度的純水，其量大約超過所欲校正體積；反之，依同方式唯水量減少。8.重複(3)(5)步驟，找到新的標示。9.以內插法找出所欲校正體積的標示位置。10.若兩次刻度相距太遠，可重複35步驟數次，以逼近之，可得較準確刻度。表2：不同pipet裝水1 mL，其長度與內徑的關係。Pipet 管內徑，mm相當於1mL量的長度，mm22.533.544.555.566.577.583182041411047963514235302622.619.9C.滴定管的校正(註3)：1.將滴定管洗淨，以純水潤洗後，注入純水至刻度，並記下水溫。2.取一乾淨的稱重瓶，稱其質量W
5、1。3.依次將10 mL水放入稱重瓶中，並稱重W2。4.由W2減去W1得到水重W。5.將水重換算成該溫度下水的體積。6.以真實體積減去由刻度所得體積，如此可將滴定管上每個區間的校正值導出來，範例如下表。7.校正的步驟一直重複，直到每一區間兩次實驗的校正值差異在0.02毫升以內為止，計算每一區間的平均校正值。8.計算總校正值 (總校正值乃平均校正值之累計)。9.以總校正值對滴定管刻度作圖。註1：本實驗之器材為正確量測體積的器材，其它某些器材如量筒也有刻度，但只能做大約取量用。註2：量液瓶校正時，要注意加水時不可在量液瓶的瓶頸(水位上方)留有水滴而造成誤差。註3：滴定管使用前需先洗淨、測漏、潤洗。
6、(a) 拿到的滴定管先將外部洗淨，再洗內部。(b) 將活栓打開，看液體流動是否順暢，若否，檢查活栓孔洞或滴定管尖端是否有異物堵塞，以毛刷尖及利用水沖將其清除。(c) 測漏：將外部擦乾，確定活栓在關的位置，看是否有液體流下。(d) 潤洗：若上述2、3兩項OK，以純水潤洗。若使用其它滴定液，則再使用該液潤洗。五、紀錄項目：水溫： ；水密度： g/mL。區間(次)刻度(mL)讀數(mL)質量(g)真實體積(mL)校正值(mL)平均校正值(mL)總校正值(mL)010(1)010(2)1020(1)1020(2)2030(1)2030(2)3040(1)3040(2)4050(1)4050(2)註：平
7、均校正值及總校正值，可於報告撰寫時再計算。實驗二 標準鹼溶液的配製與標定一、目的1. 瞭解酸鹼滴定的原理、方法與技巧。2. 學習配製及標定標準酸 (鹼) 溶液。二、原理氫氧化鈉是最常用之鹼性試劑，但其本身易潮解，溶液或固體均會和大氣中的二氧化碳反應形成碳酸鹽，其反應如下：CO2 (g) + 2 OH (aq) CO32 (aq) + H2O氫氧化鈉可以和玻璃緩慢反應生成矽酸鹽，因此要使用一兩週以上的標準鹼溶液，必須儲存於聚乙烯瓶中或內壁塗有石蠟的玻璃瓶中。且由於空氣中少量的二氧化碳會溶於水，形成碳酸根離子，對於配製標準酸及鹼溶液的濃度時皆會造成影響，因此須經過標定步驟。一般標準溶液的精準濃度須
8、由純度達99.9% 以上的一級標準試(primary standard reagent)滴定而決定之，此一過程稱為標定(standardization)。用於標定氫氧化鈉溶液的標定物，一般選用鄰苯二甲酸氫鉀(Potassium Hydrogen Phthalate，簡寫為KHP) 一級標準試劑。鄰苯二甲酸氫鉀為單質子弱酸，以氫氧化鈉溶液滴定時，選用酚酞為指示劑。三、試劑及器材:試劑：1.NaOH (sodium hydroxide)2.12 M HCl 5 mL3.酚酞指示劑14.鄰苯二甲酸氫鉀(KHP) 2 g器材：1.50 mL透明滴定管2支2.加熱攪拌器、延長線、電源線3.磁石及磁棒4.
9、10 & 50 mL量筒5.250 mL三角錐瓶6.100 & 250 mL量液瓶7.500 mL PE瓶2瓶其它：面紙或拭鏡紙Ps. 取250 mg酚酞固體，用80 % v/v乙醇稀釋至250 mL。四、實驗步驟：0.10 M NaOH溶液的配製及標定1. 精稱約1.0 g NaOH (精確至0.1 mg，NaOH易潮解，須用稱量瓶)，記錄重量後移入250 mL量液瓶，加入蒸餾水，均勻搖晃稀釋至刻度。防止溶液與大氣不必要的接觸。2. 精稱0.50 g (記錄至0.1 mg) 鄰苯二甲酸氫鉀，放入250 mL三角錐瓶中，用50 mL蒸餾水溶解，並加入2 3滴的酚酞指示劑。3. 取3至5 mL
10、NaOH溶液加入滴定管中，旋轉滴定管 (活栓先關好) 使內壁潤濕，溶液由尖口流出。取NaOH溶液注滿滴定管，調整液面至刻度為零。4. 將鄰苯二甲酸氫鉀溶液置於攪拌器上，放入磁石，調至穩定轉速，用欲校正之NaOH溶液滴定。開始時可以稍快，但快達到終點時，將滴速減慢，直到溶液由無色變成粉紅色為止。如30秒內仍不褪色，即為終點。五、紀錄項目：記錄所用NaOH的體積，計算NaOH溶液的標定濃度。重複標定NaOH溶液之濃度二次，計算其相對標準偏差 (RSD)。實驗三 標準酸溶液的配製與標定一、目的：1. 瞭解酸鹼滴定的原理、方法與技巧。2. 學習配製及標定標準酸 (鹼) 溶液。二、原理用於標定鹽酸溶液的
11、一級標準試劑為無水碳酸鈉。以鹽酸溶液來滴定時，理論上有二個當量點 (equivalent point)，如圖2 1所示，以溴甲酚綠為指示劑，觀察第二個滴定終點 (end point)。 CO32 + H+ HCO3 HCO3 + H+ H2O + CO2酚酞第一個當量點，相當於把碳酸鈉轉變成碳酸氫鈉，發生於pH約為8.3時；第二個當量點，pH變化很大，常用於標定，它涉及碳酸的形成，發生於pH約為3.8時。此時溶液含有大量碳酸及少量未反應的碳酸氫根離子，如果將溶液煮沸而除去碳酸，可有效地破壞此緩衝溶液；等溶液冷卻後，繼續以鹽酸溶液滴定，可看到更顯著的顏色變化。H2CO3 (aq) CO2 (g)
12、 + H2O (l)三、試劑及器材:試劑：1.溴甲酚綠2.無水碳酸鈉5 克3.鹽酸溶液（試藥級比重為1.19，37HCl） 5 mL4.無水碳酸鈉5 克器材：1.50 mL透明滴定管2支2.加熱攪拌器、延長線、電源線3.磁石及磁棒4.10 & 50 mL量筒5.250 mL三角錐瓶6.100 & 250 mL量液瓶7.500 mL PE瓶2瓶其它：面紙或拭鏡紙Ps. 取 250 mg 溴甲酚綠固體，加入 3.60 mL 0.10 M NaOH並用蒸餾水稀釋至250 mL，存於棕色瓶中。四、實驗步驟：0.10 M HCl 溶液的配製及標定1.於250 mL量液瓶中裝半滿之蒸餾水，加入約2.00
13、mL 12 M HCl，均勻混合，加蒸餾水稀釋至刻度。2.將純Na2CO3 置於110 的烘箱中乾燥約2小時後，取出置於乾燥器中，冷卻至室溫。(教師準備)3.稱量0.10 g Na2CO3 (精稱至0.1 mg)，記錄重量後放入250 mL的三角錐瓶中，加入約50 mL蒸餾水利用磁石攪拌使其溶解 (水的體積多寡不影響當量數，只要可將藥品溶解即可)。4.加入溴甲酚綠指示劑數滴，使其呈明顯的顏色即可，不宜太多。5.以0.10 N之HCl 滴定至溶液剛由藍色變成綠色，緩慢加熱，煮沸二分鐘，並攪拌之以除去CO2，待冷卻至室溫，繼續滴定至終點變色為止。五、紀錄項目：記錄所用 HCl 的體積，計算 HCl
14、 溶液的標定濃度。重複標定HCl 溶液之濃度二次，計算其相對標準偏差 (RSD)。實驗四 過錳酸鉀滴定法測市售雙氧水之濃度一、目的：利用過錳酸根作為標準氧化劑，以滴定的方法來測定市售雙氧水的濃度。二、原理：1. 過錳酸根的性質:過錳酸根是一種強氧化劑，在酸性溶液中可進行下列反應:MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O E0= 1.51 V此反應與大部份還原劑的作用皆非常迅速，所以過錳酸根被廣泛地運用於氧化還原反應，當作標準氧化劑。過錳酸鉀溶液為深紫色，滴定時可作為指示劑，不需外加。但因酸性溶液中會發生如下反應，故終點會逐漸褪色。2MnO4- 3 Mn2+ 2H2O 5MnO
15、2 4H+對極稀的過錳酸鉀溶液，加入二苯胺磺酸或鄰二氮雜菲鐵作為指示劑，可得到明顯的終點。由於過錳酸根具有高氧化性，顯得非常不穩定，即使在水中，也會和水分子作用： 4 MnO4- + 2 H2O 4 MnO2 + 3 O2 + 4 OH-此反應受光、熱、酸、鹼、錳()離子和二氧化錳所催化，尤其是二氧化錳可以進行自身催化(Auto catalysis)。所以在製備過錳酸根溶液時，須先行過濾溶液中的二氧化錳固體。過錳酸根的標定一般使用草酸鈉、鐵金屬或氧化砷。以草酸鈉為例其反應式為：2 MnO4- + 5 C2O42- + 16 H+ 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2OMcBride氏於
16、1912年對此反應有詳細的討論，稍後Fowler氏 & Bright氏並對此加以修改。McBride法乃是將反應溫度控制於6090 ，然後滴定至粉紅色出現並維持30秒以上。Fowler氏與Bright氏則指出，在滴定過程中，約有0.1 0.4 %之草酸根與空氣產生反應：H2C2O4 + O2 H2O2 + 2 CO2。而在熱溶液中，過氧化氫會迅速分解：2 H2O2 2 H2O + O2，因此Fowler Bright另外設計了一套程序: 在室溫中先加入9095%的過錳酸根，待反應完全後，再加熱至5560，然後再滴定至終點，如此可以減少草酸根與氧反應而產生的誤差。2.市售雙氧水濃度的測定：市售雙
17、氧水是家庭常用的消毒藥劑，主成分為過氧化氫，是一還原劑，可以已知濃度的過錳酸鉀溶液與之反應，求出H2O2%。其反應方程式如下：2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H+ 2 Mn2+ + 5O2 + 8 H2O三、試劑及器材:試劑：1. 過錳酸鉀 0.8 g2. 濃硫酸 25 mL3. 市售雙氧水 (3%) 10 mL 4. 草酸鈉 1.2 g器材：1.棕色滴定管(註1) 1支2.加熱攪拌器 1個3.攪拌子 1個4.磁棒 共6支5.10-mL刻度吸量管 1支四、實驗步驟：需烘乾藥品：草酸鈉取約1.2g，放進烘箱(oven)中1055下烘1小時，倒入樣品瓶中，收存於防潮箱，待用時再取出。1.
18、 製備溶液：(1) 製備約0.1 N過錳酸鉀：以秤重瓶稱取0.8克過錳酸鉀溶於250 mL蒸餾水中(當天用)。若需貯存，則加熱至沸騰並保持高溫約半小時，冷卻加蓋、放置過夜、以細孔玻璃過濾漏斗過濾，將溶液貯存於乾淨棕色瓶中並置於暗處待用。(2) 製備0.9 M硫酸：取25 mL濃硫酸將其小心加至475 mL純水中。2. 以草酸鈉標定過錳酸鉀: (Na2C2O4 fw = 134.00；2 eqw=fw )以McBride 法粗估：(1)精稱約0.2 g草酸鈉Na2C2O4。(2)並以50 mL 0.9 M硫酸溶解。(3)加熱至8090。(4)紀錄初刻度。(註2)(5)以過錳酸鉀滴定至粉紅色維持3
19、0秒。(6)紀錄末刻度。(7)計算滴定體積V。以Fowler & Bright法精測：(8)同前精稱約0.2 g 草酸鈉Na2C2O4，並以0.9 M硫酸溶解。(9)室溫下加入約步驟5. 所得V之9095%的過錳酸鉀。(10)靜置待澄清。(11)加熱至5560。(12)紀錄初刻度。(13)以過錳酸鉀滴定至粉紅色維持30秒。(14)紀錄末刻度。(15)重複三次。(16)作一次空白滴定。(註3)(17)計算過錳酸鉀濃度。3. 市售雙氧水濃度的測定：(1)以移液吸管取5 mL市售約3 %雙氧水。(2)加入25 mL 0.9 M硫酸。(3)紀錄初刻度。(4)以過錳酸鉀滴定至粉紅色維持30秒。(5)紀錄
20、末刻度。(6)重複三次。(7)作一次空白滴定。(註4)(8)計算市售雙氧水中過氧化氫的重量體積百分比H2O2%。註1: 過錳酸鉀照光較不安定，宜使用棕色滴定管。註2: 滴定液顏色深，可直接記液面上刻度，兩次液面上刻度相減不會造成體積的誤差。註3: 空白滴定是指除了不加分析物(以純水替代)外進行相同步驟的滴定。在Fowler & Bright法中，室溫加入的過錳酸鉀量則近乎零。註4：實驗後滴定管務必須確實洗淨，必要時需將活栓卸開整個清洗過，否則過錳酸鉀還原成二氧化錳將難以清洗。五、紀錄項目：1. Na2C2O4質量： g。2. 滴定數據：(1) McBride 法初刻度： ，末刻度： ，滴定體積
21、： mL。(2) Fowler & Bright法：室溫下加入滴定劑體積： mL。加溫後滴定數據：滴定次初刻度末刻度加溫後滴定體積滴定總體積123空白滴定體積： mL。(3) 市售雙氧水濃度的測定：滴定次初刻度末刻度滴定體積123空白滴定體積： mL。實驗五 硝酸銀沉澱滴定法一、目的：利用氯化銀沉澱的產生，以測定樣品中氯離子的濃度或含量。二、原理：銀離子和氯離子在水溶液中會形成微溶性化合物，故可以利用沉澱反應，以滴定方法來測定樣品中氯離子。此類方法又可因滴定終點識別方法不同而分為：. 莫爾氏法(Mohr method）：其根據第二種有色沉澱物之形成來偵測終點。使用鉻酸根為指示劑，終點由磚紅色鉻
22、酸銀(Ag2CrO4) 來偵測。但此方法必須考慮下列兩個因素：(1) 分析時，介質必須接近中性(pH=710)：因為鉻酸根在酸性下會形成重鉻酸根，而強鹼中銀離子會形成氧化銀沉澱。若溶液中含有過量碳酸氫鈉或硼砂，即可維持適當pH範圍。(2) 欲使滴定誤差最小，所需鉻酸根濃度為6 x 10-3M，但實際上，此濃度的鉻酸根黃色溶液會遮蔽所形成微量鉻酸銀之磚紅色，故通常採用較低的濃度，最適當濃度為2.5 x 10-3M，而此時需做空白滴定來校正滴定誤差。.波哈氏法（Volhard method）：其根據有色錯合物之形成來偵測終點。使用鐵離子(Fe+3)為指示劑，終點由紅色FeSCN+2來偵測。波哈法需
23、在強酸性(硝酸)條件下進行，以避免Fe+3形成氫氧化物沉澱及碳酸根、草酸根、砷酸酸根等之干擾。波哈法最重要的應用是間接測定鹵素離子，但AgCl之溶解度大於AgSCN，反滴定時會造成誤差；改進方法為(1) 反滴定前，先將AgCl過濾，再取濾液滴定，但較費時；(2) 以硝基苯覆蓋AgCl，使其不直接與溶液接觸。.菲恩氏法（Fajan method）：其利用具有吸附性的染料螢光黃染料為指示劑來偵測終點。因其在水溶液中可形成黃綠色陰離子，吸附於氯化銀沉澱上則為粉紅色。故在當量點附近從沉澱表面吸附或脫附，使顏色變化，且顏色由溶液轉至固體或由固體轉至溶液。欲成功地應用吸附指示劑，必須：(1) 沉澱物粒子必
24、須是膠體大小，才能吸附較大量指示劑。(2) 沉澱物必須對本身離子有強吸附性。(3) 指示劑必須被地第一吸附層強烈吸附於相反離子層中。(4) 指示劑需有足夠溶解度且使用濃度不能超過Agfl之溶解度積，以免沉澱。(5) 介質pH值必須使指示劑形成主要的離子型態。三、試劑及器材:試劑：1.0.5 M 硝酸銀 25 mL2.5%鉻酸鉀 8 mL3.碳酸氫鈉 2 g4.碳酸鈣 2 g5.氯化鈉 1 g6.活性碳粉末 2 g器材：1.天平2.棕色滴定管 1支3.125或250 mL 錐形瓶 3支4.250 mL 量液瓶 1支5.100 mL 量液瓶 1支6.15 mL移液吸管 1支7.安全吸球 1個8.稱
25、重瓶 2個四、實驗步驟：需烘乾樣品：氯化鈉：取約1g，放進烘箱中1055下烘1小時，放置在乾燥器中，待用時再取出。水中氯離子測試：以原有硝酸銀溶液測是否產生沉澱？若無，才可使用。1. 0.05M 硝酸銀之配製：以吸量管量取25 mL 0.5M AgNO3於量液瓶中，加純水稀釋成250 mL。2. 莫爾氏法:(1) 配製0.1 M NaCl標準溶液：(NaCl fw=58.44)精稱約0.58克NaCl樣品，溶解稀釋成100 mL。(2) 取15 mL作滴定。(3) 加入碳酸氫鈉至無氣泡產生。(4) 加入1 mL 5%鉻酸鉀作指示劑。(5) 以硝酸銀滴定至有磚紅色沉澱生成。(6) 記錄所用AgN
26、O3體積。(7) 重複滴定3次。(8) 取15 mL純水，加入少量碳酸鈣及1 mL 5%鉻酸鉀指示劑，作空白滴定。(9) 計算硝酸銀的濃度。3. 樣品之測定：精秤約0.2 g試樣，以50 mL去離子水溶解之。取15 mL作滴定。計算後推算樣品化合物之種類。五、紀錄項目：氯化鈉樣品重： g硝酸銀配製濃度： M硝酸銀標定濃度： M未知樣品所用硝酸銀溶液體積： mL未知物可能為：實驗六 以管柱層析法進行色素的分離一、目的：利用正相C-18層析管柱進行葡萄風味色素的成份分離，並藉以了解分配層析(partition chromatography)分離的原理。二、原理：所有層析法中都包含兩個相，一為固定相
27、(stationary phase)，在層析過程中是保持不動的，另一為流動相(mobile phase)，在層析過程中其連續移動通過固定相。本實驗中以C-18修飾矽膠為固定相，為分配層析的模式，利用分析物極性的差異，與固定相進行的吸附能力及與流動相親和力不同，產生不同的移動速率而達到分離的效果。葡萄風味的紫色色素主要是由Red 40及Blue 1組成，兩者極性都相當小，但是Red 40比Blue 1極性大 (因為此二者所帶電荷相似，但是Blue 1 分子較大)。由於C-18修飾矽膠是比較非極性的，極性較小的分析物與其作用較強，當使用高極性溶劑，此二色素容易與固定相結合，而降低流動相極性則較易使
28、其離開固定相而從管柱流出。本實驗藉由透明管柱及有色分析物，可直接觀察分析物在管柱中移動情況，將有助於了解層析的基本道理。 Table 1 Polarity index of some commonly used solventsSolventwaterAceto-nitrileMethanol2-PropanolAcetoneEthyl ethern-HexaneCyclo-hexanePolarity index10.25.85.14.35.42.80.10.04三、試劑及器材： 試劑：1.葡萄風味色素(grape flavored Kool -Aid or grape soda)溶液 10
29、 mL2.Sep-Pak C18 cartridge3.異丙醇4.丙酮5.乙醇6.甲醇器材：1.10 mL注射針筒四、實驗步驟：1.將10 mL 乙醇注入並使其流經Sep-Pak C18 cartridge，接著以10mL純水同樣通過管柱，以清洗管柱。2.取色素樣品慢慢注入管柱中 (色素在管柱中的分佈長度勿超過管柱填充物的一半，紀錄色素樣品原來的顏色、注入色素前後管柱顏色及流出液的顏色。3.尋找最佳分離條件，使兩種管柱可先後流出，可注入適量水、各種比例之異丙醇、乙醇等溶劑(流動相A)，紀錄管柱及流出液的顏色。4.若上述溶劑無法將第二種色素沖出，則注入比前一步驟更強(極性更低)的流動相(流動相B)，紀錄管柱及流出液的顏色。5.實驗結束後以乙醇及水重複步驟1的處理，則管柱可重複使用很久。*結報內容：本實驗並無定量結果，主要為現象觀察及紀錄。其顏色之紀錄可採用照片或以電腦繪圖表現，包括：(a)原管柱及溶液，(b)將溶液加至管柱後之管柱及流出液，(c)用沖堤液A流過後之管
