1.羟基磷灰石的表征之钙含量的测定
羟基磷灰石化学分子式:Ca10 (PO4)6(OH)2 水溶液中的溶解平衡:
Ca10(PO4)6(OH)2 =10Ca2++6PO43-+2OH- Ksp=2.34×10-59
一. 滴定的可行性讨论
要测定羟基磷灰石中钙的含量首先要将其溶解,将钙释放出来。
加酸至弱碱性羟基脱去得到磷酸钙,溶解平衡:
Ca3(PO4)2=2Ca2++2PO43- Ksp=1.0×2.4×10-26
继续加酸至中性,结合氢离子得到磷酸氢钙
CaHPO4 溶解度 S=3.16×10-2g
继续加酸至弱酸性,继续结合氢离子得到磷酸氢二钙
Ca(H2PO4)2 溶解度 S=1.8g
可见羟基磷灰石是较难溶解的,本实验采用(NH4)2C2O4将羟基磷灰石沉淀转化为草酸钙的方法分离钙和磷从而滴定钙。pH的控制是该实验的关键。下面是草酸和磷酸的分布分数图。
从分布分数图中可以看出,pH在4-5式,草酸根分布分数较大,而磷酸的主要存在形式为H
2PO4-,不会与钙形成沉淀,控制pH在4-5能将钙转化为草酸钙,当pH过大磷酸氢根将释放,草酸钙沉淀不纯。
需要注意的是,草酸钙并不是完全不溶的,在室温下,有如下平衡:
CaC2O4=Ca2++C2O42- Ksp=1.6×10-8
实验中,要控制好草酸铵的浓度,过稀钙沉淀不完全,过多包夹和吸附现象严重,影响后续滴定。
高锰酸钾法滴定草酸钙需要用酸溶解草酸钙。酸化时通常采用硫酸,因为盐酸具有还原性,往往会发生诱导反应而干扰滴定。硝酸由于含有氮氧化物,容易反生副反应,也很少采用。本实验采用硫酸溶解草酸钙。硫酸钙微溶于水,S=0.1928g,但实验中钙的浓度较低,不会会生成草酸钙沉淀。
二.滴定具体方案
1.羟基磷灰石的预处理
准确称取0.1g-0.15g羟基磷灰石(大约含0.05g钙),置于100ml小烧杯中,加入适量蒸馏水及2-5ml(1+1)的盐酸溶液,轻轻摇动烧杯,用小火加热促进其溶解。稍冷后向溶液中加入1滴甲基橙,再滴加(1+1)的氨水至溶液由红色变成黄色(pH=4.4左右,一定不要加过量)。趁热逐滴加入50ml0.05mol/L草酸铵溶液,60度加热陈化半小时。
2.高锰酸钾的标定
在台秤准确称取1.6g高锰酸钾,加500ml蒸馏水溶解。(0.02mol/L)准确称取0.15-0.2g草酸钠基准物质3份,分别置于250ml锥形瓶中,向其中加入45ml1M硫酸溶液,让后将锥形瓶加热值70-85度,趁热标定。(终点温度不得低于60度)
3.草酸钙的处理及滴定
混合液冷却后过滤,(先将上层清液倒入漏斗中)将烧杯中的沉淀洗涤数次直到检验不到Cl-(洗涤液用冷水,洗涤液都要转入漏斗),将带有沉淀的滤纸铺在原烧杯的内壁上,用50mL的1M的硫酸溶液将沉淀由滤纸上洗入烧杯中,再用洗瓶洗2次,使总体积达到100ml,加热至70-80度,用高锰酸钾滴定。(不得将溶液煮沸,煮沸时草酸会缓慢分解)