电位分析技术测定酸性基团

以测定电池两极间的电位差和电位差变化为基础的分析方法，称为电位分析法，包括直读电位法和电位滴定法两种。在制浆造纸工业中常用的有pH的测定；木素结构中酚羟基和羧酸基含量的测定；蒸煮液中或黑液中各化学药品含量的测定；纸和纸板中水溶性氯化物的测定等。

（一）溶液pH的测定

测定溶液pH的仪器称为pH计或酸度计。不同类型的仪器操作要求各异，使用前必须阅读有关仪器的使用说明书。

1.仪器

pH计，装有玻璃电极和甘汞电极，或装有复合电极。pH读数精确至0.01。

2.试剂

标准pH缓冲溶液。

3.测定步骤

测定溶液的pH应按照所采用仪器的使用说明书操作，一般pH计的操作包括以下步骤：

① 电极安装：将玻璃电极和甘汞电极（或复合电极）与仪器相接；安装玻璃电极时应注意让其底部略高于甘汞电极底部，以保护玻璃薄膜。甘汞电极应加满KCl饱和溶液，使用前取下橡皮套。

② 仪器校正：将仪器的选择键置于“pH测量”位置，把温度补偿器调节在被测溶液的实际温度位置。将两支电极浸入标准pH缓冲溶液中，开启读数开关，调节校正旋钮使读数为标准缓冲液的pH。校正完后用蒸馏水冲洗电极，用滤纸吸干电极上的水。

③ pH的测量：将被测溶液倒入干燥的小烧杯中，将两支电极浸入被测溶液中，开启读数开关，读取被测溶液的pH。测定完后用蒸馏水冲洗干净电极。

（二）水相电位滴定法测定木素的酚羟基和羧酸基含量

木素是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生资源，是人类未来的主要资源来源。以木素为原料制备新材料和化工原料，逐步替代化石等日趋枯竭的不可再生资源，正成为一种新的发展趋势。木素主要是由苯丙烷结构单元（C₃～C₆）经碳碳键和醚键相互连接而成的三维网状无定形高聚物，其分子结构中含有羟基（酚羟基和醇羟基）、双键、羧酸等基团。其中，酚羟基和羧酸基能够在碱性溶液中电离，其含量决定了木素在水溶液中的溶解性。由于有关木素的化学改性反应基本都在水介质中进行，因此准确测定木素的水溶性基团——酚羟基和羧酸基的含量对于木素的化学改性和基础研究非常重要。目前对于木素酚羟基和羧酸基含量的测定可以采用水相电位滴定法。

1.仪器与试剂(www.xing528.com)

a.250mL及1000mL容量瓶各一个；b.50mL及100mL烧杯各一个；c.超声处理装置；d.自动电位滴定仪；e.浓盐酸；f.氢氧化钠；g.邻苯二甲酸氢钾；h.对羟基苯甲酸等。

2.测定步骤

① 盐酸标准溶液的制备：精确称量一定量的浓盐酸（分析纯，37%）稀释至1L容量瓶；精确称量一定量的氢氧化钠于250mL容量瓶，用邻苯二甲酸氢钾标定氢氧化钠溶液的浓度；用已知浓度的氢氧化钠溶液标定盐酸标准溶液的浓度，制备的盐酸标准溶液作为滴定剂备用。

② 精确称量0.03g样品于烧杯中，加入5mL过量的KOH溶液（pH≈14）碱化，然后精确称量0.05g对羟基苯甲酸内标物，加入25mL去离子水溶解样品和内标物，然后超声波处理30min后准备测试。另外精确称量0.05g对羟基苯甲酸溶于25mL去离子水，加入5mL过量的KOH溶液（pH≈14）碱化，进行空白值的测定。

③ 电位滴定：采用自动电位滴定仪进行测定，以一级微商曲线确定终点，其滴定曲线如图8-16所示。如图所示，样品的滴定曲线有3个较为明显的折点，其一级微商曲线上可以明显地观察到3个峰，这3个峰的先后出峰顺序为酚羟基峰、羧酸基峰、氢氧化钾峰。根据图8-16中不同出峰位置计算消耗的滴定液体积，然后计算消耗的滴定剂，减去内标物消耗滴定剂的量即可计算出样品中酚羟基和羧酸基的含量。

图8-16 木素样品的水相电位滴定曲线

④ 结果计算：分别按式（8-54）和式（8-55）计算：

式中 b_酚羟基——酚羟基含量，mmol/g

b_羧酸基——羧酸基含量，mmol/g

c_HCl——盐酸标准溶液的浓度，mol/L

m——测试样品的绝干质量，g

V₁，V₂及V₃——分别为空白滴定时一级微商曲线上的3个峰值，mL

V′₁，V′₂及V′₃——分别为样品滴定时一级微商曲线上的3个峰值，mL