酸碱指示剂滴定法
水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。
水中碱度的来源是多种多样的。地表水的碱度，基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。废水及其他复杂体系的水体中，还含有有机碱类、金属水解性盐类等，均为碱度组成部分。在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性特征指标，代表能被强酸滴定的物质的总和。
碱度的测定值因使用的终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学组成已知时，才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地表水，可直接用酸滴定至时消耗的量，为酚酞碱度。以酸滴定至pH为~时消耗的量，为甲基橙碱度。通过计算可求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量；对于废水、污水，则由于组分复杂，这种计算无实际意义，往往需耍根据水中物质的组分确定其与酸作用达终点时的pH值。然后，用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数，并作出解释。
碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性，是对水和废水处理过程的控制的判断性指标。若碱度是由过量的碱金属盐类所形成，则碱度又是确定这种水是否适宜于灌溉的重要依据。
用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础。有两种常用的方法，即酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃，确定特定pH值下的碱度，它不受水样浊度、色度的影响，适用范围较广。用指示剂判断滴定终点的方法简便快速、适用于控制性试验及例行分析。二法均可根据需要和条件选用。
样品采集后应在4℃保存，分析前不应打开瓶塞，不能过滤、稀释或浓缩。
样品应于采集后的当天进行分析，特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时，应及时分析。
1.原理
水样用标准酸溶液滴定至规定的pH值,其终点可由加入的酸碱指示剂在该pH值时颜色的变化来判断。
当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时，溶液pH值即为，指示水中氢氧根
离子(OH-)已被中和，碳酸盐(CO
32-)均被转为重碳酸盐(HCO
3
-)，反应如下：
OH-+H+―H
2
O
CO
32-+H+―HCO
3
–
当滴定至甲基橙指示剂由桔黄色变成桔红色时，溶液的pH值为~，指示水中的重碳酸盐(包括原有的和由碳酸盐转化成的)已被中和，反应如下：
HCO
3+H+―H
2
O+CO
2
根据上述两个终点到达时所消耗的盐酸标准滴定溶液的量，可以计算出水中碳酸盐、重碳酸盐及总碱度。
上述计算方法不适用于污水及复杂体系中碳酸盐和重碳酸盐的计算。
2.干扰及消除
水样浑浊，有色均干扰测定，遇此情况，可用电位滴定法测定。能使指示剂褪色的氧化还原性物质也干扰测定。例如水样中余氯可破坏指示剂(含余氯时，可加入1~2滴L硫代硫酸钠溶液消除)。
3.方法的适用范围
此法适用于不含有上述干扰的物质的水样。
4.试剂
4.1无二氧化碳水。用于制备标准溶液及稀释用的蒸馏水或去离子水，临用前煮沸15min，冷却至室温。pH值应大于，电导率小于2μS/cm。
4.2酚酞指示液。称取1g酚酞溶于100mL 95%乙醇中，用L氢氧化钠溶
液滴至出现淡红色为止。
4.3甲基橙指示剂。称取甲基橙溶于100mL蒸馏水中。
4.4碳酸钠标准溶液(1/2Na2CO3 L)。称取 (于250烘干4h)
的无水碳酸钠(Na2CO3)，溶于少量无二氧化碳水中，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，贮于聚乙烯瓶中。保存时间不要超过一周。
4.5盐酸标准溶液L)。用分度吸管吸取 mL浓盐酸(ñ=mL)，
并用蒸馏水稀释至1000mL，此溶液浓度≈L，其准确浓度按下法标定：用无分度吸管吸取碳酸钠标准溶液于250mL锥形瓶中，加无二氧化碳水稀释至约100mL，加入3滴甲基橙指示液，用盐酸标准溶液滴定至由桔黄色刚变成桔红色，记录盐酸标准溶液用量，按下式计算其准确浓度：
式中：c----盐酸标准溶液浓度(mol/L)；
V----盐酸标准溶液用量(mL)。
5.仪器
5.1酸式滴定管，25mL。
5.2锥形瓶，250mL。
6.操作步骤
6.1分取100mL水样于250mL锥形瓶中，加入4滴酚酞指示液摇匀，当溶液呈红色时，用盐酸标准溶液滴定至刚刚褪至无色，记录盐酸标准溶液用量。若加酚酞指示剂后溶液无色，则不需用盐酸标准溶液滴定，并接着进行下项操作。
6.2向上述锥形瓶中加入3滴甲基橙指示液，摇匀，继续用盐酸标准溶液滴定至溶液由桔黄色刚刚变为桔红色为止。记录盐酸标准溶液用量。
7.结果计算
对于多数天然水样，碱性化合物在水中所产生的碱度，有五种情形。为说明方便，令以酚酞作指示剂时，滴定至颜色变化。所消耗盐酸标准溶液的量为P mL，以甲基橙作指示剂时盐酸标准溶液用量为MmL，则盐酸标准溶液总消耗量为T=M+P。
第一种情形，P=T或M=0时：
P代表全部氢氧化物及碳酸盐的一半，由于M=0表示不含有碳酸盐，亦不含重碳酸盐。因此P=T=氢氧化物。
第二种情形，P>1/2T时；
说明M>O，有碳酸盐存在，且碳酸盐=2M=2(T-P)。而且由于P>M，说明尚有氢氧化物存在，氢氧化物=T-2(T-P)=2P-T。
第三种情形，P=1/2T，即P=M时；
M代表碳酸盐的一半，说明水中仅有碳酸盐。碳酸盐=2P=2M=T。
第四种情形，P<1/2T时；
此时M>P，因此M除代表由碳酸盐生成的重碳酸盐外，尚有水中原有的重碳酸盐。碳酸盐=2P，重碳酸盐=T-2P。
第五种情形，P=0时；
此时，水中只有重碳酸盐存在。重碳酸盐=T=M。
以上五种情形的碱度示于表1中：
表6-1 碱度的组成
按下述公式计算各种情况下总碱度、碳酸盐、重碳酸盐的含量。
（1）总碱度(以CaO计，mg/L) =c(P+M)××1000/V
计，mg/L) =c（P+M）××1000/V
总碱度(以CaCO
3
式中：c----盐酸标准溶液浓度(mol/L)；
氧化钙（1/2CaO）摩尔质量（g/mol）
碳酸钙（1/2CaCO3）摩尔质量（g/mol）（2）当P=T时，M=0
2-）=0
碳酸盐（CO
3
-)=0
重碳酸盐(HCO
3
（3）当 P>1/2T 时
碳酸盐碱度（以CaO计，mg/L）=c（T-P）××1000/ V
计，mg/L）=c（T-P）××1000/ V
碳酸盐碱度（以CaCO
3
2-,mol/L）=c（T-P）×1000/ V
碳酸盐碱度（1/2CO
3
-）=0
重碳酸盐碱度（HCO
3
（4）当P=1/2T时，P=M
碳酸盐碱度（以CaO计，mg/L）=c·P××1000/V
计，mg/L）=c·P××1000/V
碳酸盐碱度（以CaCO
3
2-,mol/L）=c·P×1000 / V
重碳酸盐碱度（1/2CO
3
-）=0
重碳酸盐碱度（HCO
3
（5）当P<1/2T时：
碳酸盐碱度(以CaO计,mg/L)=c·P××1000/V
计,mg/L)=c·P××1000/V
碳酸盐碱度(以CaCO
3
2-,mol/L)=c·P×1000/V
碳酸盐碱度(1/2CO
3
重碳酸盐碱度(以CaO计,mg/L)=c·（T-2P）××1000/V
计,mg/L)=c·（T-2P）××1000/V
重碳酸盐碱度(以CaCO
3
-,mol/L)=c·（T-2P）×1000/V
重碳酸盐碱度(HCO
3
（6）当 P=0时
2-）=0
碳酸盐（CO
3
重碳酸盐碱度(以CaO计,mg/L)=c·M××1000/V
计,mg/L)=c·M××1000/V
重碳酸盐碱度(以CaCO
3
-,mol/L)=c·M×1000/V
重碳酸盐碱度(HCO
3
8.精密度和准确度
-含量五个实验室对人工配制的统一标准进行方法验证的结果如下：在HCO
3为L时，总碱度的室内相对标准偏差为%；室间相对标准偏差为 %；相对误差为%；加标回收率为±%。
取15个地表水水样进行测定，浓度范围在~L时，相对标准偏差为~%，加标回收率为~102%。
注意事项：
（1）若水样中含有游离二氧化碳，则不存在碳酸盐，可直接以甲基橙作指示剂进行滴定。
（2）当水样中总碱度小于20mg/L时，可改用L盐酸标准溶液滴定，
或改用 10mL 容量的微量滴定管，以提高测定精度。
9.参考文献
《水和废水监测分析方法》编委会编，水和废水监测分析方法（第三版），~238，中国环境科学出版社，北京，1997。下载本文
