2.2　化学试剂与试液

2.2.1　化学试剂

水质分析中要用到各种化学试剂，了解化学试剂的分类、规格、性质及使用知识是很有必要的。

2.2.1.1　试剂的分类与规格

化学试剂根据用途可分为一般化学试剂和特殊化学试剂。

（1）一般化学试剂　根据国家标准，一般化学试剂按其纯度可分为四级，其规格及适用范围见表2-7。另外，指示剂也属于一般化学试剂。

（2）特殊化学试剂

①基准试剂　其纯度相当于（或高于）一级品，主成分含量一般为99.95%～100.00%，可用作滴定分析中的基准物质，也可直接配制成已知浓度的标准滴定溶液。

②高纯试剂　这一类试剂的主要成分含量可达到四个九（99.99%）以上，主要用于极精密分析中的标准物或配制标样的基体。其中“光谱纯”试剂杂质含量用光谱分析法已测不出或低于某一限度；“分光光度纯”试剂要求在一定波长范围内没有干扰物质或很少干扰物质；“色谱纯”试剂或“色谱标准物质”其杂质含量用色谱分析法检测不出或低于某一限度。

③生化试剂　用于各种生物化学检验。

2.2.1.2　化学试剂的选择

化学试剂的纯度对分析结果的准确性有较大的影响，但是试剂纯度越高，其价格也越贵。所以应该根据分析任务，分析方法以及对分析结果准确度的要求选用不同规格的试剂。

化学试剂选用的原则是在满足分析要求的前提下，选择试剂的级别应尽可能低，既不要超级别而造成浪费，也不能随意降低试剂级别而降低分析结果的准确度。试剂的选择通常考虑以下几点：

①对痕量分析应选高纯度规格的试剂，以降低空白值；对于仲裁分析一般选用优级纯和分析纯试剂。

②滴定分析中用间接法配制的标准滴定溶液，应选择分析纯试剂配制，再用基准物质标定。如对分析测定结果要求不是很高的实验，也可用优级纯或分析纯代替基准试剂作标定。滴定分析中所用的其他试剂一般为分析纯试剂。

③仪器分析中一般选择优级纯或专用试剂，测定微量成分时应选用高纯试剂。

④配制定量或定性分析中的普通试液和清洁液时应选用化学纯试剂。

需要注意的是，试剂的级别要求高，分析实验用水的纯度及容器、仪器洁净程度也有特殊要求，必须配合使用，方能满足要求。

此外，由于进口化学试剂的规格、标志与我国化学试剂现行等级标准不甚相同，使用时可参照有关化学手册加以区别。

2.2.1.3　化学试剂的贮存、管理和使用

实验室都需贮存一定量的化学药品（包括原装化学试剂和自己制备的各类试剂），这些化学药品应该由专人妥善管理，尤其是大部分药品都具有一定的毒性或易燃易爆性，若管理不当，易发生危险事故。同时，化学试剂如保管不善则会发生变质，变质试剂不仅是导致分析测定结果误差的主要原因，而且还会使分析工作失败，甚至引起事故。因此，必须了解化学药品的性质，避开引起试剂变质的各种因素，妥善保管。

（1）引起化学试剂变质的因素

①空气的影响　空气中的氧易使还原性试剂氧化而变质；强碱性试剂易吸收二氧化碳而变成碳酸盐；水分可以使某些试剂潮解、结块，纤维、灰尘能使某些试剂还原、变色等。

②温度的影响　高温加速不稳定试剂的分解速度；低温对有些试剂也有影响，如温度过低会析出沉淀、发生冻结等。

③光的影响　日光中的紫外线能加速某些试剂的化学反应而使其变质（例如银盐、汞盐、溴和碘的钾、钠、铵盐和某些酚类试剂）。

④湿度的影响　空气中相对湿度在40%～70%为正常，湿度过高或过低都易使试剂发生化学或物理变化，使不同的试剂发生潮解、风化、稀释、分解等变化。

⑤杂质　试剂纯净与否，会影响其变质情况。所以在取用试剂时要特别防止带入杂质。

⑥贮存期的影响　不稳定试剂在长期贮存后会发生歧化、聚合、分解或沉淀等变化。

（2）化学试剂的贮存

一般化学试剂应贮存在通风良好、干燥洁净、避免阳光照射的房间里，要远离火源，并注意防止水分、灰尘和其他物质的污染。通常化学药品的存放可分类如下：

①无机物　盐类及氧化物（按周期表分类存放），如钠、钾、铵、镁、钙、锌等的盐及CaO、MgO、ZnO等；

碱类，如KOH、NaOH、NH3·H2O等；

酸类，如H2SO4、HNO3、HCl、HClO4等。

②有机物　按官能团分类存放，如烃类、醇类、酚类、酮类、酯类、羧酸类、胺类、卤代烷类、苯系物等。

③指示剂　酸类指示剂、氧化还原指示剂、配位滴定指示剂、荧光指示剂等。剧毒试剂（如NaCN、As2O3、HgCl2）必须安全使用和妥善保管。

（3）化学试剂的取用　取用化学试剂应遵循以下原则。

①取用前先检查试剂的外观、生产日期，处理好不能使用的失效的试剂。如怀疑变质，应检验确认合格后再用。若瓶上的标签脱落，应及时贴好，防止试剂混淆。

②取用固体试剂时应遵循“只出不回，量用为出”的原则，取出的多余试剂不得回到原瓶。要用洁净干燥的药匙，不允许一匙多用，取完试剂要立即盖上瓶盖。一般的固体试剂可以放在干净的硫酸纸或表面皿上称量，具有腐蚀性、强氧化性或易潮解的试剂不能在纸上称量。

③取用液体试剂时，必须倾倒在洁净的容器中再吸取使用，不得在试剂瓶中直接吸取，倒出的试剂不得再倒回原瓶。倾倒试剂时应使瓶签朝向手心，防止流下的液体沾污、腐蚀瓶签。

2.2.2　实验室分析用水

在水质分析工作中，洗涤仪器、溶解样品、配制溶液等均需用到水。一般天然水和自来水中常含有氯化物、碳酸盐、硫酸盐、泥沙及少量有机物等杂质，影响水质分析结果的准确度。作为分析用水，必须先用一定的方法净化，达到国家规定的实验室用水规格后才能使用。

2.2.2.1　实验室用水的质量要求

（1）外观与等级　实验室用水应为无色透明的液体，其中不得有肉眼可辨的颜色和杂质。

实验室用水应在独立的制水间制备，一般分为三个等级，其用途及处理方法见表2-8。

（2）质量指标　实验室用水的质量应符合表2-9规定。

2.2.2.2　实验室用水的制备

制备实验室用水，应选取饮用水或比较纯净的水，如被污染，必须进行预处理。

（1）一般纯水的制备　实验室各种用水的制备如表2-10所示。

（2）特殊要求的实验室用水　在某些项目分析时，要求分析过程中所用纯水中的其些指标含量应越低越好，这就要求制备某些特殊的纯水，以满足分析需要。

①无氯水　利用亚硫酸钠等还原剂将水中余氯还原成氯离子，用联邻甲苯胺检查不显黄色。然后用附有缓冲球的全玻璃蒸馏器（以下各项的蒸馏同此）进行蒸馏制得。

②无氨水　加入硫酸至pH<2，使水中各种形态的氨或胺均转变成不挥发的盐类，然后用全玻璃蒸馏器进行蒸馏制得。但应注意避免实验室空气中存在的氨重新污染。还可利用强酸性阳离子树脂进行离子交换，得到较大量的无氨水。

③无二氧化碳水

a.煮沸法　将蒸馏水或去离子水煮沸至少10min（水多时），或使水量蒸发10%以上（水少时），加盖放冷即得。

b.曝气法　用惰性气体或纯氮通入蒸馏水或去离子水至饱和即得。

制得的无二氧化碳水应储于具有碱石灰管的、用橡皮塞盖严的瓶中。

④无铅（重金属）水　用氢型强酸性阳离子交换树脂处理原水即得。所用储水器事先应用6mol/L硝酸溶液浸泡过夜再用无铅水洗净。

⑤无砷水　一般蒸馏水和去离子水均能达到基本无砷的要求。制备痕量砷分析用水时，必须使用石英蒸馏器、石英储水瓶等器皿。

⑥无酚水

a.加碱蒸馏法　加氢氧化钠至水的pH值大于11，使水中的酚生成不挥发的酚钠后蒸馏即得；也可同时加入少量高锰酸钾溶液至水呈红色（氧化酚类化合物）后进行蒸馏。

b.活性炭吸附法　每升水加0.2g活性炭，置于分液漏斗中，充分振摇，放置过夜，用中速滤纸过滤即得。

⑦不含有机物的蒸馏水　加入少量碱性高锰酸钾（氧化水中有机物）溶液，使水呈紫红色，进行蒸馏即得。若蒸馏过程中红色褪去应补加高锰酸钾。

2.2.3　溶液的配制

在水质分析中，常要将试剂配制成所需浓度的溶液。实验中用到的溶液有一般溶液、标准溶液和缓冲溶液几种。

2.2.3.1　一般溶液的配制

未规定准确浓度，只用于一般实验的溶液称为一般溶液或常用溶液。配制时试剂的质量可用托盘天平称量，体积可用量筒或量杯量取。配制这类溶液的关键是正确计算出应该称量溶质的质量，以及应量取溶液溶质的体积。

（1）配制方法

①常用酸溶液的配制　对于液体酸溶液的配制，可用下述方法：先在容器中加入一定量的水，然后量取一定体积的浓酸倒入水中，待所配酸溶液冷却后，转移至试剂瓶中，稀释至所需体积。

在配制酸溶液时，一定要将浓酸缓慢地倒入水中，并边倒边搅拌，切不可把水倾倒在浓酸中，以防浓酸飞溅伤人。

②常用碱溶液的配制　固体碱溶液的配制：用烧杯在托盘天平上称量出所需的固体碱的质量，溶于适量水中，再稀释至所需的体积。

③常用盐溶液的配制　在托盘天平上称量所需量的试剂，溶于适量的水中，再用水稀释到预定体积。对于不易溶解或易于水解的盐，需加入适量酸，再用水或稀酸稀释。易于氧化还原的盐，应在使用前临时配制。

（2）配制注意事项

①配制试剂时，应根据对溶液浓度准确度的要求，合理选择试剂的级别、称量器皿、天平的级别、有效数字的表示以及盛装容器等。

②经常或大量使用的溶液，可先配制10倍于预定浓度的贮备液，需要时适当稀释即可。

③对易于腐蚀玻璃的溶液，不应盛放在玻璃瓶内。

④易挥发、易分解的溶液，如KMnO4、AgNO3等应盛放在棕色试剂瓶中，置于阴凉暗处，避免光照。

⑤配好的溶液盛于试剂瓶后，应马上贴上标签，注明溶液的名称、浓度、配制日期、配制人，并做好配制记录，记录中应包括所用试剂的规格、生产厂家、配制过程等。

2.2.3.2　标准滴定溶液的配制及标定

（1）标准滴定溶液的配制　配制标准滴定溶液，通常有直接配制法和间接配制法。

①直接配制法　用分析天平准确称取一定量的基准试剂，用适量水溶解后，移入一定体积的容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀即可。根据称得的基准试剂的质量和容量瓶体积计算标准滴定溶液的准确浓度。

凡是基准试剂均可用来直接配制标准滴定溶液。但大多物质不能满足以上要求，如NaOH极易吸收空气中的CO2和水分，称得的质量不能代表纯NaOH的量，因此这类物质均不能用直接法配制标准滴定溶液，而要用间接法配制。

②间接配制法　又称标定法，先粗略地称取一定量物质或量取一定体积的溶液，配制成接近于所需要浓度的溶液，这样的溶液其准确度还是未知的，然后用基准物质或另一种物质的标准溶液来测定其浓度，这种确定浓度的操作称为标定。

（2）标准滴定溶液的标定　标准滴定溶液的标定方法有直接标定法和比较标定法两种。

直接标定法是用基准物质标定溶液浓度的方法，根据基准物质的质量和待标定溶液所消耗的体积，可计算出待标定溶液的准确浓度。

比较标定法是用标准溶液来标定溶液浓度的方法，根据两种溶液消耗的体积及标准溶液的浓度，可以计算出待标定溶液的准确浓度。这种方法虽然不如直接标定法准确，但简便易行。

标定时，应做三次平行测定，滴定结果的相对偏差不超过0.2%，将三次测得数据取算术平均值作为被标定溶液的浓度。

2.2.3.3　缓冲溶液的配制

缓冲溶液是一种能对溶液的酸碱度起稳定作用的溶液。能够耐受进入其溶液中的少量强酸或强碱性物质以及水的稀释作用而保持溶液pH基本不变。

缓冲溶液可分为普通缓冲溶液和标准缓冲溶液两类。普通缓冲溶液主要是用来控制溶液酸度（pH）的。标准缓冲溶液其pH值是一定的（与温度有关），主要用来校正pH计。

配制缓冲溶液必须使用符合要求的新鲜蒸馏水（三级水），试剂纯度应在分析纯以上。配制pH值在6.0以上的缓冲溶液时，必须除去水中的二氧化碳并避免其侵入。所有缓冲溶液都应避开酸性或碱性物质的蒸气，保存期不得超过三个月。凡出现浑浊、沉淀或发霉等现象时，应弃去重新配制。

常用缓冲溶液及配制方法见表2-11。