如何選擇一臺靠譜的自動電位滴定儀？
對于如何選擇自動電位滴定儀，歷來有很多的討論，筆者認(rèn)為還是要回歸電位滴定儀的本質(zhì)，考量一些關(guān)鍵的因素：加液精度、觸摸屏、驅(qū)動器配置等等，究竟哪個部分是最重要的？聽筆者一一道來。
滴定是一種化學(xué)分析技術(shù)，用于測定樣品中溶解的被分析物含量。在選擇自動電位滴定儀之前，有些滴定基礎(chǔ)知識必須要掌握，這對我們后續(xù)使用、選擇合適的滴定儀非常重要。
1.滴定的原理
向樣品中滴加已知濃度的滴定劑，使滴定劑和被測物之間發(fā)生完全的化學(xué)反應(yīng)。而后通過測定滴定劑消耗的體積，根據(jù)化學(xué)計量法計算，來確定被測物的含量。
2.滴定的應(yīng)用
基于以上滴定的原理，滴定反應(yīng)的終點(diǎn)必須容易被觀測的，通常會采取一些方式來進(jìn)行觀測，如電位法（通過電極測量電位）或使用指示劑（通過指示劑的變色）來確定終點(diǎn)。所以應(yīng)用滴定反應(yīng)來進(jìn)行的測量實(shí)驗(yàn)，通常是快速的、完全的、明確的、可觀測的。
例如：用氫氧化鈉（NaOH）滴定醋酸（CH3COOH）的反應(yīng)，公式如下：
CH3COOH + NaOH → CH3COO- + Na+ + H2O
被分析物 滴定劑 反應(yīng)產(chǎn)物
我們可以通過消耗滴定劑NaOH的量，來確定體系內(nèi)醋酸（CH3COOH）的含量。
滴定測量技術(shù)，由于測量成本低，精度高在分析實(shí)驗(yàn)中被廣泛應(yīng)用。最早，滴定劑通過帶有刻度的玻璃管添加并記錄消耗的體積，手動調(diào)節(jié)旋塞開關(guān)來控制滴定劑的添加量，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到終點(diǎn)時，體系內(nèi)顏色發(fā)生變化。所以起初只能進(jìn)行那些到終點(diǎn)有顏色變化的滴定實(shí)驗(yàn)，隨著滴定分析的發(fā)展，人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)開始在體系內(nèi)加入指示劑來確定反應(yīng)終點(diǎn)，此舉拓寬了滴定分析的范疇。后來測量電極的產(chǎn)生使得滴定實(shí)驗(yàn)覆蓋的范疇又進(jìn)一步擴(kuò)大，目前對于實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)的判定大多采用這兩種方式：指示劑變色或電位的變化。
3.滴定的分類
根據(jù)反應(yīng)類型的不同，滴定可分成如下幾種類型:
例如： 葡萄酒、牛奶、番茄醬中的酸含量,包括HCl、HNO3、H2SO4
例如： 水的總硬度（鈣鎂離子）牛奶和奶酪中鈣的含量和水泥分析
NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3
例如： 薯片、番茄醬和食物中鹽（NaCl）的含量，硬幣中銀的含量
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl
Hyamine + SDS → Hyamine-SDS
例如： 洗滌劑、洗衣粉或沐浴露中陰離子表面活性劑的含量
根據(jù)終點(diǎn)類型的不同又可以分為：終點(diǎn)滴定和等當(dāng)點(diǎn)滴定
傳統(tǒng)滴定方式就是終點(diǎn)滴定：添加滴定劑至指示劑顏色發(fā)生變化，計為終點(diǎn)。
等當(dāng)點(diǎn)滴定（EQP：Equivalence Point）
滴定劑與被測物按等物質(zhì)的量完全反應(yīng)，在滴定曲線上表現(xiàn)為突躍點(diǎn)。二維滴定曲線的橫坐標(biāo)是滴定劑的消耗體積（mL），縱坐標(biāo)可以是pH、電位（mV）、相對透光率（%T）、相對吸光度（A）、電流（I）、溫度（T）等。
記錄在等當(dāng)點(diǎn)處滴定劑消耗的體積，通過計算與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的滴定劑消耗量，得到樣品的含量。
4.自動電位滴定儀的應(yīng)用
隨著滴定實(shí)驗(yàn)的廣泛應(yīng)用，人們開始不滿足于傳統(tǒng)的手工控制玻璃管加液的方式進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)，這種滴定方式結(jié)果的準(zhǔn)確性、分析效率都較低，傳統(tǒng)手工滴定的結(jié)果精確性和效率主要靠化驗(yàn)師的技術(shù)能力，尤其是辨別不同顏色的能力。也就是確定終點(diǎn)的能力。
近些年隨著煤化工行業(yè)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)與分析任務(wù)量越來越大、對于與結(jié)果的準(zhǔn)確性要求越來越高，滴定實(shí)驗(yàn)的操作也從手工滴定，慢慢的開始被自動的機(jī)械設(shè)備操作所取代，從手動加液，到后來的通過馬達(dá)驅(qū)動活塞滴定管加液，使滴定劑添加的精準(zhǔn)度更好；不同種類的電極取代了指示劑來確定反應(yīng)終點(diǎn)，大大提高了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
相對于指示劑變色的方式，測量電極的測定電位并對電位-滴定劑體積做曲線圖，通過數(shù)學(xué)模型評估滴定曲線得到的結(jié)果，更真實(shí)的反映了化學(xué)反應(yīng)的過程。整個實(shí)驗(yàn)過程自動化程度較高，也大大降低實(shí)驗(yàn)員的勞動強(qiáng)度。同時也更節(jié)省人工成本。
自動電位滴定儀仍在繼續(xù)發(fā)展，在滴定過程中一些步驟和方式逐漸智能化，進(jìn)一步提高了儀器的工作效率和準(zhǔn)確性。比如：
直觀的觸摸屏界面：只需“一鍵”進(jìn)行滴定，一次操作進(jìn)行完成實(shí)驗(yàn)；
智能識別滴定管：支持熱插拔，無需反復(fù)開關(guān)機(jī)，既高效快速又防止因反復(fù)開關(guān)機(jī)對儀器產(chǎn)生的影響；
智能電極：自動識別和讀寫電極芯片中的數(shù)據(jù)，防止電極的錯誤使用；
模塊化設(shè)計：可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行功能組合，如配置多個驅(qū)動器、多個滴定管等可根據(jù)實(shí)際需求自由添加；
自動進(jìn)樣器：可以滿足大量樣品測試的需求，一次啟動可完成多個樣品的連續(xù)測定；
網(wǎng)絡(luò)版軟件：通過電腦端可遠(yuǎn)程一次操控多臺設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、方法的寫入和復(fù)制、結(jié)果收集和匯總，并帶有數(shù)據(jù)庫便于后期認(rèn)證和審核。
5.自動電位滴定儀的選擇
對于如何選擇自動電位滴定儀，歷來有很多的討論，筆者認(rèn)為還是要回歸電位滴定儀的本質(zhì)，考量一些關(guān)鍵的因素，首先要考慮加液精度，加液精度實(shí)際上指的是最小一滴的加液量，傳統(tǒng)的玻璃滴定管通過手工加液，技術(shù)熟練的實(shí)驗(yàn)員最小可以加半滴約0.25mL。
目前市面上常見的電位滴定儀，如：滴定管體積10mL搭配20000步加液驅(qū)動器，每一滴的加液量是10mL/20000=0.5uL，遠(yuǎn)比手工加液精度高，如：滴定管體積20mL配合20000步加液驅(qū)動器，每一滴的加液量是20mL/20000=1uL，也比手工加液精度高，可見加液精度的高低取決于滴定管體積與驅(qū)動器的步數(shù)的比值，但即使滴定管體積20mL搭配10000步加液驅(qū)動器驅(qū)動器，每一滴的加液量是20mL/10000=2uL，也比手工滴加精細(xì)很多，其實(shí)在滴定管體積固定的前提下，常規(guī)的實(shí)驗(yàn)無論是10000步的驅(qū)動器還是20000步的驅(qū)動器都可以很好的滿足實(shí)驗(yàn)需求。
除此之外，例如支持中英文在內(nèi)的多語言彩色觸摸屏的設(shè)備，相對而言操作的便利性會更好些，可以直達(dá)子級菜單，編輯方法和通過快捷鍵進(jìn)行一鍵啟動測量都較方便。
對于后期是否可拓展其他方面的應(yīng)用，是否能配置多個驅(qū)動器等方面的考量，其實(shí)應(yīng)該回歸用戶的實(shí)驗(yàn)需求來看，滿足實(shí)驗(yàn)需求且又經(jīng)濟(jì)的設(shè)備才是用戶需要的設(shè)備。沒有必要追求參數(shù)的領(lǐng)先，還是要注重實(shí)際的使用效果。
近些年國產(chǎn)的自動電位滴定儀設(shè)備成長也很快，一些品牌都完成了從無到有，從有到優(yōu)的突破和飛躍，產(chǎn)品從設(shè)計到工藝都很讓人欣喜，但由于煤化工行業(yè)的樣品較為復(fù)雜，需要更多的是廠商的經(jīng)驗(yàn)，方法的調(diào)試，甚至是應(yīng)用方案的整合，在這些方面，國產(chǎn)設(shè)備還需加油。
綜上所述，是電位滴定儀的原理及目前現(xiàn)狀的一些介紹，實(shí)際使用中其實(shí)要關(guān)注的還有很多方面，比如標(biāo)準(zhǔn)、比如樣品前處理、比如特殊樣品的特殊性質(zhì)，都是決定分析品質(zhì)的關(guān)鍵，儀器只是分析中的一部分，選擇適合的儀器設(shè)備相當(dāng)于選擇了好的幫手，但無論幫手多優(yōu)秀，實(shí)驗(yàn)還是我們來主導(dǎo)的，善用好的幫手才是提升實(shí)驗(yàn)效率、提升分析質(zhì)量的不二法門，因此希望通過本次的分享讓大家能有所收獲，找到更多、更適合我們的好幫手。
