氧化還原滴定(Oxidation-Reduction Titration or Redox Titration)

氧化還原滴定(Oxidation-Reduction Titration or Redox Titration)
臺北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

氧化還原滴定法是以氧化還原反應(Oxidation-Reduction Reaction)為基礎的滴定分析方法，可利用強氧化劑滴定還原物，或用強還原劑滴定氧化物。
　　
氧化還原反應中，可利用會產生明顯顏色變化的物質作為指示劑，藉以判定滴定終點。並非所有氧化還原反應皆需要加入指示劑，若氧化劑或還原劑本身有顏色變化，即可作為指示劑。

依照使用的氧化劑不同，通常可分為過錳酸鉀法、重鉻酸鉀法、碘量法等，分別介紹如下：

1. 過錳酸鉀(KMnO₄)法
KMnO₄為強氧化劑，在強酸中可直接滴定還原劑，如Fe²⁺、H₂O₂、C₂O₄^2-、甲醛、葡萄糖和水楊酸等，在酸性環境中被還原成Mn²⁺。有些陽離子如Ca²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺等，雖然無氧化性或還原性，但能經由滴定其形成鹽類之陰離子基團，如例如Ca²⁺能與C₂O₄^2-形成沉澱溶於H₂SO₄中，然後用KMnO₄溶液滴定生成H₂C₂O₄，從而測出Ca²⁺的含量。由於過錳酸鉀法KMnO₄本身呈明顯紫紅色，所以不需外加指示劑的指示劑，在酸性溶液中反應為極淡粉紅色的Mn²⁺離子，如果被滴定溶液原本接近無色則溶液溶液保持無色，當溶液中所有還原劑被消耗完，再滴一滴KMnO₄，則溶液立刻變為紫紅色（過量KMnO₄的顏色），此時到達滴定終點。

過錳酸鉀法的主要缺點是選擇性較差，標準溶液不夠穩定等。

2. 重鉻酸鉀(K₂Cr₂O₇)法
重鉻酸鉀法可應用於化學需氧量之測定。將酸化後之水樣加入過量重鉻酸鉀溶液煮沸迴流，將水樣中還原性物質（主要是有機物）氧化，並以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩餘之重鉻酸鉀，即可由消耗之重鉻酸鉀量求得水樣之化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)。

重鉻酸鉀法也可應用於酒精濃度之測定。利用重鉻酸鉀做為氧化劑，在酒精氧化成醋酸的過程中，顏色由橘紅(Cr₂O₇^2-)變為綠(Cr³⁺)，再利用光度計測量其變化量，變化量與呼氣中的酒精含量會成正比。

3. 碘量法
碘量法是利用I₂作為氧化劑或I^–作為還原劑進行滴定的分析方法，可分為直接法或間接法。

碘量法為在待滴定溶液中加入過量的KI，然後用標準的KIO₃容易進行滴定，滴定過程中I₂產生瞬間被待滴定之還原劑還原成I^–。碘量法適用於定量S^2-、SO₃^2-、維生素C等。此法應在弱鹼性、中性或弱酸性溶液中進行，並以澱粉作為指示劑，滴定過程中溶液裡呈現無色，直到終點時因生成的碘已無還原劑可還原成I^–，I₂遇澱粉呈藍色，溶液則由無色變為藍色。

若先以I^–為還原劑，滴定較強之氧化劑(Cr₂O₇^2-、MnO₄^–)，將I^–氧化成I₂，再以Na₂S₂O₃標準液滴定生成的I₂，稱間接碘量法(Iodometry)，如測定Cu²⁺、Cr₂O₇^2-、CrO₄^2-、Cl₂、H₂O₂、漂白粉等。此法須在中性或弱酸性溶液中進行，並以澱粉作為指示劑，達終點時I₂用盡，溶液由藍色變為無色。

參考資料：
1. http://www.tzhealth.com/health/Chemistry/2007-10-12/13943.html
2. http://blog.udn.com/Gabriel33/4213326
3. 醫用化學第七章第三節〈氧化還原滴定法〉，醫學全在線網站，2007年8月31日。
  http://www.med126.com/edu/200708/14228_3.html
4. Steven S. Zumdahl ，《Chemical Principles（化學原理）》，Cengage Learning，2004。
5.〈重鉻酸鉀迴流法操作指導〉，惠民實業網站–台南縣政府-安定污水處理廠–關於污水處理廠3，民87。
   http://www.huimin.com.tw/anding/room3.htm
6. http://www.waterinfor.com/mediawiki/index.php/水中化學需氧量檢測方法-重鉻酸鉀迴流法
7.〈呼氣酒測器如何測出我喝了多少酒呢？〉，科學人雜誌網站–科學馬戲團，2004年2月。
   http://sa.ylib.com/circus/circus … ;DocNo=611&CL=8