【コラム】滴定 – 定義と原理

滴定は最も古い分析手法のひとつであり、さまざまな産業分野で利用されている。例えば、飲料水の分析や電池材料中の金属含有量の測定に用いられます。このコラムでは、滴定の原理とそのプロセスについて説明し、さまざまな滴定の種類を紹介します。

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• 滴定とは？
• 滴定のやり方
• 滴定の種類
• (自動) 滴定の優れている点

滴定とは？

滴定は、サンプル溶液中の分析対象物質の濃度を測定するために使用されます。その際、濃度既知の標準溶液をサンプルに添加します（滴定します）。滴定溶液と分析対象物質は化学量論的に反応します。分析対象物質の濃度は、滴定溶液の容量、その濃度、およびサンプル分取量を用いて計算されます。表 1 に、一般的な滴定用語をいくつか示します。

滴定のやり方

滴定は次の４つのステップからなります：

1. 滴定液の標定
2. サンプルの前処理
3. 滴定そのもの
4. 滴定結果の計算

滴定液の標定

最初に、滴定液の標定が必要となります。このステップにより、滴定溶液の正確な濃度が得られ、測定結果の精度が向上します。この作業については、コラム記事「滴定液を標定する際に考慮すべき事項」で詳しく解説しています。

サンプルの前処理

滴定では、サンプルは溶液である必要があります。したがって、固体サンプルは溶解するか、分析対象物を溶解溶出するために何らかの前処理がされます (例: 分解、抽出、または灰化)。

ときには、別に試薬溶液を添加する必要がある場合があります。たとえば、酸化還元滴定は特定の pH 値で行う必要があるためpH緩衝液を添加することがよくあります。間接滴定では、分析対象物質を反応性の高い化合物に変換する必要があるため、常に試薬溶液の添加が必要です。その後、変換された反応性の高い化合物を滴定します。

逆滴定 では、最初に標準試薬を過剰に添加します。この標準試薬は分析対象物質と反応し、余った過剰分が滴定されます。この種類の滴定の詳細については、「逆滴定について考慮すべきこと」をご覧ください。

滴定そのもの

滴定中は、サンプルが入っている被滴定溶液を攪拌することが重要です。こうすることで、滴定溶液と分析対象物質がよく混合されます。滴定溶液は終点に達するまで日滴定溶液に添加し続けます。手動滴定では、終点を決定するために指示薬を用います。

最新の自動滴定装置は、電極またはその他のセンサーを使用して当量点を検出します。滴定溶液の容量を測定信号に対してプロットして滴定曲線を得ます。図 1 は、塩酸滴定溶液で滴定した水酸化リチウムの滴定曲線を示します。  最初の終点(EP1)はリチウム水酸化物、2番目の終点(EP2)は炭酸塩 (不純物) によりものを示しています。

終点を評価するさまざまな方法の詳細については、コラム 「終点（EP）の検出」をご覧ください。

結果の計算

滴定の後、結果が計算されます。 自動滴定装置は、測定結果も自動で計算します。計算には以下の変数が必要です：

• サンプル量（サンプル重量またはサンプル容量）
• 滴定液の濃度（通常 mol/L)
• ファクター（滴定液の補正係数）
• 終点までの滴定量[mL]
• 分析対象物質と滴定溶液の反応化学量論係数

これらの変数から、分析対象物質の濃度は以下のように計算されます：

計算式は測定結果の単位によって異なる場合があります。逆滴定の場合も異なります。コラム「逆滴定で考慮すべきこと」で、この計算について解説しています。

滴定の種類

滴定の種類は、さまざまな方法で分類できます。１つは 終点検出法による違いですが、一般的には化学反応による違いで分類します。

（自動）滴定の優れている点

まとめ

滴定は最も古い分析法のひとつです。そのため、さまざまな産業で定着しています。

滴定の種類は、化学反応によって分類できます。

自動滴定装置を用いて滴定作業を自動化すると、手動の方法に比べて、トレーサビリティや自動計算などの更なるメリットが得られます。

参考資料

To learn even more about titration, check out these additional resources:

Monograph: Practical aspects of modern titration

Monograph: Practical Titration

On-demand titration webinars