Кислотно-основные индикаторы

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

В титриметрическом методе анализа для определения конца титрования (точки эквивалентности) применяют индикаторы.

В методе кислотно-основного взаимодействия с этой целью используют такие вещества, окраска которых меняется в кислой и щелочной среде. Их называют кислотно-основные индикаторы или рН-индикаторы.

Кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания, протонированные и непротанированные формы которых различаются по структуре и окраске. Существуют одноцветные (например, фенолфталеин) и двуцветные (например, метиловый оранжевый) индикаторы. Окраска каждого из индикаторов изменяется в пределах определенного узкого интервала значений рН, его называют интервале значений рН, его называют интервале перехода окраски индикатора. Для двуцветных индикаторов он рассчитывается по формуле:

∆рН=рК_и±1,

где К_и – константа диссоциации индикатора.

В пределах интервала перехода наиболее резко изменение индикатора наблюдается при определенном значении рН, которое называется показателем титрования и обозначается рТ. Величина рТ находится приблизительно в середине интервала перехода и фактически отождествляется м рК_и.

Выбирают индикатор для титрования так, чтобы интервал перехода окраски индикатора (или рТ) ближе всего совпадал бы с рН титруемого раствора в точке эквивалентности. Поэтому для правильного выбора индикатора необходимо проследить характер кривой титрования, величину скачка титрования и установить рН, соотвествующее точке эквивалентности.

Для сужения интервала перехода и получения более резкого перехода окраски применяют смешанные индикаторы, которые составляют из индикатора и красителя. При определенном значении рН цвет красителя является дополнительным к цвету индикатора. В результате в этой точке окраска будет серой, а переход от окрашенного раствора к серому – контрастным.

Так как в кислотно-основных титрованиях обычно в качестве титранта применяют либо сильную кислоту, либо сильное основание, при выборе индикатора для титрования кислот и оснований можно пользоваться следующими общими указаниями:

1. При титровании сильных кислот и оснований (~0,1 н.) можно применять любой индикатор с рН интервала перехода в пределах 4,3 – 9,7 (от метилового оранжевого до фенолфталеина). При титровании более концентрированных растворов, чем 0,1 н., можно применять любой индикатор с рН интервала перехода 3,3 – 10,7.

2. При титровании слабой кислоты сильным основанием конец титрования наблюдается в интервалах рН=7,74 – 10. В этих случаях можно использовать, например, индикаторы: феноловый красный, тимоловый голубой, фенолфталеин, тимолфталеин.

3. При титровании слабого основания сильной кислотой конец титрования наблюдается в интервале рН=6,26-4. В этих случаях применяют, например, индикаторы: п-нитрофенол, метиловый красный, метиловый оранжевый.

4. При титровании многоосновных кислот или многокислотных оснований нужно рассчитать значения рН для каждой точки эквивалентности и подобрать соответствующие индикаторы. Например, при титровании фосфорной кислоты первая точка эквивалентности соответствует рН=4,33; вторая – 9,57; третья – 12,72. Следовательно, для титрования до NaH₂PO₄ нужно применять метиловый оранжевый, до Na₂HPO₄ – фенолфталеин, до Na₃PO₄ – тимоловый голубой.

Наиболее широко применяемые в кислотно-основном титровании индикаторы и интервалы их перехода представлены далее.

Важнейшие кислотно-основные индикаторы

Редокс-индикаторы

Для определения конца титрования (точки эквивалентности) в редоксиметрии используют:

а) безиндикаторное титрование (при исчезновении или появлении окраски титранта или титруемого вещества);

б) специфические индикаторы;

в) окислительно-восстановительные (редокс-индикаторы).

Специфические индикаторы – это вещества, которые образуют интенсивно окрашенные соединения с одним из компонентов окислительно-восстановительной реакции. Например, при титровании йода используют специфический индикатор – крахмал, образующий темно-синее соединение с I^-₃-ионами. При титровании Fe(III) раствором соли Ti(III) в качестве индикатора используют роданид – ионы, которые образуют с Fe(III) комплексы, окрашенные в интенсивно-красный цвет; конечную точку титрования определяют по исчезновению окраски.

Окислительно-восстановительные редокс-индикаторы – это соединения, в основном, органические, способные к окислению и восстановлению, причем их окисленная и восстановленная формы имеют разную окраску. В качестве редокс – индикаторов применяют также комплексы органических лигандов с металлами, способными изменять степень окисления.

Для сопряженной редокс-пары: Ind_ox+ne↔Ind_Red

потенциал рассчитывают по уравнению Нернста (при 25⁰С):

,

где Е⁰-стандартный потенциал, В;

N – число отданных или принятых электронов;

[Ind_ox]–концентрация окисленной формы индикатора (моль/л)

[Ind_Red]-концентрация восстановленной формы индикатора (моль/л).

Приняв предельные соотношения окисленной и восстановленной форм индикатора, при которых заметна окраска одной из форм, равным 10:1 и 1:10, область перехода окраски можно охарактеризовать как область значений потенциала:

∆Е=Е⁰(Ind_ox/Ind_Red)±

Так же, как и при кислотно-основном титровании, интервал перехода окраски индикатора должен лежать внутри скачка титрования. Например, для дихроматометрического определения Fe(II) в 0,1 М H₂SO₄ пригодны индикаторы, изменяющие окраску в интервале 0,85-1,25 В, в том числе широко известный дифениламин (Е⁰=0,76В) или дифениламинсульфокислота (Е⁰=0,85В).

Важнейшие редокс-индикаторы

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности