 |
Индикаторы в методе кислотно-основного титрования
|
|
|
|
Индикаторы в методе кислотно-основного титрования
Индикаторами в методе кислотно-основного титрования служат вещества, меняющие свою окраску при изменении рН среды. Поэтому их называют кислотно-основными, или рН-индикаторами. Молекулы рН-индикаторов содержат так называемые хромофоры (носители цветности), т. е. особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами электронов ( =С=О, -N=О, -N=N-, и т. д. ). Наиболее широко используются в анализе: метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмус, метиловый красный, тимолфталеин, бромтимоловый синий.
Сделать правильный выбор индикатора для титриметрического анализа можно лишь зная теорию индикаторов. Существует так называемая ионно-хромофорная теория индикаторов, объясняющая свойства таких индикаторов. Согласно ионной теории индикаторы, используемые в методе кислотно-основного титрования, – это слабые органические кислоты (или слабые органические основания), у которых недиссоциированные молекулы и образуемые ими ионы имеют различную окраску. Например, если упрощенно обозначить молекулы фенолфталеина через HInd, а анионы его – через Ind - , то можно записать следующее уравнение:
HInd 
H+ + Ind-
бесцветная малиновая
Достаточно к раствору, содержащему фенолфталеин, прибавить немного щелочи, как введенные ОН- -ионы станут связывать Н+ -ионы с образованием малодиссоциирующих молекул Н2О. Равновесие диссоциации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind- - вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет. Наоборот, если к раствору фенолфталеина добавить несколько капель кислоты, то будет подавляться диссоциация молекул индикатора. Равновесие сместится влево, и раствор обесцветится. Константа диссоциации для этого равновесия записывается следующим образом:
|
|
|
(6)
Например, у метилового оранжевого 
, у фенолфталеина 
.
Из уравнения (6) легко найти концентрацию [H+], а затем рН:
(7)
С учетом того, что обычно способность человека к восприятию окраски возможна, когда присутствие одной из окрашенных форм приблизительно в 10 раз больше концентрации другой, получим
или 
(8)
т. е. интервал значений рН, в пределах которого индикатор изменяет свою окраску, простирается обычно на одну единицу рН в ту или другую сторону от величины рК индикатора. Этот интервал перехода окраски индикатора называют также областью перехода. Например, область перехода метилового оранжевого простирается от 3, 1 до 4, 4. При рН > 4, 4 метилоранж сохраняет желтую окраску, при рН < 3, 1 – розовую. Внутри этого интервала происходит изменение окраски «розовая↔ желтая», визуально воспринимаемое как оранжевый цвет. Область перехода фенолфталеина 8, 3 – 10, 0. При рН > 10, 0 фенолфталеин малиновый, при рН < 8, 3 – бесцветный. Внутри этого интервала происходит появление/исчезновение бледно-розовой окраски. В ходе титрования раствор титранта приливают до отчетливого изменения окраски индикатора. Значение рН, при котором наблюдается резкое изменение окраски индикатора, называют показателем титрования рТ. Например, у метилового оранжевого рТ = 4, у фенолфталеина значение рТ = 9. Обычно величина рТ находится внутри интервала перехода (см. таб. 1).
Таблица 1.
Интервал перехода окраски некоторых индикаторов.
| Индикатор | Интервал рНпер. окр. | Показатель титрования рТ | Изменение окраски |
| Метиловый оранжевый | 3. 1-4. 4 | 3. 8 | розовый/желтый |
| Фенолфталеин | 8. 3-10. 0 | 9. 1 | бесцветный/малиновый |
| Метиловый красный | 4. 4-6. 2 | 5. 4 | красный/желтый |
| Метиловый фиолетовый | 0. 0-2. 0 | 1. 0 | желтый/фиолетовый |
| Тимоловый синий | 1. 2-2. 8 | 2. 0 | розовый/желтый |
| Ализариновый желтый | 10. 0-11. 8 | 11. 0 | желтый/красный |
| Лакмус | 5. 0-8. 0 | 6. 5 | красный/синий |
Для того чтобы погрешность титрования была наименьшей, надо чтобы изменение окраски индикатора происходило как можно ближе к точке эквивалентности (т. е. конечная точка титрования как можно больше соответствовала точке эквивалентности).
|
|
|
Неправильный выбор индикатора может исказить результат анализа. Чтобы этого не произошло, необходимо в каждом определении представлять, каким образом происходит изменение рН в процессе титрования, в какой среде лежит точка эквивалентности, как резко изменяется рН вблизи точки эквивалентности. Эти процессы описывают кривые титрования.
При выборе индикатора руководствуются следующим правилом: для титрования можно применять только те индикаторы, показатели титрования которых лежат в пределах скачка рН на кривой титрования, т. е. у правильно выбранного индикатора интервал перехода полностью или частично перекрывается скачком титрования на данной кривой.
|
|
|
