常用指示剂.docx

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常用指示剂

一、酸碱指示剂

酸碱指示剂是指在一定pH范围内能显示一定颜色的试剂。

这类指示剂多是弱的有机酸、有机碱或是两性有机物。

它们的酸式与其共轭碱式具有不同的颜色。

当溶液的pH改变时，指示剂的酸式与碱式之间发生转化，从而引起颜色的变化。

1.酸碱指示剂的主要类型。

（1）硝基苯酚类。

硝基苯酚类指示剂具有比较显著的酸性。

邻位和对位硝基苯酚以及α-、β-和γ-二硝基苯酚属于这类指示剂。

以对位硝基苯酚为例，它的变色反应为：

（2）酚酞类。

酚酞类指示剂呈弱酸性，它包括酚酞、百里酚酞和α-萘酚酞等。

以酚酞为例，它是4，4′-二羟基三苯甲醇-2〃-羧酸的内酯，无色，几乎不溶于水。

有碱存在时，内酯开环生成二钠盐，由于发生分子内部重排，形成醌式结构，颜色呈玫瑰红色。

当遇浓的强碱时，形成无色的三钠盐。

其变化关系如

（3）磺代酚酞类。

磺代酚酞类指示剂呈弱酸性，酚红、甲酚红、溴酚蓝和百里酚蓝等皆属这一类。

它们在不同pH溶液中的颜色变化也是基于形成不同的电离平衡，例如，酚红的变色反应为：

（4）偶氮化合物类。

酸性溶液中，是二甲基氨基偶氮苯的磺酸盐，显黄色；在酸性溶液中，磺酸盐转化为磺酸，磺酸分子内的磺酸基能与碱性的二甲基形成具有醌式结构的内盐，显红色，其变色反应为：

（5）石蕊。

石蕊是一种有机酸，从地衣类植物提取得到，组成复杂。

在很稀的水溶液中，含有等量的使溶液呈蓝色的离子和使溶液呈红色的分子，所以溶液呈现紫色；在酸性溶液中，主要以红色的分子形式存在，在碱性溶液中，主要以蓝色的离子形式存在。

2.酸碱指示剂的作用原理。

酸碱指示剂在溶液中存在着下列平衡关系：

色点。

pH由pKa+1到pKa-1时，能看到酸式色变为碱式色。

因此pH=pKa±1就是指示剂变色范围，也叫变色域。

不同的指示剂，其电离常数是不同的，所以它们的变色范围也就不同。

但这是理论计算的结果，实际使用的各种指示剂的变色范围并不是计算出来的，而是实验中观察得出的。

由于人眼对各种颜色的敏感度不同，所以观察结果与理论计算是有差别的；再则，不同的人对颜色观察的敏感度也不同，因此同一种指示剂常有不同的观察结果。

3．常见酸碱指示剂的性质及配制方

表1—3常见酸碱指示剂的性质及配制方法

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4．混合指示剂。

在酸碱滴定中，有时需要将滴定终点限制在较窄的范围内，有时实验中要求指示剂能在不同的pH下显示出不同的颜色，这就可采用混合指示剂。

混合指示剂有两种：

一种是由两种或两种以上的指示剂混合而成，利用颜色之间的互补作用，使变色更锐。

另一种混合指示剂是由某种指示剂和一种惰性染料（如次甲基蓝、靛蓝二磺酸钠等）组成的。

表1—4常用混合指示剂

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二、氧化还原指示剂

指示氧化还原滴定终点的指示剂叫做氧化还原指示剂。

1．氧化还原指示剂的类型。

（1）本身发生氧化还原反应的指示剂。

在氧化还原滴定过程中，氧化还原指示剂在一定的电位时将发生氧化还原反应，它的氧化态和还原态具有不同的颜色。

当指示剂被氧化或被还原时，就会由一种颜色变成另一种颜色。

例如，用重铬酸钾溶液滴定二价铁离子时用二苯胺磺酸钠作指示剂。

二苯胺磺酸钠的还原态是无色，氧化态为紫红色。

当用重铬酸钾滴定二价铁离子到达等当点时，稍微过量的重铬酸钾就能使二苯胺磺酸钠氧化，使它由还原态（无色）转变为氧化态（紫红色），从而可以判断滴定终点。

可以用下式表示氧化还原指示剂所发生的氧化还原反应：

In（O）＋ne＝In（R）

氧化态还原态

根据电位公式，氧化还原指示剂的电位与其浓度之间的是：

E0In指示剂的标准电位。

当溶液的电位改变时，指示剂的氧化态和还原态浓度的比也会发生改变，溶液的颜色因而发生变化。

（2）自身指示剂。

在氧化还原滴定中，有些标准溶液或被滴定的物质本身有颜色，如果反应后变成无色或浅色物质，那么滴定时就可以不必另加指示剂。

如高锰酸根本身显紫红色，用它滴定无色或浅色的还原剂时，高锰酸根被还原成二价锰离子，它近乎无色，当滴定到等当点时，只要高锰酸根稍微过量就可使溶液显粉红色，表示已到滴定终点。

（3）能与氧化剂或还原剂产生特殊颜色的指示剂。

有的物质本身并不具有氧化还原性，但它能与氧化剂或还原剂产生特殊的颜色，因而可以指示滴定终点。

例如，可溶性淀粉与碘反应，生成深蓝色的化合物，当碘被还原为碘离子时，深蓝色消失，因此在碘量法中，常用淀粉溶液作指示剂。

2．常用的氧化还原指示剂。

表1—5常用的氧化还原指示剂

续表

I

三、金属离子指示剂。

金属离子指示剂是在络合滴定中使用的一种指示剂，简称金属指示剂。

1．金属离子指示剂的作用原理。

金属离子指示剂实际上是金属离子的显色剂，它能与金属离子形成有色络合物，这种有色络合物的颜色与指示剂本身的颜色不同，其稳定性也不如该金属离子与EDTA生成的络合物稳定。

因此，在滴定开始时，由于溶液中有大量金属离子，它们与指示剂作用，生成有色络合物。

随着EDTA的滴入，金属离子逐步被络合，当达到等当点时，已与指示剂络合的金属离子全被EDTA夺去，释放出指示剂，从而引起溶液颜色的变化。

金属离子显色剂很多，但不是都能用作金属离子指示剂。

一般说来，金属离子指示剂应具备以下条件：

（1）有色络合物与指示剂的颜色应显著不同。

（2）显色反应灵敏、迅速，有良好的变色可逆性。

（3）有色络合物的稳定性要适当。

它既要有足够的稳定性，

但又要比该金属离子与EDTA形成的络合物的稳定性小。

（4）有色络合物应易溶于水。

2．几种常用的金属指示剂。

表1-6几种常用的金属指示剂

续表

四、吸附指示剂

吸附指示剂用于沉淀滴定法中。

当滴定达到等当点时，指示剂被吸附在新生成的胶状沉淀表面，可能由于形成某种化合物而导致指示剂分子结构的变化，从而引起颜色的改变。

在沉淀滴定中，利用指示剂的这种性质来确定滴定终点。

例如，用荧光黄作为硝酸银滴定氯离子的指示剂时，在等当点以前，溶液中氯离子过量，氯化银胶粒带负电荷[（AgCl）Cl-]，荧光黄的阴离子不被吸附。

当达到等当点后，过量一滴硝酸银即可使氯化银胶粒带正电荷[（AsCl）Ag+]。

这时带正电荷的胶粒强烈地吸附荧光黄阴离于，溶液由黄色（荧光黄阴离予的颜色）变成粉红色，从而指示滴定终点。

表2—7是一些重要吸附指示剂的应用示例。

表2—7一些吸附指示剂的应用