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
续表
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
续表
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