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酸碱指示剂

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叶俊 2020-06-28 11:20 评论( 0 ) 浏览( 1870 )

常用的酸碱指示剂主要有以下四类:

酸碱指示剂

1、 硝基酚类 这是一类酸性显著的指示剂,如对-硝基酚等。

2、 酚酞类 有酚酞、百里酚酞和α-萘酚酞等,它们都是有机弱酸。

3、磺代酚酞类 有酚红、甲酚红、溴酚蓝、百里酚蓝等,它们都是有机弱酸。

4、偶氮化合物类 有甲基橙、中性红等,它们都是两性指示剂,既可作酸式离解,也可作碱式离解。

酸碱指示剂

本身就是酸或碱,指示剂的变色要消耗一定的滴定剂,从而增大测定的误差。对于单色指示剂而言,用量过多,会使用变色范围向pH值减小的方向发生移动,也会增大滴定的误差。例如:用0.1mol/L NaOH滴定0.1mol/L HAc,pH≈8.5,突跃范围为pH8.70~9.00,滴定体积若为50ml,滴入2~3滴酚酞,大约在pH≈9时出现红色;若滴入10~15滴酚酞,则在pH≈8时出现红色。显然后者的滴定误差要大得多。

指示剂用量过多,还会影响变色的敏锐性。例如:以甲基橙为指示剂,用HCl滴定NaOH溶液,终点为橙色,若甲基橙用量过多则终点敏锐性就较差。

2.温度和溶剂

温度的变化会引起指示剂电离常数和水的质子自递常数发生变化,因而指示剂的变色范围亦随之改变,对碱性指示剂的影响较酸性指示剂更为明显。不同的溶剂具有不同的介电常数和酸碱性,因而也会影响指示剂的电离常数和变色范围。

3.指示剂的选择

指示剂选择不当,加之肉眼对变色点辨认困难,都会给测定结果带来误差。

因此,在多种指示剂中,选择指示剂的依据是:要选择一种变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围之内,或者至少要占滴定曲线突跃范围一部分的指示剂。这样当滴定正好在滴定曲线突跃范围之内结束时,其最大误差不过0.1%,这是容量分析容许的。

变色原理

酸碱指示剂既然都是一些有机弱酸或有机弱碱,那么在不同的酸碱性溶液中,它们的电离程度就不同,于是会显示不同的颜色。pH试纸则是由多种指示剂混合液制成的,通常情况下pH试纸就显金黄色,pH≈5,可见在制作时,已将指示剂混合液调至弱酸性,并不是中性,这是为了减弱空气中CO2对测定的影响。此外,中和反应时,使用酸碱指示剂只能用2~3滴,也是因为酸碱指示剂都是有机酸或有机碱,用多了会增大误差的。

在酸性溶液里,红色的分子是存在的主要形式,溶液显红色;在碱性溶液里,上述电离平衡向右移动,蓝色的离子是存在的主要形式,溶液显蓝色;在中性溶液里,红色的分子和蓝色的酸根离子同时存在,所以溶液显紫色。

石蕊能溶于水,且能溶于酒精,变色范围是pH 5.0~8.0

酚酞是一种有机弱酸,它在酸性溶液中,浓度较高时,形成无色分子。但随着溶液中H+浓度的减小,OH-浓度的增大,酚酞结构发生改变,并进一步电离成红色离子这个转变过程是一个可逆过程,如果溶液中H+浓度增加,上述平衡向反方向移动,酚酞又变成了无色分子。因此,酚酞在酸性溶液里呈无色,当溶液中H+浓度降低,浓度升高时呈红色。酚酞的变色范围是pH 8.0~10.0。

酚酞的醌式或醌式酸盐,在碱性介质中是很不稳定的,它会慢慢地转化成无色的羧酸盐式因此做氢氧化钠溶液使酚酞显色实验时,要用氢氧化钠稀溶液,而不能用浓溶液。

在实际中,影响酸碱指示剂变色范围的因素主要有两方面:一种是影响指示剂常数KHln的因素,包括温度、溶剂、溶液的离子强度等,其中温度的影响较大。另一种是影响变色范围宽度的因素,如指示剂用量、滴定程序等,现具体讨论如下。

1.温度温度改变时,指示剂常数KHln及水的离子积KW均有改变,因此指示剂的变色范围也随之发生改变。例如,18℃时,甲基橙的变色范围为3.1~4.4,而100℃时,变为2.5~3.7。因此,滴定宜在室温下进行。如必须加热,应该将溶液冷却后再进行滴定。

2.溶剂 指示剂在不同溶剂中其pKHln值是不同的,因此在不同溶剂中的变色范围不同。例如,甲基橙在水溶液中pKHln=3.4,在甲醇中pKHln=3.8。

3.中性电解质溶液中性电解质的存在增加了溶液的离子强度,使指示剂常数改变,影响到指示剂的变色范围。此外,某些电解质还具有吸收不同波长光波的性质,会引起指示剂颜色深度、色调及变色灵敏度的改变。所以在滴定溶液中不宜有大量盐类存在。

4.指示剂用量指示剂的用量(浓度)是一个重要因素。对于单色指示剂(如酚酞、百里酚酞),指示剂的用量对变色范围有较大影响。

5.滴定程序溶液由浅色滴定到深色时,便于观察终点颜色的变化。所以滴定程序宜是当指示剂颜色由酸式或碱式色变为混合色时,溶液颜色由浅色变化到深色。例如,用酚酞作指示剂,滴定程序一般为用碱滴定酸,终点由无色变为粉红色,容易辨别。而用甲基橙作指示剂,一般用酸滴定碱,终点由黄色变为橙色,易于辨认。

常用示剂

各种不同的酸碱指示剂,具有不同的变色范围,有的在酸性溶液中变色,如甲基橙、甲基红等;有的在中性附近变色,如中性红、苯酚红等;有的则在碱性溶液中变色,如酚酞、百里酚酞等。几种常用酸碱指示剂及其变色范围列于下表。

几种常用酸碱指示剂变色范围

百里酚蓝1.2~2.8红——黄1.70.1%的20%乙醇溶液1~2

甲基黄2.9~4.0红——黄3.30.1%的90%乙醇溶液1

甲基橙3.1~4.4红——黄3.40.05%的水溶液1

溴酚蓝3.0~4.6黄——紫4.10.1%的20%乙醇或其钠盐水溶液1

溴甲酚绿3.8~5.4黄——蓝4.90.1%的20%乙醇或其钠盐水溶液1~3

甲基红4.4~6.2红——黄5.00.1%的60%乙醇或其钠盐水溶液1

溴百里酚兰6.2~7.6黄——蓝7.30.1%的20%乙醇或其钠盐水溶液1

中性红6.8~8.0红——黄橙7.40.1%的60%乙醇溶液1

苯酚红6.7~8.4黄——红8.00.1%的60%乙醇或其钠盐水溶液1

酚酞8.0~10.0无——红9.10.5%的90%乙醇溶液1~3

百里酚酞9.4~10.6无——蓝10.00.1%的90%乙醇溶液1~2

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