Титриметрический анализ

Индикаторы

    Индикаторы – вещества, которые дают возможность установить конечную точку титрования.

     Различают внутренние и внешние индикаторы. Часто индикатор вводят в титруемый раствор. В процессе титрования он всё время там находится. Такая индикация называется внутренней. Иногда во время титрования отбирают каплю титруемого раствора и помещают её на индикаторную бумагу или фильтровальную бумагу, пропитанную раствором индикатора, а также смешивают каплю титруемого раствора с каплей индикатора на часовом стекле. Такая индикация называется внешней.

      Различают обратимые и необратимыеиндикаторы.

       Индикатор может представлять собой обратимую систему, изменяющуюся в ту или   иную сторону по мере изменения того или иного физико-химического параметра (   например, рН раствора, окислительно-восстановительного потенциала и т.д.). Это    обратимыеиндикаторы.

Пример. Индикаторы, применяемые в методе нейтрализации, способны менять     свою окраску практически любое число раз по мере изменения рН в сторону     кислотной или щелочной реакции.

Необратимые индикаторы – индикаторы, с помощью которых можно наблюдать     конечную точку титрования только один раз, что обусловлено необратимым изменением химического состава и строения индикатора.

Пример. Окислительно-восстановительные индикаторы, которые в процессе     окисления-восстановления подвергаются химическому разрушению.

В ряде случаев роль индикатора выполняет одно из веществ, принимающих участие в реакции или образующихся в ходе титрования.

Пример. Титрование тиосульфатом натрия (Na₂S₂O₃) перманганата калия (KMnO₄), избыток которого окрашивает титруемый раствор в малиновый цвет.

Пример. Титрование броматом в кислой среде, сопровождающееся при избытке бромата выделением свободного брома, окрашенного в желто-бурый цвет.

Классификация индикаторов

    В зависимости от типа используемой при титровании реакции индикаторы делят на:

Кислотно-основные, реагирующие на изменение рН раствора. Используются в методах нейтрализации и колориметрии для определения рН среды (фенолфталеин, метилоранж и др.).

Окислительно-восстановительные (ред-окс) индикаторы, реагирующие на изменение окислительно-восстановительного потенциала системы. Используются в реакциях окисления-восстановления (дифениламин, азокрасители и др.).

Комплексонометрические индикаторы, представляющие собой органические красители, образующие с катионами окрашенные комплексные соединения (металл-индикаторы), разрушающиеся под действием титранта. С изменением окраски. Используются в методах комплексообразования. К ним относятся: эриохром черный Т, ксиленоловый оранжевый и др.

Адсорбционные индикаторы, реагирующие на изменение концентрации ионов, осаждаемых в виде малорастворимых соединений, например, при изменениии концентрации Cl^-, осаждаемого в виде AgCl. Примерами таких индикаторов служат: флуоресцеин, эозин и др.

Известны также: радиоактивные, хемилюминесцентные и др. индикаторы.

Кислотно-основные индикаторы

Представляют собой органические вещества, слабые электролиты, обладающие кислыми или основными свойствами.

Ионная теория индикаторов

HJnd ↔ H⁺ + Jnd^-

кислота          основание (акцептор протона)

(донор протона)       ↓

    ↓                     ионная форма индикатора (анион)

молекулярная

форма молекул

   Окраска кислотной формы индикаторов отличается от окраски основной формы.

Вещество представляется нам окрашенным, если оно отражает часть лучей видимой области спектра (λ = 400 – 750 нм). Белым является вещество, отражающее все лучи видимой области спектра. Черное вещество поглощает все лучи вилдимой области спектра. Цветное вещество избирательно поглощает часть лучей.

Например, фенолфталеин, являющийся слабой кислотой (рК = 9,2):

HJnd ↔ H⁺ + Jnd^-

бесцветная    красная

форма            форма

  В нейтральном растворе равновесие сдвинуто влево, молекулярная форма индикатора преобладает над ионной – поэтому раствор бесцветный.

В случае метилоранжа, являющегося сильной кислотой (рК = 3,7):

HJnd ↔ H⁺ + Jnd^-

красная        желтая

форма           форма

   В нейтральном и щелочном растворах преобладает желтая ионная форма, в сильно кислом – красная молекулярная форма индикатора.

Константа электролитической диссоциации индикатора выражается следующим образом:

       [Н⁺] [ОН^-]

К_инд = --------------

        [HJnd]

Переход одной окраски, присущей молекулярной форме кислотно-основного индикатора, в другую, свойственную его ионной форме, происходит под влиянием Н⁺ или ОН^- ионов, т.е. зависит от рН.