Выбор индикатора

Для фиксирования конца титрования используют визуальные (титрование с индикатором, цветным или флуоресцентным) и физико-химические методы (рН-метрия, кулонометрия). Цветные индикаторы в кислотно-основном титровании - это слабые органические кислоты и основания, протонированные и непротонированные формы которых различаются по структуре и окраске. Существуют одноцветные (фенолфталеин) и двухцветные (метиловый оранжевый) индикаторы.

Схематически (опуская промежуточные формы) равновесие в раст­воре индикатора можно представить как кислотно-основную реакцию

Из константы кислотности индикатора, пренебрегая влиянием ионной силы и побочными взаимодействиями, получаем

и

Человеческий глаз воспринимает окраску одной из форм при опре­деленной концентрации ее в растворе. Для двухцветного индикатора присутствие одной из форм заметно, если концентрация ее в несколько раз превышает концентрацию другой формы. Пусть глаз замечает форму Ind^- при и форму HInd при . Тогда в интервале pH от до глаз будет видеть смешанную окраску обеих форм, а за пределами этого интервала – чистую окраску одной из форм. Этот интервал называется интервалом перехода индикатора:

.

Очевидно, что, если глаз улавливает окраску одной из форм на фоне другой при большем или меньшем соотношении, будет другим. Чем меньше интервал, тем ценнее индикатор.

К индикаторам предъявляют ряд требований.

1) Индикатор должен обладать высоким светопоглощением так, чтобы даже небольшое количество его было заметно для глаза. Большая концентрация индикатора может привести к расходу на него титранта.

2) Переход окраски должен быть контрастным.

3) Область перехода должна быть как можно уже.

Середина области перехода индикатора (при этом ) называется показателем индикатора (рТ) и фактически отождествляется конечной точкой титрования. Выбирают индикатор для титрования так, чтобы область входила в скачок титрования. Границы скачка титрования определяются заданной точностью. Чем жестче требования к точности титрования, тем уж скачок, тем более ограничен выбор индикатора.

Правило выбора индикатора можно также сформулировать, пользуясь понятием pT. Индикатор пригоден для данного титрования, если его pT лежит в пределах скачка титрования.

Для сужения области перехода и увеличения контрастности применяют смешанные индикаторы,- которые составляют из индикатора и красителя. При определенном значении рН цвет красителя является дополнительным к цвету индикатора — в результате в этой точке окраска будет серой, а переход от окрашенного раствора к серому – контрастным.

На область перехода (положение и интервал) влияют все факторы, от которых зависит константа равновесия: ионная сила, температура, посторонние вещества, растворитель, а также концентрация индикато­ра.

Кислотно-основные индикаторы изменяют свою окраску в области интервала перехода независимо от того, достигнута или не достигнута точка эквивалентности.

Правильно выбранный индикатор изменяет окраску в области скачка титрования. Наблюдаемое при титровании резкое изменение цвета индикатора при добавлении лишь одной капли титранта связано с резким, в несколько единиц, изменением рН в области точки эквивалентности, точнее, в области скачка титрования. У неправильно выбранного индикатора изменение окраски может происходить задолго до наступления точки эквивалентности (в недотитрованных растворах) или после нее (в перетитрованных). В этих случаях для изменения цвета индикатора требуется не одна капля титранта, а несколько большее его количество.

Выбирают индикатор с помощью кривой титрования. Для это­го на график кривой титрования наносят интервал перехода индикатора. У правильно выбранного индикатора интервал перехода полностью или частично перекрывается скачком титрования. Если такого перекры­вания нет, индикатор для данного титрования не подходит. На рис.1 нанесены интервалы перехода нескольких индикаторов. Метиловый желтый имеет интервал перехода в области pH от 2,9 до 4,0 и для данного титрования не подходит. Лакмоид с интервалом перехода от 4,0 до 6,4 полностью перекрывает скачок титрования и для этого титрования вполне мо­жет быть использован. Ещё один индикатор, подходящий для данного титрования – это хризоидин, интервал перехода которого также перекрывает скачок титрования (pH 4,0—7,0). Фенолфталеин с его интервалом перехода (pH 8,2 – 10,0) уже не подходит для данного титрования.