Индикаторы. Интервал перехода. Выбор индикатора. Pt

Индикаторы- вещества, резко-изменяющие окраску при изменении рН раствора. Это органические вещества, слабые электролиты с кислотными или основными свойствами. Кислотно-основные индикаторы меняют окраску внутри определённого узкого интервала значений рН, которая зависит от свойств данного индикатора и не зависит от природы реагирующих веществ. Изменения окраски индикатора происходит не строго в точке эквивалентности, а с отклонением. Такое отклонение несёт погрешность, которую называют индикаторной ошибкой титрования, величина ошибки зависит от правильности выбора индикатора.

Интервал перехода индикатора- диапазон рН, в которой индикатор меняет свою окраску. рН в точке эквивалентности должен попадать в интервал перехода окраски индикатора. На него влияют температура, ионная сила раствора, присутствие органических растворителей и коллоидных частиц. Чем меньше переход индикатора, тем он ценнее. Различают одноцветные и двухцветные кислотно-основные индикаторы. У одноцветных индикаторов одна форма окрашена. Другая-нет. Например, фенолфталеин-молекулярная бесцветная, ионная красная. Метиловый оранжевый имеет обе формы окрашенных, молекулярную красную, ионную жёлтую. Главной количественной характеристикой индикатора является константа диссоциации. Значение рН, при котором проявляется окраска одноцветного индикатора, зависит от концентрации индикатора в растворе. У двухцветного индикатора переход цвета происходит, когда концентрация одной формы превышает концентрацию другой формы. Изменение цвета индикатора связано с существенным изменением молекулярной структуры. В соответствии с хромофорной теорией окраска соединения связана с наличием в его молекуле так называемых хромофорных групп и ауксохромных, влияющих на цвет в присутствии хромофорных. Идёт так называемое присоединение или отщепление протона.

Выбор индикатора

Поэтому при выборе индикатора сначала вычисляют область рН раствора, в которой наблюдается скачок , а затем подбирают такой индикатор, у которого интервал перехода окраски совпадал бы с вычисленным скачком .

а) Титрование сильной кислоты сильным основанием или сильного основания сильной кислотой. Резкий скачок титрования наблюдается в интервале 4,3-9,7 . В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода окраски метилового оранжевого, метилового красного, лакмуса, фенолового красного, фенолфталеина. Поэтому указанные индикаторы пригодны как для данного случая титрования, так и для случая титрования сильных оснований сильными кислотами. Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов. При титровании сильными кислотами отдают предпочтение метиловому красному или метиловому оранжевому, так как на них не влияет двуокись углерода, поглощаемая из воздуха. Фенолфталеин, в противоположность метиловому красному или метиловому оранжевому, весьма чувствителен к кислотам и на него влияет даже угольная кислота.

Б) Титрование слабой кислоты сильным основанием.

Резкий скачок титрования наблюдается в интервале 7,74-10. В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода фенолового красного, тимолового голубого, фенолфталеина, тимолфталеина. Поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования. Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов. Титрование с метиловым оранжевым приводит к совершенно неверным результатам. Поэтому при титровании слабых кислот нельзя применять индикаторы типа метилового оранжевого (с интервалами перехода, лежащими в кислой области) Фенолфталеин очень чувствителен к кислотам, поэтому при титровании в его присутствии слабых кислот рекомендуется вблизи точки эквивалентности растворы прокипятить для удаления углекислого газа. Так поступают, когда титруют уксусную кислоту. Для того чтобы легче и точнее определять конец титрования по изменению окраски индикатора, рекомендуется сравнивать окраску титруемого раствора с окраской индикатора, наблюдаемой, в точке эквивалентности. Для этого применяют так называемый «свидетель», представляющий собой свободный от угольной кислоты раствор, содержащий соль титруемой кислоты. Значение рН этого раствора соответствует рН в точке эквивалентности. В такой раствор приливают столько же капель индикатора, сколько прилито в титруемый раствор.

в) Титрование слабого основания сильной кислотой. Анализ кривой приводит к выводу, что резкий скачок титрования наблюдается в интервале 6,26-4. В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода окраски метилового красного, метилового оранжевого, поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования. Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов. Титрование с фенолфталеином приводит к совершенно неверным результатам. Поэтому при титровании слабых оснований нельзя применять индикаторы типа фенолфталеина с интервалами перехода, лежащими в щелочной области. Титрование лучше выполнять со «свидетелем».

г) Титрование многоосновных кислот или многоосновных оснований. Нейтрализация многоосновных кислот (например, серной) и многоосновных оснований [например, гидроксид бария] сразу приводит к образованию средних солей. Если величины К1, К2, К3 сильно отличаются друг от друга, то такие соединения при условии подбора подходящего индикатора могут быть оттитрованы до одно-, двух- и трехзамещенных солей.

Для выбора соответствующих индикаторов нужно рассчитать значение рН для каждой точки эквивалентности.

Анализ кривой приводит к выводу, что первая точка эквивалентности соответствует значению рН=4,33,  вторая — 9,57; третья — 12,72. Следовательно, для титрования до NaH2PO4 можно применить метиловый оранжевый, до Na2HPO4 — фенолфталеин; до Na3PO4 — тимоловый голубой (8-9,6) в присутствии солей кальция.