3.2. Интервал перехода индикатора

Индикаторы метода нейтрализации характеризуются, так называемым, интервалом перехода. Под этим понимают значение рН раствора, в пределах которых данный индикатор меняет свою окраску. Например, интервал перехода метилоранжевого наблюдается при рН от 3,1до 4,4.Это значит, что в тех растворах, в которых рН равно или меньше 3,1,индикатор имеет розовый цвет. Растворы же, рН которых равен или больше 4,4,окрашиваются индикатором в желтый цвет. Растворы, рН которых меньше 4,4, но больше 3,1,окрашиваются метилоранжевым в оранжевый цвет.

Для иллюстрации этого можно приготовить около 0,002н. раствор НС1, рН которого равен 2,7.Если в три мензурки емкостью по 200млналить разное количество растворов кислоты: в одну мензурку 50мл,в другую — 17мл,,а в третью — 2,5мл,а затем разбавить каждый раствор водой до100мл,то тогда в первой пробирке получится раствор, [H⁺] которого равен 10^-3и рН = 3,во второй —[Н⁺] = 3,4•10^-4и рН = 3,47и в третьей [H⁺] =5-10^-3и рН=4,3.

После прибавления к каждому из приготовленных растворов по1—2капли метилоранжевого раствор в первой мензурке окрасится в розовый цвет, во второй —в оранжевый и в третьей —в желтый.

Зная константу диссоциации индикатора, можно вычислить интервал его перехода. Перемена окраски индикатора происходит в кислой среде тогда, когда в растворе образуется 10%щелочной формы, в щелочной среде— 10%кислой формы. Следовательно, перемена окраски в кислой среде наступает тогда, когда

или К_инд/[Н⁺] = 1/10

откуда [Н⁺] = 10К_инд

Логарифмируя последнее уравнение, получаем:

lg[Н⁺] =lg 10+ lgK_инд = 1 +lgK_инд.

При перемене знаков на обратные получаем:

‑lg[Н⁺] =‑lgK_инд ‑ 1

Обозначив —lgK_инд через рK_инд.и ‑lg[Н⁺] через рН

имеем: рН =рK_инд. — 1

(рK_инд. —силовой показатель индикатора).

В щелочной среде [Ind⁻]/[HInd] = 10 и К_инд/[H⁺] = 10

откуда

[H⁺] = К_инд/10; рН =рK_инд. + 1

Таким образом, интервал перехода индикатора приблизительно равен:

рН =рK_инд.  1

Интервал перехода не является вполне точной характеристикой его. Он зависит от различной интенсивности окраски обеих форм и от различной восприимчивости глаза к разным цветам. Тем не менее, при выборе индикатора для титрования необходимо знать интервалы перехода различных индикаторов. В таблице 3.1 приведены характеристики некоторых часто встречающихся индикаторов.

Индикаторы

Таблица 3.1

Индикатор	Окраска		Число капель индикатора, прибавляемое к 25 мл титруемого раствора	Интервал перехода индикатора соответствует рН раствора	Ринд	Приготовление раствора индикатора
	в кислой среде	в щелочной среде
Метил-оранжевый	Розовая	Желтая	1—2	3,1-4,4	4	0,5г в 100 мл воды
Метил-красный	Красная	Желтая	1-2	4,2-6,2	5	0,2 г в 100мл спирта
Лакмус	Красная	Синяя	2-3	5,0—8,0	7	1,9 г в 100 мл воды
Нейтральный красный	Красная	Желтая	2—3	6,8—8,0	7	0,1 г в 70 мл спирта +30 мл воды
фенол- фталеин	Бесцвет-ная	Красная	2—3	8,0—10,0	8	1 г в 100 мл спирта
Тимол-фталеин	Бесцвет ная	Синяя	1	9,3—10,5	10	0,1 г в 100 мл спирта

Из всех перечисленных в таблице индикаторов только нейтральный красный меняет окраску почти в момент нейтральности раствора (в интервале рН от 6,8до 8,0);другие индикаторы меняют окраску или в кислой среде (например, метилоранжевый), или в щелочной (фенолфталеин). Так как титрование продолжают до момента изменения окраски индикатора, то титрование в основном заканчивают не в момент нейтральности,aпри слабокислой и слабощелочной реакции раствора, т. е. при определенной концентрации ионов водорода, которая почти всегда не совпадает с моментом эквивалентности. Таким образом, титрование сопровождается неизбежной ошибкой. Поэтому в каждом отдельном случае титрования следует применять такой индикатор, который позволил бы эту ошибку возможно больше уменьшить.