Механизм действия индикаторов

В зависимости от концентрации ионов Н⁺ в растворе диссоциация индикатора происходит в большей или меньшей степени. Так, в растворе сильной кислоты индикатор практически не диссоциирует и находится в молекулярной форме. Таким образом, окраска раствора определяется цветом молекул индикатора.

В растворе сильной щелочи индикатор, напротив, диссоциирует практически полностью и находится в растворе в ионной форме. В данном случае окраска раствора определяется цветом ионов индикатора.

В остальных случаях индикатор присутствует в растворе как в молекулярной, так и в ионной форме и окраска раствора зависит от соотношения концентраций форм индикатора.

Точка перехода и интервал перехода окраски индикатора

Каждый индикатор характеризуется собственной величиной константы диссоциации :

Величины , известные для всех применяемых индикаторов, являются справочными данными. Так, для лакмуса = 10^7, для метилоранжа = 10^4, для фенолфталеина = 10^9.

На основании выражения для можно заключить, что если  = [Н⁺], то [HInd] = [Ind^]. Таким образом, у индикатора, находящегося в растворе с [Н⁺] численно равной его , концен-трация молекул и ионов индикатора одинакова, следовательно, окраска растворов кислот, оснований и солей в его присутствии будет смешанной.

Для удобства расчетов обычно используют логарифмическую форму этого выражения:

Действительно, .

Значение рН раствора, численно равное показателю константы диссоциации индикатора, называют точкой перехода окраски индикатора.

Интервалом перехода окраски индикатора называют интервал значений рН раствора, равный  ± 1, в котором происходит заметное глазу изменение окраски индикатора. Этот интервал определяет область применения индикатора. У некоторых индикаторов интервал перехода окраски может быть шире или уже обозначенного.

Если индикатор находится в растворе с рН <  – 1, то преобладает молекулярная форма индикатора, в растворе с рН >  + 1 преобладает ионная форма.

Правила выбора индикатора

Поскольку целью применения индикатора является фиксирование точки эквивалентности, необходимо, чтобы индикатор изменил свою окраску в момент окончания реакции, т. е. чтобы рН раствора в точке эквивалентности совпал с интервалом перехода окраски выбранного индикатора. В этой связи для правильного выбора индикатора следует:

1) написать уравнение реакции, протекающей между анализируемым веществом и титрантом;

2) качественно (без точного расчета) определить реакцию среды в анализируемом растворе в точке эквивалентности;

3) выбрать индикатор, у которого область применения совпадает с рН анализируемого раствора в точке эквивалентности.

Для более точного фиксирования точки эквивалентности строят так называемые кривые титрования  графики, показывающие изменение рН в процессе титрования в зависимости от объема добавленного титранта. Характер наиболее типичных кривых титрования приведен на рис. 1  3.

Участок на кривых титрования, характеризующий резкое изменение pH вблизи от точки эквивалентности, называется скачком pH.

Любой индикатор, интервал изменения окраски которого полностью или частично входит в скачок pH, пригоден для фиксирования точки эквивалентности.

Рассмотрим некоторые примеры кривых титрования.