5. Способы фиксирования точки эквивалентности

Для фиксирования окончания титрования используют визуальные (титрование с индикатором, специфическое изменение окраски раствора) и инструментальные методы (потенциометрические, амперометрические, фотометрические). Титрование с индикаторами является наиболее распространенным.

Индикаторы представляют собой слабые органические кислоты и основания, у которых протонированная и непротонированная формы имеют различные структуры и окраску.

Согласно координационной теории индикаторов, наиболее современной из существующих, хромофором (носителем цвета) в молекуле является не определенная группа атомов, а координативно-ненасыщенный атом; при этом для того, чтобы окраска была интенсивной необходимо, чтобы этот атом находился в ионоидном состоянии. Например, одним из наиболее распространенных хромофоров является азогруппа ; так как азот содержит неподеленную электронную пару, в кислой среде происходит его протонизация.

Наиболее распространены следующие группы индикаторов – азоиндикаторы (содержат группу ), нитроиндикаторы (содержат группу), фталеины (содержат остаток о-фталевой кислоты).

Рассмотрим интервал перехода окраски для некоторого двухцветного индикатора HInd. В растворе установится равновесие.

Если пренебречь влиянием ионной силы раствора и побочных реакций, то из K_a индикатора можно вывести следующую формулу расчета pH:

Человеческий глаз воспринимает окраску одной определенной формы в присутствии другой при ее определенной концентрации в растворе. Обычно окраска становится заметной при превышении концентрации одной ее окрашенной формы над другой в 10 раз. Пусть глаз замечает форму Ind^- при , и формуHInd, если . Тогда в некотором интервале отдобудет заметна смешанная окраска двух форм, а за его пределами – чистая окраска каждой формы. Этот интервал называют интервалом перехода окраски индикатора.. Подобная граница условна, так как для контрастных переходов интервал перехода окраски меньше. Чем меньше интервал перехода – тем ценнее индикатор.

Для одноцветных индикаторов при изменении pH нарастает или убывает концентрация окрашенной формы. Тогда pH, при котором появляется окраска можно выразить так: , т.е. зависит от концентрации индикатора в растворе.

Середина области перехода окраски индикатора называется показателем индикатора (pT), обычно pT=pK_a или они близки. При этом значении pH происходит наиболее резкое изменение окраски индикатора. Показатель титрования обычно отождествляется с КТТ. Выбирают индикатор для титрования так, чтобы область перехода цвета входила в скачок титрования. В идеальном случае показатель титрования индикатора должен совпадать со значением pH в точке эквивалентности. В этом случае не возникает индикаторной погрешности титрования.

Кривую титрования можно охарактеризовать крутизной, которая является мерой чувствительности титрования.

η

где  - индекс крутизны; dV-объём, пошедший на изменение d(lg[A]). Максимальное значение  имеет вблизи ТЭ. Оценивая  в каком-то интервале f, можно сравнить чувствительность методов.