2.1.3 Установление конца титрования с помощью визуальных индикаторов

Конец титрования в кислотно-основных методах можно установить с помощью инструментальных методов (фотометрическое или потенциометрическое титрование). Однако наиболее простым, и часто применяемым доступным методом является способ визуальной индикации с помощью специфических кислотно-основных индикаторов.

Согласно ионно-хромофорной теории, кислотно-основные индикаторы (рН – индикаторы) – это слабые органические кислоты или основания, в растворах которых при определенном значении рН среды равновесие диссоциации смещается в сторону накопления ионной или молекулярной формы:

HInd H⁺+Ind^-

При этом, одновременно в молекуле индикатора происходит внутренняя перегруппировка, приводящая к изменению окраски. Таким образом, ионная и молекулярная формы кислотно-основных индикаторов должны иметь различную окраску, что приводит к изменению окраски анализируемого раствора при определении значения рН.

Интервал значений рН, в пределах которого индикатор изменяет свою окраску, называют интервалом перехода окраски индикатора.

Значение рН, при котором происходит наиболее резкое изменение окраски индикатора, называют показателем титрования(рТ) этого индикатора.

Наиболее точные результаты кислотно-основного титрования достигаются при наибольшем совпадении рН в точке эквивалентности используемой в методе реакции и показателя титрования индикатора.

В табл.6 приведены значения интервала перехода окраски и показателей титрования некоторых кислотно-основных индикаторов.

Таблица 6

Интервал перехода окраски и показателя титрования кислотно-основных индикаторов

Индикатор	Интервал перехода окраски	рТ
Тропеолин 00	1,4 – 3,2	2,0
Метиловый оранжевый	3,1 – 4,4	4,0
Метиловый красный	4,2 – 6,2	5,5
Лакмус	5,0 – 8,0	7,0
Тимоловый синий	8,0 – 9,6	8,0
Фенолфталеин	8,2 – 10,0	9,0
Тимолфталеин	9,4 – 10,6	10,0

Ориентировочно подобрать индикатор можно эмпирическим путем, исходя из свойств продуктов реакции нейтрализации.

Однако, более точный выбор индикатора осуществляется расчетным путем по кривой титрования, представляющей собой график зависимости изменения рН раствора от объема добавленного титранта.

Известно, что при титровании сильных кислот и сильных оснований можно применять любые кислотно-основные индикаторы, имеющие интервал перехода окраски от рН 4 до рН 10, так как в результате реакции образуется вода и негидролизующаяся соль, а реакция среды в точке эквивалентности становится нейтральной.

При добавлении избытка титрованного раствора концентрации ионов H₃O⁺илиOH^-в растворе быстро возрастает, что приводит к резкому изменению окраски реакционной среды.

При титровании слабых кислот, слабых оснований или их солей, следует подбирать индикатор таким образом, чтобы показатель титрования (рТ) индикатора совпадал с рН среды в конечной точке титрования или находился вблизи его.

При титровании сильных кислот сильными основаниями (и наоборот) вблизи конца титрования происходит резкий скачок рН. При титровании слабых кислот, слабых оснований или их солей скачок рН значительно меньше. В этих случаях для выбора индикатора рассчитывают значение рН в точке эквивалентности с использованием констант ионизации по следующим формулам: