Окисно-відновні індикатори

Визначення кінцевої точки титрування в редокс методах здійснюють безіндикаторним методом або за допомогою специфічних редокс-індикаторів.

Безіндикаторні методи використовують тоді, коли титрант забарвлений, а продукт його реакції з досліджуваною речовиною – безбарвний (перманганатометрія), або в тому випадку, коли продукт реакції має інтенсивне забарвлення (броматометрія).

До специфічних індикаторів відносять крохмаль, який використовують в йодометрії. Крохмаль – індикатор на присутність вільного дийоду, точніше [I₃]^-. В присутності [I₃]^- крохмаль синіє. Це пояснюється адсорбцією [I₃]^- на амілозі, яка входить до складу крохмалю. З перебігом часу в розчині крохмалю проходить гідроліз, полісахаридні ланцюги скорочуються і забарвлення з синього перетворюється на червоне. Тому використовують свіжоприготовлені 1 % розчини крохмалю.

Редокс-індикатори – це органічні речовини, які змінюють свій колір у залежності від зміни окисно-відновного потенціалу системи.

Редокс-індикатори мають дві форми – окиснену Ind_ox та відновлену Ind_red, колір цих форм відрізняється:

Ind_ox + nē → Ind_red

Перехід індикатору з однієї форми в іншу та зміна його забарвлення відбувається при певному діапазоні значень величини редокс-потенціалу – інтервалу переходу індикатору. Перехід забарвлення індикатору спостерігається при рівних концентраціях окисненої та відновленої форм індикатору.

Редокс-індикатори, які зворотно змінюють свій колір в залежності від потенціалу системи, та найчастіше використовуються індикатори, наведені в таблиці 1:

Таблиця 1.

Індикатори методу окисновідновного титрування

Індикатор	Окиснена форма	Відновлена форма
дифеніламін	безкольорова	фіолетово-синя
фенілантранілова кислота	безкольорова	червоно-фіолетова
ферроїн	червона	синя
метиленовий синій	синьо-зелена	безбарвна

Вибір редокс-індикаторів здійснюють при порівнянні редокс-потенціалів системи та індикатору, які наведені в довідниках або за кривими титрування при умові, що інтервал переходу індикатору знаходиться в межах стрибка титрування.

5.2. Перманганатометрія

Перманганатометрія – метод, оснований на використанні окисних властивостей калій перманганату, для аналізу сполук, що мають відновні властивості.

Калій перманганат KMnO₄ – сильний окисник, речовина інтенсивного фіолетового забарвлення. Окисні властивості розчину залежать від рН середовища.

рН << 7 При окисненні в сильно-кислому середовищі MnO₄^- відновлюється до Mn²⁺ і малиновий колір розчину зникає:

MnO + 8H⁺ + 5ē F Mn²⁺ + 4H₂O = 1,51 В

М( KMnO₄) = 31,61 г/моль; f_екв=1/5

рН ≤ 7 В слабкокислому та нейтральному середовищах відновлення відбувається до MnO₂, який випадає у вигляді бурого осаду:

MnO + 4H⁺ + 3ē F MnО₂↓ + 2H₂O = 1,69 В

М( KMnO₄) = 52,68 г/моль; f_екв=1/3

рН ≥ 7 В нейтральному та слабколужному середовищі також утворюється MnO₂.

MnO + 2H₂О +3ē F MnО₂↓ + 4OН^- = 0,60 В

М( KMnO₄) = 52,68 г/моль; f_екв=1/3

Осад манган(IV) діоксиду заважає встановленню КТТ та може адсорбувати на своїй поверхні дослідну речовину.

рН > 7 У лужному середовищі Mn(VII) відновлюється до Mn(VI), який забарвлює розчин у зелений колір, що заважає встановленню КТТ.

MnO + ē F MnО = 0,56 В

М(KMnO₄) = 158,03 г/моль; f_екв=1

Таким чином, з урахуванням всього вищенаведеного можна зазначити, що перманганатометричне титрування необхідно проводити в сильнокислому середовищі.

Для створення необхідного рН середовища використовують сульфатну кислоту. Інші мінеральні кислоти застосовувати неможна.

Нітратна кислота також є сильним окисником, тому буде частково окиснювати дослідний відновник. Об’єм розчину KMnO₄ буде меншим, ніж потрібно за реакцією. Результат аналізу буде невірним.

Хлоридна кислота – це відновник і буде разом з дослідною речовиною окиснюватися розчином KMnO₄. Об’єм розчину KMnO₄ буде більший, ніж потрібно для окиснення дослідної речовини, що збільшує помилку аналізу.