Как сделать смешанный индикатор
Обновлено: 05.07.2024
При проведении химического процесса чрезвычайно важно бывает проследить за условиями протекания реакции или установить достижение ее окончания. Иногда это удается наблюдать по некоторым внешним признакам: прекращению выделения пузырьков газа, изменению окраски раствора, выпадению осадка или, наоборот, переходу в раствор одного из компонентов реакции и т. п. В большинстве же случаев для определения окончания реакции пользуются реактивами вспомогательного действия, так называемыми индикаторами, которые вводят обычно в анализируемый раствор в небольших количествах.
Индикаторами называются химические соединения, способные изменять окраску раствора в зависимости от условий среды, не влияя при этом непосредственно на испытуемый раствор и на направление реакции. Так, кислотно-щелочные индикаторы изменяют окраску в зависимости от pH среды; окислительно-восстановительные индикаторы — от потенциала среды; адсорбционные индикаторы — от степени адсорбции и т. д.
Особенно широко применяют индикаторы в аналитической практике для титриметрического анализа. Они служат также важнейшим инструментом для контроля технологических процессов в химической, металлургической, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности. В сельском хозяйстве при помощи индикаторов проводят анализ и классификацию почв, устанавливают характер удобрений и необходимое количество их для внесения в почву.
Различают кислотно-щелочные, флуоресцентные, окислительновосстановительные, адсорбционные и хемилюминесцентные индикаторы.
КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫЕ (PH) ИНДИКАТОРЫ
Как известно из теории электролитической диссоциации, растворенные в воде химические соединения диссоциируют на положительно заряженные ионы — катионы и отрицательно заряженные — анионы. Вода также диссоциирует в очень малой степени на ионы водорода, заряженные положительно, и ионы гидроксила, заряженные отрицательно:
Если концентрация водородных и гидроксильных ионов в растворе одинакова, то такие растворы нейтральны и pH = 7. При концентрации водородных ионов, соответствующей pH от 7 до 0, раствор кислый, если же концентрация гидроксильных ионов больше (pH = от 7 до 14), раствор щелочной.
Для измерения значения pH пользуются различными методами. Качественно же реакцию раствора можно определить с помощью специальных индикаторов, меняющих свою окраску в зависимости от концентрации водородных ионов. Такими индикаторами являются кислотно-щелочные индикаторы, которые реагируют на изменение pH среды.
Кислотно-щелочные индикаторы в подавляющем большинстве являются красителями или другими органическими соединениями, молекулы которых претерпевают структурные изменения в зависимости от реакции среды. Ими пользуются в титриметрическом анализе при реакциях нейтрализации, а также для колориметрического определения pH.
| Индикатор | Интервал pH перехода окраски | Изменение окраски |
|---|---|---|
| Метиловый фиолетовый | 0,13—3,2 | Желтая — фиолетовая |
| Тимоловый синий | 1,2-2,8 | Красная — желтая |
| Тропеолин 00 | 1,4-3,2 | Красная — желтая |
| - Динитрофенол | 2,4—4,0 | Бесцветная — желтая |
| Метиловый оранжевый | 3,1-4,4 | Красная — желтая |
| Нафтиловый красный | 4,0-5,0 | Красная — оранжевая |
| Метиловый красный | 4,2-6,2 | Красная — желтая |
| Бромтимоловый синий | 6,0—7,6 | Желтая — синяя |
| Феноловый красный | 6,8—8,4 | Желтая — красная |
| Метакрезоловый пурпуровый | 7,4—9,0 | Желтая — фиолетовая |
| Тимоловый синий | 8,0—9,6 | Желтая — синяя |
| Фенолфталеин | 8,2—10,0 | Бесцветная — красная |
| Тимолфталеин | 9,4—10,6 | Бесцветная — синяя |
| Ализариновый желтый Р | 10,0—12,0 | Бледно-желтая — красно-оранжевая |
| Тропеолин 0 | 11,0-13,0 | Желтая — срзнжевая |
| Малахитовый зеленый | 11,6-13,6 | Зеленовато-голубая — бесцветная |
Если необходимо повысить точность измерения pH, то пользуются смешанными индикаторами. Для этого подбирают два индикатора с близкими интервалами pH перехода окраски, имеющими в этом интервале дополнительные цвета. При помощи такого смешанного индикатора можно проводить определения с точностью до 0,2 единицы pH.
Широко пользуются также универсальными индикаторами, способными многократно изменять окраску в широком диапазоне значений pH. Хотя точность определения такими индикаторами не превышает 1,0 единицы pH, зато они позволяют вести определения в широком интервале pH: от 1,0 до 10,0. Универсальные индикаторы обычно представляют собой комбинацию из четырех — семи двухцветных или одноцветных индикаторов с различными интервалами pH перехода окраски, составленную таким образом, чтобы при изменении pH среды происходило заметное изменение окраски.
Например, выпускаемый промышленностью универсальный индикатор РКС — смесь семи индикаторов: бромкрезолового пурпурового, бромкрезолового зеленого, метилового оранжевого, тро-пеолина 00, фенолфталеина, тимолового синего и бромтимолового синего.
Этот индикатор в зависимости от pH имеет следующую окраску: при pH = 1 — малиновую, pH = 2 — розовато-оранжевую, pH =3 — оранжевую, pH = 4 — желто-оранжевую, pH =5 желтую, pH = 6 — зеленовато-желтую, pH = 7 — желто-зеленую,. РН = 8 — зеленую, pH = 9 — сине-зеленую, pH = 10 — серовато-синюю.
Индивидуальные, смешанные и универсальные кислотно-щелочные индикаторы обычно растворяют в этиловом спирте и по нескольку капель добавляют в испытуемый раствор. По изменению окраски раствора судят о значении pH. Кроме спирторастворимых индикаторов, выпускаются также водорастворимые формы, представляющие собой аммонийные или натриевые соли этих индикаторов.
Во многих случаях удобнее пользоваться не растворами индикаторов, а индикаторными бумажками. Последние готовят следующим образом: фильтровальную бумагу пропускают через стандартный раствор индикатора, отжимают бумагу от избыточного раствора, высушивают, разрезают на узкие полоски и брошюруют в книжечки. Для проведения испытания индикаторную бумажку опускают в испытуемый раствор или одну каплю раствора помещают на полоску индикаторной бумажки и наблюдают изменение ее окраски.
ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
Некоторые химические соединения при воздействии на них ультрафиолетовых лучей обладают способностью при определенном значении pH вызывать флуоресценцию раствора или изменять ее цвет или оттенок.
Этим свойством пользуются для кислотно-щелочного титрования масел, мутных и сильно окрашенных растворов, поскольку обычные индикаторы для этих целей непригодны.
Работу с флуоресцентными индикаторами проводят при освещении исследуемого раствора ультрафиолетовым светом.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
Окислительно-восстановительные индикаторы — химические соединения, изменяющие окраску раствора в зависимости от значения окислительно-восстановительного потенциала. Они применяются в титриметрических методах анализа, а также в биологических исследованиях для колориметрического определения окислительно-восстановительного потенциала.
| Индикатор | Нормальный окислительно-восстановительный потенциал (при рН=7), В | Окраска раствора | |
| окислительная форма | восстановленная форма | ||
| Нейтральный красный | —0,330 | Красно-фиолетовая | Бесцветная |
| Сафранин Т | —0,289 | Коричневая | Бесцветная |
| Индигомоносульфонат калия | —0,160 | Синяя | Бесцветная |
| Индигодисульфонат калия | —0,125 | Синяя | Бесцветная |
| Индиготрисульфонат калия | —0,081 | Синяя | Бесцветная |
| Инднготетрасульфонат калия | —0,046 | Синяя | Бесцветная |
| Толуидиновый голубой | +0,007 | Синяя | Бесцветная |
| Тнонин | +0,06 | Фиолетовая | Бесцветная |
| о-Крезолиндофенолят натрия | +0,195 | Красновато-синяя | Бесцветная |
| 2,6-Днхлорфенолиндофенолят натрия | +0,217 | Красновато-синяя | Бесцветная |
| м-Бромфенолиндофенолят натрия | +0,248 | Красновато-синяя | Бесцветная |
| Дифеинлбензидин | +0,76 (кислый раствор) | Фиолетовая | Бесцветная |
АДСОРБЦИОННЫЕ ИНДИКАТОРЫ
Адсорбционные индикаторы — вещества, в присутствии которых происходит изменение цвета осадка, образующегося при титровании методом осаждения. Изменять цвет осадка при определенном значении pH способны многие кислотно-щелочные индикаторы, некоторые красители и другие химические соединения, что делает их пригодными для использования в качестве адсорбционных индикаторов.
| Индикатор | Определяемый ион | Ион осадитель | Изменение окраски |
| Ализариновый красный С | Желтая — розово-красная | ||
| Бромфеноловый синий | Желтая — зеленая | ||
| Сиреневая — желтая | |||
| Фиолетовая — сине-зеленая | |||
| Дифенилкарбазид | , , | Бесцветная — фиолетовая | |
| Конго красный | , , | Красная — синяя | |
| Синяя — красная | |||
| Флуоресцеин | , | Желто-зеленая — розовая | |
| Эозин | , | Желто-красная — красно фиолетовая | |
| Эритрозин | Красно-желтая — темно красная |
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
К этой группе индикаторов относятся вещества, способные при определенных значениях pH высвечивать видимым светом. Хемилюминесцентными индикаторами удобно пользоваться при работе с темными жидкостями, поскольку в данном случае в конечной точке титрования возникает свечение.
Ученица собрала основные сведения по индикаторам. Рассмотрела вопрос об их самостоятельном изготовлении и использовании в быту.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| referat_po_khimii.docx | 83.39 КБ |
Предварительный просмотр:
МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ - ТЕРЕНГУЛЬСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
Выполнила: ученица 11 класса
Проверила: учитель химии
Ирина Владимировна Незнахина
3. Глава 2. Химические индикаторы………………..………………………………..5
4. Глава 3. Природные индикаторы……….………………………………………. 13
5. Глава 4. Биохимическая роль индикаторов.……………………………………..14
7. Библиографический список…………………………………………………….16
При изучении кислот и оснований на уроках химии я узнала, что при добавлении того или иного индикатора в кислотную, основную или щелочную среду, некоторые растворы меняют свою окраску и свойства, а некоторые остаются неизменными.
Меня заинтересовал вопрос: как и какие индикаторы ведут себя в кислотной и щелочной среде?
Цель работы: Изучить действие химических и природных индикаторов в различных средах.
• Изучить литературные источники и источники интернет-ресурсов.
• Сделать определенные выводы по изучению и применению индикаторов в быту и природе.
• Расширить свои знания по изучению индикаторов.
Глава 1. Индикаторы
Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакции, главным образом конечной точки титрования.
Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.
По обратимости возникновения или исчезновения внешнего эффекта реакции различают обратимые и необратимые индикаторы. Обратимые индикаторы - это соединения, способные существовать в двух или более формах, причем переход одной формы в другую обратим. Большинство известных индикаторов относятся к этому типу. Например, индикатор метиловый оранжевый окрашен в желтый цвет в щелочной среде, а в кислой - в красный. Необратимые индикаторы - это соединения, которые разрушаются при введении избытка реагента и окраска которых не восстанавливается добавлением анализируемого раствора. Тот же метиловый оранжевый может быть примером необратимого индикатора в окислительно-восстановительных реакциях.
Глава 2.Химические индикаторы
Индикаторы химические, вещества, введение которых в анализируемый раствор позволяет установить конец химической реакции или концентрацию водородных ионов по легко заметному признаку. И. х. используют главным образом в титриметрическом анализе для установления точки эквивалентности (конечной точки титрования). В присутствии И. х. в этой точке (или вблизи от неё) могут наблюдаться изменение цвета, появление или исчезновение мутности, свечение и т. д., обусловленные изменением определённого свойства исследуемого раствора. И. х. делят обычно на 5 групп: кислотно-основные; окислительно-восстановительные; комплексонометрические; адсорбционные; хемилюминесцентные.
Рассмотрим определения некоторых групп индикаторов.
Адсорбционные индикаторы - вещества, способные адсорбироваться на поверхности
осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминесценции.
Изотопные индикаторы - вещества, имеющие в своем составе химический элемент с изотопным составом, отличающимся от природного.
Комплексонометрические индикаторы - вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексы, по цвету отличающиеся от самих индикаторов.
Люминесцентные индикаторы - вещества, способные люминесцировать или тушить люминесценцию при изменении концентрации ионов водорода в растворе.
Окислительно - восстановительные индикаторы - вещества, способные изменять окраску в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала раствора.
Кислотно – основные индикаторы - растворимые органические соединения, которые меняют свой цвет или люминесценцию в зависимости от концентрации ионов Н+ (рН среды). Такие индикаторы резко изменяют свой цвет в достаточно узких границах рН [7].
Универсальные индикаторы – это смесь нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН.
pH - водородный показатель. Это понятие, ввёл датский химик Сёренсен для точной числовой характеристики среды раствора и предложил математическое выражение для его определения:
Характер среды имеет большое значение в химических и биологических процессах, в зависимости от типа среды эти процессы могут протекать с различными скоростями и в разных направлениях. Поэтому во многих случаях важно как можно более точно определять среду раствора. Существует нейтральная среда – рН = 7, рН 7 – щелочная [5]. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.
2.1. Кислотно-основные индикаторы
Кислотно-основные индикаторы применяется для установления конца реакции между кислотами и основаниями, или других реакций, если в них участвуют ионы Н+, а также для колориметрического определения рН водных растворов. Причина изменения цвета индикатора в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп. Наиболее важные кислотно – основные индикаторы приведены в таблице (приложение 1).
В 1663 году был открыт лакмус – водный настой лишайника, растущего на скалах Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим, Бойль на пробу добавил несколько капель настоя лакмуса к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом.
Вероятно, самым древним кислотно-основным индикатором является лакмус . Лакмус был известен уже в Древнем Египте и Древнем Риме. Лакмус (отгол. lakmoes) - красящее вещество, добываемое из некоторых видов лишайников. Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь. Его основными компонентами являются: азолитмин (C9H10NO5) и эритролитмин (С13H22O6). Лакмус в древности использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем, рецепт его приготовления был утерян. В 1640 ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим.
В 1667 году знаменитый химик и физик Роберт Бойль предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника – лакмуса, а также отварами фиалок и васильков, и таким образом положил начало применению индикаторной (лакмусовой) бумаги.
Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Однако из-за субъективности определения цвета и невысокой точности индикаторы pH не всегда удобны; поэтому для точного измерения pH используют pH-метры с цифровой индикацией.
Кислотно-основные индикаторы, существующие в двух формах, в зависимости от рН раствора. Чаще обе формы различаются по окраске, это так называемые двуцветные индикаторы (лакмус, метиловый красный, метиловый оранжевый, тимолфталеин и др.). Реже применяют одноцветные индикаторы, у которых окрашена только одна форма, как у фенолфталеина (бесцветный в кислой среде, а при рН 9 - малиновый).
Универсальная индикаторная бумага
Фенолфталеин, который применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии.
2.2. Смешанные индикаторы
Смешанный индикатор - это смесь двух разных индикаторов или смесь, состоящая из индикатора и нейтрального красителя, окраска которого не изменяется при разных рН (например, метиловый оранжевый с индиго-кармином). Смешанные индикаторы применяют, чтобы сделать переход окраски более контрастным.
Индикаторы кислотно-основного титрования — слабые органические кислоты (или слабые основания), у которых недиссоцииро- ванные молекулы и образуемые ими ионы имеют различную окраску. Поэтому они носят общее название кислотно-основных индикаторов. Индикаторы, обладающие свойством присоединять протоны, называют основными индикаторами и обозначают IndOH, где Ind — катион индикатора. Такие индикаторы диссоциируют по схеме
Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны, называют кислотными индикаторами и обозначают НInd. Молекула такого индикатора играет роль донора протона, т. е. дает при диссоциации катион Н + и анион Ind~. Существуют одноцветные (например, фенолфталеин) и двухцветные (например, метиловый оранжевый) индикаторы.
Кислотно-основные индикаторы должны отвечать следующим основным требованиям:
- — окраска индикатора должна быть интенсивной и различаться в кислой и щелочной среде;
- — изменение окраски должно быть быстрым, четким и обратимым;
- — окраска индикатора должна меняться в узком интервале изменения pH раствора;
- — индикатор должен быть чувствительным и менять свою окраску в присутствии минимального избытка кислоты или щелочи;
- — индикатор должен быть стабильным, не разлагаться в водном растворе и на воздухе.
Для объяснения природы изменения окраски кислотно-основных индикаторов предложены различные теории: ионная, хромофорная, ионно-хромофорная.
Ионная теория была предложена В. Оствальдом (1S53—1932). Согласно ей нейтральная и ионизированная формы индикатора обладают различной окраской. Например, индикатор — слабая кислота Hind. В водном растворе индикатора устанавливается равновесие:
При увеличении концентрации ионов водорода (понижение pH раствора) равновесие диссоциации индикатора будет смещаться влево — в сторону молекулярной формы индикатора, концентрация которой будет повышаться и при определенном значении pH будет преобладать в растворе, придав ему красный цвет. Напротив, при уменьшении концентрации ионов водорода (повышении pH), т. е. при добавлении щелочи к раствору, равновесие диссоциации индикатора будет смещаться вправо — в сторону ионизированной формы индикатора (/nd _ ), концентрация ее будет повышаться по мере увеличения pH и при определенном значении pH раствор окрасится в синий цвет — ионизированная форма индикатора будет преобладать в растворе. В табл. 17.1 указана окраска недиссоциированных молекул и ионов некоторых индикаторов.
Таблица 17.1
Окраска некоторых индикаторов
Окраска недиссоциированных молекул
Если упрощенно обозначить молекулы фенолфталеина через Hind, а анионы его — через Ind~, то уравнение диссоциации будет иметь вид
При добавлении к раствору, содержащему фенолфталеин, немного щелочи введенные ионы ОН- станут связывать протоны с образованием малодиссоциирующих молекул воды. При этом равновесие диссоциации индикатора сместится вправо и накопление анионов Indr вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет.
Ионная теория обладает рядом недостатков: она не объясняет механизм и кинетику процесса изменения окраски индикаторов; не учитывает строения их молекул и др.
Хромофорная теория кислотно-основных индикаторов объясняет наличие окраски присутствием в молекулах индикаторов хромофорных групп (хромофоров). Хромофоры (носители цветности), т. е. особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами электронов:
Последняя группировка атомов называется хиноидной. При изменении pH раствора или при диссоциации хромофоры могут перегруппировываться. Перемена окраски индикаторов, согласно хромофорной теории, — это результат изменений в их внутреннем строении. У одноцветных индикаторов это связано с появлением или исчезновением хромофоров. У двухцветных индикаторов эти изменения обусловлены превращением одних хромофоров в другие.
Типичный одноцветный индикатор—фенолфталеин. При pH 4,4 желтую окраску. Объясняется это тем, что азот азотгруппы индикатора обладает свойством присоединять катион Н + кислоты и индикатор превращается в ион красного цвета. Таким образом, при действии кислот наблюдается переход желтой окраски метилового оранжевого в красную, а при действии оснований происходит обратное превращение. Иначе говоря, кислотно-основные индикаторы могут существовать в двух взаимопереходящих (таутомерных) формах, имеющих различную окраску.
Хромофорная теория объясняет наличие окраски, но не объясняет причины таутомерных превращений и изменения окраски индикатора при изменении pH раствора, а также того факта, что окраска некоторых индикаторов может меняться мгновенно, по типу ионных реакций.
Ионно-хромофорная теория объединяет представления ионной и хромофорной теорий. Согласно этой теории кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые кислоты и основания, причем молекула индикатора и ионная форма индикатора содержат разные хромофоры. Переход из одной формы в другую происходит под действием ионов Н + и ОН- поскольку одна из форм индикатора является слабой органической кислотой или слабым основанием. На окраску индикаторов влияет также присутствие в соединениях других группировок, называемых ауксохро- мами. К последним относят группы —ОН, —NH2 и их производные, содержащие те или иные радикалы, например группы —ОСН3, —N(CH3)2 и т. п. В противоположность хромофорам ауксохромы сами не сообщают окраску индикаторам, но обладают свойством усиливать действие хромофоров, повышая интенсивность вызываемой ими окраски.
В растворах кислотно-основных индикаторов одновременно происходят равновесные процессы диссоциации молекул и внутримолекулярных перегруппировок одних форм индикаторов в другие, отличающихся по своему строению. Таким образом, изменение цвета индикатора в результате присоединения ионов водорода при действии кислот или отнятия ионов Н+ при действии оснований сопряжено со смещением ионных равновесий индикатора, связанных с изменением его структуры. Свойство молекул различных индикаторов диссоциировать в нейтральной среде характеризуют константами диссоциации. Например, у метилового оранжевого Кд = 1СИ, у лакмуса Ка = 10~ 8 , а у фенолфталеина Кд = lCh 9 . Следовательно, фенолфталеин является наиболее слабой органической кислотой из этих индикаторов.
Прибавление к любому раствору кислоты или щелочи влечет за собой изменение концентрации ионов Н+ в нем, а следовательно, и pH. Перемена окраски у индикаторов также связана с изменением pH раствора. Однако каждый индикатор изменяет окраску только в определенном, характерном для него интервале значений pH. Так, если к раствору кислоты прибавить несколько капель фенолфталеина и постепенно нейтрализовать кислоту щелочью, то концентрация ионов Н+ станет постепенно уменьшаться, а pH раствора расти. Но индикатор останется бесцветным, как и до прибавления щелочи. Даже когда вся кислота будет нейтрализована и pH станет несколько больше 7, окраска раствора еще не изменится. Малиновое окрашивание фенолфталеина появится лишь при pH 9. По мере дальнейшего прибавления щелочи интенсивность окраски раствора будет увеличиваться, но только до pH 10. После этого окраска индикатора перестанет изменяться (рис. 17.1). Таким образом, интенсивность окраски фенолфталеина меняется в интервале pH от 8 до 10.
Интервал значений pH, в пределах которого индикатор изменяет свою окраску, называют областью перехода индикатора. Область перехода метилового оранжевого (см. рис. 17.1) находится в пределах pH от 4,4 до 3,1. Внутри этого интервала окраска индикатора переходит из желтой в розовую. При pH > 4,4 он сохраняет желтую окраску, а при pH 4 чувствительны к С02. На индикаторы сильно влияет присутствие веществ, состоящих из макромолекул, например белков, образующих коллоидные системы. Во-первых, наблюдается взаимодействие кислотных и основных групп белков и индикаторов, во-вторых, индикаторы адсорбируются на поверхности коллоидных частиц (индикаторы- основания — на отрицательно заряженных, а индикаторы-кислоты — на положительно заряженных). Погрешность за счет присутствия коллоидных систем называют белковой ошибкой титрования.
В табл. 17.2 приведены значения показателей титрования кислотноосновных индикаторов.
Следовательно, титрование с фенолфталеином заканчивают, когда раствор имеет щелочную реакцию, с метиловым оранжевым и метиловым красным — при кислой среде раствора. Таким образом, титрование с различными индикаторами прекращают при разных значениях pH, обычно не совпадающих с точкой нейтральности.
В реакции нейтрализации при достижении точки эквивалентности происходит изменение значения рН раствора. Поэтому для фиксирования точки эквивалентности используют вещества – индикаторы, окраска которых меняется в зависимости от изменения рН. Наиболее часто используемые индикаторы приведены в таблице 3.1.
↑ Таблица 3.1 Характеристики перехода кислотно-основных индикаторов
↑ Изменение окраски
Приготовление растворов индикаторов. Метиловый оранжевый (0,1% в воде): 0,01 г красителя растворяют в 10 мл воды; применяют в количестве 3-4 капель на 25 мл титруемого раствора.
Метиловый красный (0,2% в 60% этаноле): 0,02 г красителя растворяют в 10 мл 60% этанола; применяют в количестве 2-3 капель.
Фенолфталеин (1% в 60% этаноле): 0,1 г красителя растворяют в 10 мл 60 % этанола; применяют в количестве 2 капель.
Бромтимоловый синий (0,1% в 20% этаноле). 0,01 г красителя растворяют в 10 мл 20% этанола.
Смешанные индикаторы. В некоторых случаях вместо одного индикатора лучше применять смесь двух индикаторов. Примером служит индикатор Ташира, представляющий собой смесь метилового красного (0,1 % в воде) и метиленового синего (0,1% в этаноле). При значениях рН раствора, меньших 4,0, цвет этого индикатора фиолетовый, а при значениях, больших 6,0 - зеленый.
↑ Техника титрования
Титрование производится в конических колбах. Размер колбы подбирается так, чтобы общий объем жидкости в конце титрования не превышал половину объема колбы. Сам процесс титрования состоит в прибавлении титранта из бюретки к анализируемому раствору, находящемуся в колбе. Раствор из бюретки прибавляют до тех пор, пока количество прибавленного вещества не будет эквивалентно количеству вещества, находящемуся в колбе. Этот момент называется конечной точкой титрования (КТТ).
Рис. 3.3. Положение колбы при титровании.
Перед началом титрования заполняют бюретку раствором и доводят уровень жидкости до нулевой черты. В коническую колбу помещают точный объем анализируемого раствора, и добавляют нужное количество индикатора. Затем проверяют правильность установки уровня жидкости в бюретке на нулевое деление. Это надо делать обязательно перед самым началом титрования.
Подставляют колбу с титруемым раствором под бюретку. Правильное положение при титровании показано на рис. 3.3. Под колбу кладут лист белой бумаги, чтобы точнее заметить момент изменения цвета раствора. Колбу держат в правой руке, а левой открывают и закрывают кран, выпуская жидкость из бюретки.
При титровании раствор должен вытекать по каплям, сначала быстро, а вблизи конечной точки очень медленно. Во время титрования раствор в колбе следует все время перемешивать вращательными движениями.
Когда изменение окраски раствора покажет, что наступил конец титрования, прекращают прибавление раствора и определяют объем рабочего раствора, затраченного на титрование по показаниям бюретки .
Если при титровании нельзя сказать с уверенностью, что достигнута конечная точка, то следует записать показания бюретки, прибавить еще одну каплю раствора и наблюдать, происходит ли изменение в окраске титруемого раствора.
Записывают результаты титрования с точностью до второго десятичного знака, например: 10,53 мл; 11,20 мл; 9,00 мл.
Необходимо брать такое количество анализируемого раствора, чтобы объем рабочего раствора, затраченного на титрование, составлял не менее 1/3 объема бюретки. Наиболее точные результаты получаются в том случае, когда при титровании из бюретки вместимостью 25 мл прибавляют от 10 до 20 мл рабочего раствора, а из бюретки вместимостью 50 мл—от 20 до 40 мл рабочего раствора.
Чтобы убедиться в правильности результатов титрования проводят параллельное определение. Для этого в другую коническую колбу помещают такое же количество титруемого раствора, наполняют бюретку рабочим раствором и повторяют титрование. Если результаты двух определений расходятся не более чем на 0,1 мл для бюреток вместимостью 25 или 50 мл, то их можно считать правильными. В случае расхождения полученных результатов титрование повторяют. В ответственных случаях проводят 3 параллельных определения. Для расчета берут среднее арифметическое полученных результатов.
Вычисление результатов по методу отдельных навесок. В этом случае взвешивают на аналитических весах точную навеску m ( A ) вещества А, переносят ее в колбу для титрования, растворяют, прибавляя в колбу некоторое количество растворителя, и тируют полученный раствор.
Читайте также: