Интервал перехода индикаторов, показатель индикатора рК, показатель титрования рТ

Изменение окраски раствора индикатора при титровании свя­зано с увеличением или уменьшением концентрации ионов Н⁺ и ОН^-, а следовательно, переход цвета полностью зависит от величины рН титруемого раствора.

Так, если к раствору гидроксида (NaOH, КОН) добавить 2—3 капли индикатора метилового оранжевого, то жидкость окрасится в желтый цвет. При добавлении к этому раствору кислоты рН его будет уменьшаться, и, как показывает опыт, при рН = 3,1 окраска будет интенсивно розовой. Наоборот, если к розовому раствору прибавлять раствор щелочи (гидроксида NaOH, КОН), то при рН = 4,4 титруемый образец снова приобретает желтый цвет.

На основании этого опыта можно отметить, что конец реакции нейтрализации лежит неточно в точке эквивалентности, а в интер­вале рН = 3,1 до 4,4. При проведении этой же реакции насыщения в присутствии такого индикатора, как фенолфталеин, зона перехо­да будет находиться между рН = 8,0-10,0, После того как вели­чина рН достигнет 10, изменения окраски уже не будет, сколь­ко бы гидроксида натрия ни добавлялось. Следовательно, интервал между двумя значениями рН, в котором будет происходить посте­пенное изменение цвета индикатора, и будет являться зоной пере­хода, или интервалом (перехода окраски индикатора). К этому определению интервала действия индикатора можно прийти и дру­гим путем.

Если последний опыт рассмотреть с точки зрения ионно-хромофорной теории, то для фенолфталеина будут иметь место два равновесных состояния:

равновесие перехода одной таутомерной формы в другую, в данном случае бензольной в хиноидную:

где К_равн — константа равновесия.

В свою очередь Hind" будет за счет диссоциации давать уже дру­гое уравнение равновесия.

Hind" ↔ Н⁺ + Ind^-, тогда:

Перемножив почленно уравнения 1-е и 2-е и сократив на общий множитель Hind", получим:

Поскольку К или (К_равн · К_дис) — кажущаяся степень ионизации индикатора, a [Ind^-] - концентрация щелочной формы С_щ.ф; [Hind' ] - концентрация кислотной формы С _к.ф. мы можем напи­сать:

где рК будет являться показателем индикатора.

Основное уравнение ионно-хромофорной теории индикаторов показывает также, что изменение величины рН связано со значением дроби:

С _к.ф

С _щ.ф

которая показывает соотношение между кислотной и щелочной формами индикатора.

Не всякое добавление раствора щелочи или кислоты к раство­ру анализируемого вещества будет вызывать заметное изменение окраски, хотя величина рН и будет увеличиваться или уменьшать­ся. Возможность глаза воспринимать изменение цвета раствора весьма ограничена, поэтому только при довольно значительном изменении соотношения между кислотной и щелочной формами мы замечаем перемену окраски раствора. Чаще всего это изменение цвета делается заметным, если выражение

На основании этих данных можно прийти к выводу, что интервал перехода индикатора колеблется от рK + 1 до рК- 1, т.е. рН»рК ± 1. Для примера с фенолфталеином эта формула дает полное совпадение, так как интервал перехода его находится от 8-10.

В процессе титрования добавление рабочего раствора прово­дят до четкого изменения окраски раствора, которое можно наблю­дать визуально. Если, например, титруют сильной кислотой рас­твор сильной щелочи, то в присутствии метилового оранжевого окраска продолжительное время будет оставаться желтой, хотя ве­личина рН будет постепенно уменьшаться. Окраска станет желто-оранжевой тогда, когда рН титруемого раствора достигнет 4,4; четко оранжевой она станет при рН, равном 4,0.

Величину рН, при которой заканчивают титрование с данным индикатором, обозначают через рТ и называют показателем титро­вания. Значение рТ для некоторых индикаторов:

метиловый оранжевый = 4,0 лакмус = 7,0

метиловый красный = 5,5 фенолфталеин = 9,0.

Дата добавления: 2015-06-30