Требования к индикаторам кислотно-основного титрования

Методы установления конечной точки титрования

Типы кислотно-основного титрования

1) Алкалиметрическое титрование или алкалиметрия. Метод определения сильных и слабых кислот, кислых солей, солей слабых оснований путём титрования стандартным раствором сильного основания.

2) Ацидиметрическое титрование или ацидиметрия. Метод определения сильных и слабых оснований, основных солей, солей слабых кислот путём титрования стандартным раствором сильной кислоты.

При кислотно-основном титровании в водных растворах протекает реакция нейтрализации.

Кислотно-основное титрование поэтому называют также методом нейтрализации. Титрантами метода являются растворы сильных кислот и оснований (см. Таблицу). Эти вещества не соответствуют требованиям, предъявляемым к стандартным веществам, поэтому концентрацию титранта устанавливают стандартизацией их растворов. В качестве первичных стандартов чаще всего используют безводный карбонат натрия, буру и другие.

Конечную точку титрования устанавливают, используя визуальные (титрование с индикатором) и инструментальные (потенциометрические, фотометрические, амперометрические и др.) методы. Цветные индикаторы в кислотно-основном титровании – это слабые органические кислоты и основания, протонированные и непротонированные формы которых различаются по структуре и окраске. Существуют и одноцветные индикаторы, например, фенолфталеин. При визуальном методе фиксации конечной точки титрования прибавление титранта к титруемому раствору прекращают, при резком изменении цвета индикатора, введённого в титруемый раствор.

Индикаторы кислотно-основного титрования должны отвечать следующим требованиям:

1) Окраска индикатора должна быть интенсивной даже при введении небольшого количества вещества и различаться в кислой и щёлочной среде.

2) Изменение окраски должно быть быстрым, чётким и обратимым.

3) Окраска индикатора должна изменяться в узком интервале рН раствора.

4) Индикатор должен изменять свою окраску в присутствии минимального избытка кислоты и щёлочи.

5) Индикатор должен быть стабильным и не разлагаться на воздухе и в растворе.

Ионно-хромофорная теория индикаторов. Индикаторы это органические соединения различных классов, содержащие в своём составе хромофорные группировки, такие как N=N, =C=S, N=O, хиноидные структуры и другие, которые и придают соединениям определённую окраску. Окраска соединения изменяется или усиливается в присутствии в соединениях ауксохромных групп (амина, гидрокси-, COOH, SO₃H, AsO₃H₂). В растворах индикаторы присутствуют в различных таутомерных формах, находящихся в состоянии равновесия.

При увеличении кислотности среды равновесие смещается влево в сторону недиссоциированной формы индикатора. При увеличении концентрации гидроксид-анионов равновесие смещается вправо в сторону диссоциированной формы. Например лакмус в кислотной среде при рН < 7 окрашен в красный цвет, а при рН>7 в синий цвет, см. Таблицу. Константа кислотности индикатора равняется

Человеческий глаз воспринимает окраску одной из форм при определённой её концентрации в растворе. Для двухцветного индикатора присутствие одной из форм заметно, если концентрация этой формы в десять раз превышает концентрацию другой формы. Например, глаз замечает диссоциированную форму при соотношении 10: 1

, а недиссоциированную при 1: 10.

Тогда в интервале рН от рКа – до (рКа + глаз будет видеть смешанную окраску обеих форм, а за пределами этого интервала – чистую окраску одной из форм. Этот интервал называют интервалом перехода окраски индикатора:

Вводим обозначение рТ= рК_а , эту величину называют показателем титрования индикатора. Получаем выражение для интервала перехода окраски индикатора

рТ= рКа ±1

Таблица 1 Величины pK_a (при ионной силе около 0), pT и интервал перехода некоторых кислотно-основных индикаторов

Индикатор	pKa	pT	Интервал перехода	Изменение окраски
Тимоловый синий	1,65	2,0	1,2 – 2,8	красная – жёлтая
Метиловый жёлтый	3,1	3,0	2,9 – 4,0	красная – жёлтая
Метиловый оранжевый	3,5	4,0	3,2 – 4,4	красная – жёлтая
Бромкрезоловый зелёный	4,9	4,5	3,8 – 5,4	жёлтая – синяя
Метиловый красный	5,0	5,5	4,2 – 6,2	красная – жёлтая
Бромкрезоловый пурпурный	6,4	6,0	5,2 – 6,8	жёлтая – фиолетовая
Бромтимоловый синий	7,3	7,0	6,0 – 7,6	жёлтая –синяя
Феноловый красный	8,0	7,5	6,8 – 8,4	жёлтая – красная
Тимоловый синий	9,2	8,5	8,0 – 9,6	жёлтая – красная
Фенолфталеин	9,5	9,0	8,2 – 10,0	бесцветная –красная
Тимолфталеин	9,6	10,0	9,4 – 10,6	бесцветная – синяя
Ализариновый Жёлтый	10,1	11,0	9,7 – 10,8	жёлтая – фиолетовая

Если известна константа кислотной диссоциации индикатора, то можно оценить интервал изменения окраски индикатора.

рТ является фактически серединой области перехода окраски индикатора. Это значение отождествляется фактически с конечной точкой титрования. Выбирают индикатор для титрования так, чтобы область перехода окраски индикатора входила в скачок титрования. В Таблице даны наиболее часто использованные кислотно-основные индикаторы и их интервалы перехода.

Дата добавления: 2014-12-26