Індикатори

Зміст

Кислотно-основні індикатори.

Криві титрування і вибір індикатора.

Приклади кількісного визначення методом нейтралізації.

Методи окисно-відновного титрування ( оксидиметрія).

Осаджувальне титрування.

Методи аргентометричного визначення галогенів.

Комплексонометрія.

Суть методу комплексонометрії.

Приклади застосування комплексонометрії.

Потенціометричне титрування.

Контрольні запитання.

Кислотно-основні індикатори

Для встановлення точки еквівалентності в методі нейтралізації використо-вують кислотно-основні індикатори, які за своєю природою є слабкими орга-нічними кислотами або основами.

Згідно з теорією йонних забарвлень Оствальда, недисоційовані молекули індикатора та відповідні їм йони мають різне забарвлення. Наприклад, для індикатора кислотної природи (Hind) у водному розчині існує рівновага

Яку описують константою дисоціації індикатора

або

(1)

У разі зміни концентрації гідроген-іонів відбувається зміщення рівноваги, що призводить до збільшення концентрації однієї з форм індикатора і одночас-ного зменшення іншої. При високій концентрації йонів Гідроген 7 (в кислот-ному розчині) переважає молекулярна форма індикатора (HInd), яка визначає

забарвлення розчину. У лужному середовищі, навпаки, переважає дисоційова-на форма індикатора (Ind), яка зумовлює інше забарвлення розчину.

При певному співвідношенні концентрацій дисоційованої та асоційованої форм індикатора розчин може набувати перехідного забарвлення. Людське око має обмежену здатність сприймати кольори і зазвичай не розрізняє забарвлен-ня однієї з форм індикатора, якщо концентрація її в 10 разів менша, ніж кон-центрація іншої форми. Тому зміна забарвлення будь-якого індикатора стає помітною не за будь-якого значення рН. а лише в межах певної ділянки зна-чень рН. яку називаюсь інтервалом переходу забарвлення індикатора. Вико-риставши рівняння (l), можна обчислити величину інтервалу переходу за-барвлення індикатора

Слід зазначити, що механізм зміни забарвлення індикаторів набага-то складніший і не може бути пояснений лише процесами дисоціацій. Сучас-на хромофорна теорія пов'язує зміну забарвлення зі зміною структури мо-лекули індикатора. Згідно з цією теорією, виникнення забарвлення сполуки пов'язане з наявністю в її молекулі так званих хромофорних груп, до яких на-лежать азогрупа —N=N—, нітрогрупа , нітрозогрупа —NO, хіноїдна група та ін., а також ауксохромних груп, які посилюють забарвлен-ня сполуки, наприклад нітро- і гідроксингрупи.

Приєднання або відщеплення протона спричинює перебудову структури молекули індикатора, що призводить до виникнення нового хромофора або руйнування існуючого і, відповідно, до зміни забарвлення індикатора. Напри-клад, у разі застосування фенолфталеїну в лужному розчині (рН > 8) відбува-ється утворення хіноїдної структури, яка має малинове забарвлення:

У разі використання індикатора метилового оранжевого при рН > 3.1 почи-нає відбуватися перетворення азогрупи, яка зумовлює червоне забарвлення Індикатора, на хіноїдну структуру жовтого кольору

Характеристики деяких кислотно-основних індикаторів наведені в табл. 3

Таблиця 3.Характеристики кислотно-основних індикаторів.

Індикатор | Інтервал переходу забарвлення (забарвлення індикатора) |

Забарвлення при

Тропеолін 00

Метиловий

оранжевий

Метиловий

червоний

Нейтральний

червоний

Фенолфталеїн

Алізариновий

жовтий |

| 2,2

3,75

5,0

7,0

10,7

12,0 |

1,4(ч.)--- 3,2(ж.)

3,0(р.)---4,4(ж.)

4,2(ч.)---6,2(ж.)

6,8(ч.)---8,0(ж.)

8,2(б.)---10,0(м.)

11,0(ж.)---13,0(буз.) |

Оранжеве

Оранжеве

Оранжеве

Оранжеве

Рожеве

Лілове

Примітка: ч.—червоне; ж.—жовте; р.—рожеве; б.—безбарвне; м.--малинове; буз.—бузкове.

Величина інтервалу переходу забарвлення індикатора залежить від темпе-ратури, що пов'язано зі зміною значення константи дисоціації індикатора та йонного добутку води Kw. Наприклад, інтервал переходу метилового оранжевого за кімнатної температури перебуває з межах рН – 3,1—4,4, а за температури ---рН=2,5---3,7.

Забарвлення розчину за наявності індикатора залежить також від концент-рації індикатора. Чим вища концентрація індикатора, тим інтенсивніше забарв-лення розчину. Тому для запобігання можливим помилкам рекомендують до-бавляти незначну кількість розчинів індикатора (1-—-2 краплі).

Для правильного добору індикатора під час аналізу методом нейтралізації недостатньо знати інтервал переходу забарвлення індикатора, потрібні також дані про зміну рН розчину в процесі титрування.. Це питання вирішують за до-помогою кривих титрування.

Криві титрування і вибір індикатора

У процесі кислотно-основного титрування відбувається постійна зміна рН розчину. Якщо залежність рН середовища від вмісту кислоти чи лугу в розчині зобразити графічно, то одержимо криву титрування. Залежно від сили кислоти або основи, яку титрують, можна виділити два типи кривих титрування:

1) крива титрування сильної кислоти (основи) сильною основою (кислотою);

2) крива титрування слабкої кислоти (основи) сильною основою (кис-лотою).

Розглянемо випадок титрування 50 0,1М розчину сильної кисло-ти НСІ 0,1М розчином лугу НаОН. До початку титрування у вихідному роз-чині кислоти концентрація гідроген-іонів дорівнює 0,1 моль/л, а рН ньо-го розчину становить 1. При поступовому добавлянні робочого розчину лугу відбувається зменшення концентрації гідроген-іонів відповідно , збільшення рН розчину (табл. 4). Відклавши на осі абсцис одержані зна-чення рН, а на осі ординат — об’єм титранту , дістанемо криву титрування (рис.5).

На початку титрування рН розчину збільшується дуже повільно, але біля точки еквівалентності (т.е.) відбувається різке збільшення рН розчину від З до 11. Таку різку зміну величини рН у процесі титрування називають стриб-ком титрування. Середина стрибка титрування відповідає тачці еквівалент-ності і у разі взаємодії сильної кислоти з лугом вона збігається з точкою нейтральності (рН = 7). Після стрибка титрування рН розчину починає знову змінюватися дуже повільно.

Криву титрування сильної основи сильною кислотою наведено на рис.6. Вона починається в лужному середовищі, стрибок титрування знаходиться в інтервалі рН=11-3, а точка еквівалентності — при рН = 7.

Таблиця4. Зміна концентрації йонів Н* і значення рН при титруванні 50 см3 0,1М розчину

хлоридної кислоти.

Об’єм 0,1 М

Розчину

Na O H , |

Концентрація |

рН | Об’єм 0,1 М розчину

Na O N,

|

Концентрація

|

рН

0,0 | | 1 | 50,0 | 7

40,91 | | 2 | 50,001 | 8

49,01 | | 3 | 50,01 | 9

49,90 | | 4 | 50,10 | 10

49,99 | | 5 | 51,01 | 11

49,999 | | 6 | 61,11 | 12

Слід зазначити, що величина стрибка титрування залежить від концентрації кислоти та лугу. Наприклад, якщо титрують розчин NaOH 0.01М розчином НС1, то стрибок титрування трохи менший і знаходиться в діапазоні