Определение интервала перехода для отдельных групп

Индикаторов.

1. Кислотно – основные индикаторы – это слабые органические кислоты или основания. Окраска индикаторов обратима и определяется значением рН среды. Интервал перехода рассчитывается через константу диссоциации:

DрН_инд. = – logК_а ± 1, где К_а – константа диссоциации индикатора.

Рассмотрим пример. Константа диссоциации индикатора ализаринового желтого К_а = 10^-11. Определим интервал перехода индикатора DрН_инд:

DрН_инд. = – log (10^-11)± 1 =11 ±1 Þ DрН_инд [(11-1) ¸ (11+1)] = [10 ¸ 12].

Интервал перехода индикатора DрН_инд = 10 ¸ 12.

 

2. Редокс – индикаторы – органические вещества, проявляющие свойства слабых окислителей или восстановителей. Могут быть как обратимыми (дифениламин), так и необратимыми, окраска которых разрушается (метиловый красный, метиловый оранжевый, они известны также как кислотно-основные индикаторы). Изменению окраски индикатора соответствует обратимая реакция: Ind⁺ + ne Û Ind; где Ind⁺ - окисленная (Ox), а Ind - восстановленная (Red) формы индикатора, n - число электронов в данной полуреакции. Изменение редокс- потенциала (интервал перехода индикатора) рассчитывают по уравнению Нернста: DЕ = Е⁰ ± 0,059/n,

где Е⁰ - стандартный редокс-потенциал для индикатора; n – число электронов в полуреакции.

Например: Редокс-индикатор дифениламин имеет Е⁰ = + 0,76 В и n = 2. Определим интервал его перехода.

Согласно формуле: DЕ = 0,76 ± 0,059/2 = 0,76 ± 0,0295 Þ DЕ = (0,76 –0,0295 ) ¸ (0,76 + 0,295) = 0,73 ¸ 0,79 (В).

 

3. Металлохромные (металлоиндикаторы) - это органические красители (слабые кислоты), имеющие собственные хромофорные группы,и обратимо изменяющие свой цвет при образовании комплексной соли с катионами металлов. Используют их преимущественно в комплексонометрии, например, эриохром черный Т. Для этих индикаторов дополнительно должно выполняться условие: устойчивость комплекса титруемого вещества с титрантом выше, чем комплексов, образуемых им с индикатором в растворе. Интервал перехода вычисляют по формуле:

DрМе = – logК_уст. ± 1, где К_уст - константа устойчивости комплекса, образованного данным индикатором с титруемым веществом.

 

4. Осадительные индикаторы. Группа индикаторов незначительна по составу, так как окрашенный осадок должен формироваться в растворе сразу же после практически полного осаждения определяемого вещества (остаточная концентрация менее 10^–6 моль/дм³), а таких веществ немного.

Интервал перехода индикатора определяют по значению произведения растворимости (ПР), образованного им осадка: Dр(ПР) = – logПР_. ± 1.

 

Адсорбционные индикаторы -это органические вещества, проявляющие свойства слабых кислот или оснований, такие как эозин или флуоресцеин.

Механизм действия адсорбционного индикатора показан на схеме (рис. 4.9). Как видно из рисунка 4.9, появление окраски происходит в результате изменения состава ионов на поверхности дисперсной фазы (осадок или коллоидная частица) за счет процессов адсорбции или десорбции ионов индикатора. Это явление объясняется сменой знака электростатического заряда поверхности частиц осадка в ходе титрования. Причина ее в том, что в недотитрованном растворе поверхность осадка преимущественно сорбирует титруемые ионы, которые входят в его состав (осадок AgCl сорбирует неоттитрованные ионы Cl^-) и приобретает их заряд. В результате этого сорбция ионов индикатора становится невозможной.

 

 

а б

 

Рисунок 4.9 – Схематическое изображение структуры сорбированного слоя на поверхности осадка AgCl, образующегося при титровании ионов Cl^- раствором AgNO₃.

а – до точки эквивалентности (поверхностью сорбируются ионы Cl^-, а ионы индикатора Ind^- остаются в растворе);

б – после точки эквивалентности (поверхность сорбирует ионы титранта Ag⁺, которые притягивают ионы индикатора Ind^-).

 

Как только будет достигнута точка эквивалентности, в растворе появится избыток противоположно заряженных ионов титранта, которые также начнут скапливаться вблизи поверхности осадка, притягивая из раствора ионы индикатора. Образующееся в результате этого вещество окрашивает поверхность осадка.

 

5. Специфические индикаторы – Относительно малочисленная группа индикаторов, так как в основе их применения специфические реакции с титруемом веществом. Такими свойствами обладает раствор крахмала по отношению к молекулам J₂: образование соединения синего цвета.