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指示剂小常识

时间: 2020-12-04 来源:崔晓翠
      一、定义:指示剂是化学试剂中的一类。在一定介质条件下,其颜色能发生变化、能产生浑浊或沉淀,以及有荧光现象等。常用它检验溶液的酸碱性;滴定分析中用来指示滴定终点;环境检测中检验有害物。一般分为酸碱指示剂、氧化还原指示剂、金属指示剂、吸附指示剂等。
     用以指示滴定终点的试剂。在各类滴定过程中,随着滴定剂的加入,被滴定物质和滴定剂的浓度都在不断变化,在等当点附近,离子浓度会发生较大变化,能够对这种离子浓度变化作出显示(如改变溶液颜色,生成沉淀等)的试剂就叫指示剂。如果滴定剂或被滴定物质是有色的,它们本身就具有指示剂的作用,如高锰酸钾。
不同的指示剂在不同的酸碱环境下呈现不同的颜色。
     二、分类
     1、酸碱指示剂。指示溶液中H+浓度的变化,是一种有机弱酸或有机弱碱,其酸性和碱性具有不同的颜色。指示剂酸HIn在溶液中的离解常数Ka=[H+][In-]/[HIn],即溶液的颜色决定于[In-]/[HIn],而[In-]/[HIn]又决定于[H+]。以甲基橙(Ka=10-3.4)为例,溶液的pH<3.1时,呈酸性,具红色;pH>4.4时,呈碱性,具黄色;而在pH3.1~4.4,则出现红黄的混合色橙色,称之为指示剂的变色范围。不同的酸碱指示剂有不同的变色范围。
     2、金属指示剂。络合滴定法所用的指示剂,大多是染料,它在一定pH下能与金属离子络合呈现一种与游离指示剂完全不同的颜色而指示终点。
     3、氧化还原指示剂。为氧化剂或还原剂,它的氧化形与还原形具有不同的颜色,在滴定中被氧化(或还原)时,即变色,指示出溶液电位的变化。
     4、沉淀滴定指示剂。主要是Ag+与卤素离子的滴定,以铬酸钾、铁铵矾或荧光黄作指
示剂。
     三、变色范围
     在实际工作中,肉眼是难以准确的观察出指示剂变色点颜色的微小的改变,人们目测酸碱指示剂从一种颜色变为另一种颜色浓度的十倍时才能勉强辨认其颜色的变化。在这种颜色变化的同时,介质的pH值则由一个值变到另一个值。当溶液的pH值大于pKHIn时,[In-]将大于[HIn]且当[In-]/[HIn]=10时,溶液将完全呈现碱色成分的颜色,而酸色被遮盖了,这是溶液的pH=pKHIn+1。同理,当溶液的pH值小于pKHIn时,[In-]将小于[HIn]且当[In-]/[HIn]=1/10时,溶液将完全呈现酸色成分的颜色,而碱色被遮盖了,这时溶液的pH=pKHIn-1。
     可见溶液的颜色是在从pH=pKHIn-1到pH=pKHIn+1的范围内变化的,这个范围称为指示剂的变色范围即变色域。在变色范围内,当溶液的pH值改变时,碱色成分和酸色成分的比值随之改变,指示剂的颜色也发生改变。超出这个范围,如pH≥pKHIn+1时,看到的只是碱色;而在pH≤pKHIn-1时,则看到的只是酸色。因此指示剂的变化范围约2个pH单位。由于人的视觉对各种颜色的敏感程度不同,加上在变色域内指示剂呈现混色,两种颜色互相影响观察,所以实际观察结果与理论值有差别,大多数指示剂的变色范围小于2个pH单位。
     四、指示剂的用量
     双色指示剂的变色范围不受其用量的影响,但因指示剂本身就是酸或碱,指示剂的变色要消耗一定的滴定剂,从而增大测定的误差。对于单色指示剂而言,用量过多,会使变色范围向pH值减小的方向发生移动,也会增大滴定的误差。例如:用0.1mol/LNaOH滴定0.1mol/LHAc,pHsp=8.5,突跃范围为pH8.70-9.00,滴定体积若为50mL,滴入2-3滴酚酞,大约在pH=9时出现红色;若滴入10-15滴酚酞,则在pH=8时出现红色。显然后者的滴定误差要大的多。
     指示剂用量过多,还会影响变色的敏锐性,例如:以甲基橙为指示剂,用HCl滴定NaOH溶液,终点为橙色,若甲基橙用量过多则终点敏锐性就较差。
     五、指示剂的选择
     指示剂选择不当,加之肉眼对变色点辨认困难,都会给测定结果带来误差。因此,在多种指示剂中,选择指示剂的依据是:要选择一种变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围之内,或者至少要占滴定曲线突跃范围一部分的指示剂。这样当滴定正好在滴定曲线突跃范围之内结束时,其误差不过0.1%,这是容量分析容许的。

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