Что называется интервалом перехода индикатора

Интервал перехода индикаторов

рТ – показатель титрования – это опытное значение рН титруемого раствора, при котором наблюдается наиболее резкое изменение окраски индикатора, свидетельствующее об окончании титрования.

Цвет водного раствора индикатора определяется соотношением его молекулярной и ионной форм, отличающихся различной окраской и зависит от [Н + ].

Существуют индивидуальные, универсальные и смешанные индикаторы. Универсальные индикаторы изменяют окраску при различных значениях рН на всем протяжении шкалы рН. Примерами смешанных индикаторов являются:

метиловый красный + бромкрезоловый зеленый, рТ = 4,3, переход окраски из оранжевого в сине-зеленый;

фенолфталеин + тимоловый синий, рТ = 9,0, изменение окраски из жёлтой в красно-фиолетовую;

тимолфталеин+ ализариновый желтый, рТ = 10,2, изменение окраски из желтой в фиолетовую.

Интервалы перехода окраски индикаторов

Интервал перехода рН

В кислой среде, молекулярная формаВ щелочной среде, ионная формаМетиловый оранжевый3,1 – 4,44красныйжелтыйМетиловый красный4,4 – 6,25красныйжелтыйЛакмус5,0 – 8,07красныйсинийФенолфталеин8,0 – 10,09бесцветныйкрасныйТимолфталеин9,4 – 10,610бесцветныйсинийАлизариновый желтый10,0 – 12,011желтыйсиреневый

Выбор индикатора

Сначала вычисляют область рН раствора, в которой наблюдается скачок рН, а затем подбирают такой индикатор, у которого интервал перехода окраски совпадал бы с вычисленным значением рН.

Пример. Если рН = 6 в точке эквивалентности, то подходящими индикаторами являются метиловый красный (4,4 – 6,2) и лакмус (5,0 – 8,0).

Выбор индикатора проводят в зависимости от типа титрования:

а) титрование сильной кислоты сильным основанием или сильного основания сильнойкислотой.

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Из анализа кривых титрования скачок рН = 4,3 – 9.7. Предпочтение отдается таким индикаторам, как метиловый оранжевый, лакмус, метиловый красный, фенолфталеин.

б) титрование слабой кислоты сильным основанием, скачок рН = 7,74 – 10.0.

Из-за гидролиза CH₃COONa равновесие сдвигается влево.

CH₃COONa + НОН → CH₃COOH + NaOH

Фенолфталеин (8,0 – 10,0) при рН 7,0 – красный.

В этом интервале можно использовать феноловый красный, фенолфталеин, тимолфталеин. Нельзя использовать метилоранж с интервалом перехода в кислой области.

в) титрование слабого основания сильной кислотой, скачок рН = 6,26 – 4,0. Нельзя использовать индикаторы типа фенолфталеина, работающие в щелочной области перехода окраски. Предпочтение отдается метиловому красному, метиловому оранжевому.

г) титрование многоосновных кислот или многокислотных оснований. Нейтрализация происходит в несколько ступеней. Для выбора индикатора рассчитывают рН для каждой точки эквивалентности.

Пример. Титрование фосфорной кислоты H₃PO₄ происходит в три ступени:

рН_II = 9,57 титрование до Na₂HPO₄, индикатор – фенолфталеин

рН_III = 12,72 титрование до Na₃PO₄, индикатор – тимоловый голубой

е) титрование соды (карбоната натрия)

В точке эквивалентности [CO₃ 2 ] = [H + ]

Требования к реакциям, лежащим в основе

титриметрических методов анализа

Взаимодействие титранта с определяемым веществом должно соответствовать стехиометрическому уравнению реакции. Титрант должен расходоваться только на реакцию с определяемым веществом. В свою очередь, определяемое вещество должно реагировать только с титрантом и не взаимодействовать, например, с кислородом воздуха.

Реакция должна протекать количественно, т.е. константа равновесия реакции титрования должна быть велика.

Реакция должна протекать с большой скоростью.

Должен быть способ определения конца титрования.

Раствор титранта должен быть стандартизован.

NB! Т.о., наиболее важными являются выбор индикатора и стандартизация раствора титранта.

Источник

интервал перехода окраски индикатора

Смотреть что такое «интервал перехода окраски индикатора» в других словарях:

Точка эквивалентности — (в титриметрическом анализе) момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих… … Википедия

Индикатор — (Indicator) Индикатор это информационная система, вещество, прибор, устройство, отображающий изменения какого либо параметра Индикаторы графиков валютного рынка форекс, какие они бывают и где их можно скачать? Описание индикаторов MACD,… … Энциклопедия инвестора

ИНДИКАТОРЫ — (позднелат. indicator указатель), хим. в ва, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации к. л. компонента в р ре. Указывают на определенное состояние системы или на момент достижения этого состояния.… … Химическая энциклопедия

Индикаторы химические — вещества, введение которых в анализируемый раствор позволяет установить конец химической реакции или концентрацию водородных ионов по легко заметному признаку. И. х. используют главным образом в титриметрическом анализе (См.… … Большая советская энциклопедия

Метиловый оранжевый — Метиловый оранжевый … Википедия

определение — 2.7 определение: Процесс выполнения серии операций, регламентированных в документе на метод испытаний, в результате выполнения которых получают единичное значение. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Кислотно-основные индикаторы — Основная статья: Химические индикаторы Кислотно основные индикаторы органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Их… … Википедия

Индикатор pH — Кислотно основные индикаторы органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (рН). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Из за субъективности определения цвета,… … Википедия

Индикаторы — Кислотно основные индикаторы органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (рН). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Из за субъективности определения цвета,… … Википедия

Индикаторы кислотно-основные — Кислотно основные индикаторы органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (рН). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Из за субъективности определения цвета,… … Википедия

Источник

Кислотно-основное титрование. Индикаторы, техника титрования

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Кислотно-основное титрование

Основные понятия кислотно-основного титрования
Индикаторы метода кислотно-основного титрования. Теории индикаторов
Техника титрования

Основные понятия кислотно-основного титрования

Метод кислотно-основное титрование базируется на реакциях взаимодействия между кислотами и основаниями, т. е. на реакции нейтрализации:

Рабочими растворами метода являются растворы сильных кислот (HCl, H2S, НNО3 и др.) или сильных оснований (NaOH, КОН, Ва(ОН)2 и др.). В зависимости от титрованного раствора (титранта) кислотно-основное титрование подразделяют на ацидиметрию, если титрантом является раствор кислоты, и алкалиметрию, если используют в качестве титранта раствор основания.

Согласно правилу эквивалентности титрование необходимо продолжать до тех пор, пока количество прибавленного реагента не станет эквивалентным содержанию определяемого вещества. Наступающий в процессе титрования момент, когда количecтвo вещества в растворе титранта становится строго эквивалентным количеству определяемого вещества согласно уравнению химической реакции, называют точкой эквивалентности.

Точку эквивалентности устанавливают различными способами. В методах ручного анализа преимущественно используют изменение окраски индикатора, добавляемого в титруемый раствор. Момент, при котором происходит наблюдаемое изменение цвета индикатора, называют конечной точкой титрования. Очень часто конечная точка титрования не совсем совпадает с точкой эквивалентности. Как правило, они отличаются друг от друга не более чем на 0,04 мл (2 капли) титранта. Это то количество вещества в растворе титранта, которое необходимо для взаимодейcтвия его с индикатором.

Кривые кислотно-основного титрования выражают зависимость изменения рН раствора от объема добавленного титранта (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Кривая кислотно-щелочного титрования

При расчете рН необходимо знать состав титриметрической смеси. Для упрощения вычислений (что не приводит к заметным ошибкам) не учитывают разбавление раствора в процессе титрования и используют понятие «концентрация», а не «активность». Кривые титрования представляют в виде графика зависимости рН от объема добавленного титранта или объема избытка определяемого вещества и избытка титранта.

В начале титрования рН изменяется очень медленно. Кривая (см. рис. 3.4) показывает, в частности, что если оттитровать половину имеющегося количества кислоты (50 мл), рН раствора изменится незначительно по сравнению с исходным, если оттитровать 90 % (90 мл), то и тогда уменьшение рН составит лишь одну единицу. С уменьшением концентрации оставшейся кислоты изменение рН при титровании становится более резким. Оттитровывание кислоты от 90 до 99 % вызывает изменение рН на три единицы. Также на единицу возрастает рН при оттитровывании от 99 до 99,9 %, т. е. на 0,9 %. Титрование остатка кислоты (0,1%) приводит к изменению рН на целых 3 единицы. Введение избытка в 0,1 % NaOH по сравнению с эквивалентным количеством вызывает изменение рН также на 3 единицы, и рН раствора становится равным 13,0.

Кривая титрования сильного основания сильной кислотой представляет собой зеркальное отображение кривой титрования сильной кислоты сильным основанием. При титровании сильной кислотой сильного основания и наоборот до точки эквивалентности рН раствора определяется концентрацией неоттитрованной щелочи или кислоты, а после точки эквивалентности — концентрацией добавленной кислоты или щелочи. В точке эквивалентности раствор нейтрален.

Скачок титрования — это резкое изменение рН в области точки эквивалентности. Факторы, влияющие на величину и положение скачка титрования (на величину скачка титрования влияют все факторы, от которых зависят значения рН):

Чем меньше концентрация титруемого вещества и титранта, тем меньше скачок. Практически невозможно оттитровать сильные протолиты концентрацией 10 –4 М, а слабые — концентрацией 10 –2 М. При изменении температуры сильно изменяется константа автопротолиза воды, входящая во многие формулы расчета рН. В результате при увеличении температуры скачок уменьшается и смещается в более кислую область. Ионная сила влияет незначительно.

В рассматриваемом случае расчет рН проводят по следующим формулам:

● Для сильной кислоты, например HCl, рН определяется концентрацией ионов водорода: [H+] = M кислоты.

● Для сильного основания, например КОН [H+] = 10 –14 / Mщелочи. Часто проводят титрование с использованием слабых электролитов.

При титровании слабой кислоты сильным основанием чем слабее кислота, тем больше значение рН в начале титрования. Следовательно, ветвь кривой титрования (рис. 3.5) до точки эквивалентности смещается в щелочную область. После достижения точки эквивалентности образуется сильное основание, следовательно, значение рН резко смещается в щелочную область. При дальнейшем титровании кривая изменяется незначительно.

В ходе титрования раствора уксусной кислоты сильным основанием значение pH все время остается выше, чем при тех же концентрациях соляной кислоты. В результате этого скачок на кривой начинается с более высокого значения рН. Заканчивается он, как и в первом случае, при рН = 10, так как титрование производят тем же раствором 0,1 моль/л NaOH.

Рис. 3.5. Ход титрования слабой кислоты сильным основанием

При титровании слабой кислоты сильным основанием pH раствора кислоты вычисляют с учетом ее константы диссоциации:

Интервал скачка рН на кривой титрования 0,1 мольл уксусной кислоты раствором 0,1 мольл NaOH значительно уже предыдущего случая. Он простирается от рН = 7,8 до рН = 10.

При титровании слабого основания сильной кислотой интервал скачка уменьшается в щелочной области рН. Рассчитывается рН в этом случае следующим образом:

При титрование слабой кислоты слабым основанием (или наоборот) сужение интервала скачка рН происходит и в кислотной, и в щелочной областях рН. Вследствие этого интервал скачка рН на кривой вовсе исчезает. Пример — нейтрализация раствора 0,1 моль/л СН3СООН раствором 0,1 моль/л NН4ОН. Кривая титрования не имеет скачка рН. Поэтому нельзя ожидать и резкого изменения окраски индикаторов. Титрование слабой кислоты слабым основанием вообще невозможно.

Индикаторы метода кислотно-основного титрования. Теории индикаторов

Индикаторы — вещества, которые резко реагируют на изменение концентрации определяемого компонента или титранта вблизи точки эквивалентности. В методах кислотно-основного титрования для определения конечной точки титрования используют кислотноосновные индикаторы (табл. 3.1). Это органические вещества, способные видимо и обратимо изменять свою окраску в растворе при изменении рН среды.

Кислотно-основные индикаторы изменяют свою окраску в области интервала перехода независимо от того, достигнута ли точка эквивалентности. Правильно выбранный индикатор изменяет окраску в области скачка титрования. У неправильно выбранного индикатора изменение окраски может происходить задолго до наступления точки эквивалентности или после нее.

Таблица 3.1 Характеристики кислотно-основных индикаторов

Выбирают индикатор с помощью кривой титрования. Для этого на график наносят интервал перехода индикатора. У правильно выбранного индикатора интервал перехода полностью или частично перекрывается скачком титрования. Если такого перекрывания нет, то индикатор для данного титрования не подходит. Значение рН, при котором заканчивается титрование с данным индикатором, называют показателем титрования и обозначают рТ. Показатель титрования находится обычно в середине интервала перехода индикатора. Существуют различные теории индикаторов, каждая из которых по-своему объясняет поведение кислотно-основных индикаторов в кислых и щелочных средах.

Ионная теория индикаторов. В связи с тем, что кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые кислоты или слабые основания, любой индикатор диссоциирует в растворе согласно уравнению:

HInd = Н+ + Ind — (бесцветный — малиновый).

Изменение окраски индикаторов происходит при прибавлении к любому раствору любой кислоты или щелочи влечет за собой изменение концентрации ионов Н+ в нем, а следовательно, и величины рН. Перемена окраски у индикаторов также связана с изменением рН раствора. Однако каждый индикатор изменяет окраску только в определенном, характерном для него интервале значений рН. Объясняется это тем, что окраска индикатора зависит от соотношения концентраций его диссоциированной и недиссоциированной форм, т. е.

Если к раствору фенолфталеина прибавить щелочь и довести рН раствора до 8, то соотношение [HInd] / [Ind−] = 10 –8 /10 –9 уменьшится в 10 раз и раствор станет бледно-розовым. При рН = 9 соотношение [HInd] / [Ind−] = 10 –9 /10 –9 = 1,0, т. е. в растворе присутствуют равные количества бесцветных молекул индикатора и окрашенных в красный цвет ионов, при этом раствор приобретает розовую окраску. Следовательно, цвет водного раствора индикатора определяется соотношением концентрации его молекулярной и ионной форм, отличающихся различной окраской, и зависит от [Н+].

Техника титрования

Правильное определение точки эквивалентности при титровании зависит не только от выбора индикатора, но и от порядка титрования. По методу нейтрализации титруют растворы кислот растворами оснований или наоборот. Этот порядок следует учитывать при выборе индикатора. Например, если титруют кислоту основанием и в качестве индикатора используют метиловый оранжевый (или метиловый красный), то розовая окраска индикатора от избыточной капли щелочи должна перейти в желтую.

Такое изменение окраски гораздо хуже улавливается глазом, чем переход ее из желтой в розовую. Поэтому с метиловым оранжевым (или метиловым красным) рекомендуют титровать растворы оснований растворами кислот. С фенолфталeином удобнее титровать растворы кислот растворами оснований, так как при этом бесцветный раствор становится малиновым.

Следует заметить, что при использовании индикаторов для фиксирования конечной точки титрования возможно появление индикаторной ошибки. Она образуется в случае несовпадения рН раствора в точке эквивалентности и рТ индикатора. Если такое несовпадение имеет место, то раствор обычно либо несколько перетитровывают, либо, наоборот, недотитровывают. Для уменьшения индикаторной ошибки титрование проводят с так называемым свидетелем. В запасную коническую колбу (или стакан) наливают дистиллированную воду в количестве, приблизительно равном объему жидкости, получающейся в конце титрования. Прибавляют к воде столько же капель индикатора, например метилового оранжевого, сколько и к титруемому раствору, и приливают из бюретки 1−2 капли кислоты, вызывающей слабое порозовение раствора. Приготовленный таким образом свидетель используют в качестве образца при титровании, добиваясь, чтобы окраска анализируемого раствора и свидетель была одинакова. С помощью свидетель вводят также поправку в результаты титрования на прибавленный избыток кислоты, т. е. из затраченного ее объема вычитают объем двух капель (0,04 мл), использованных на окрашивание индикатора в свидетель.

Правильное определение точки эквивалентности зависит от количества прибавленного индикатора. Иногда стараются прилить побольше индикатора, полагая, что большая интенсивность окраски раствора облегчит определение точки эквивалентности. Но чем больше прибавлено индикатора, тем труднее заметить изменение окраски, так как оно будет происходить медленнее. Для установления конечной точки титрования имеет значение не столько яркость окраски раствора, сколько четкость ее изменения. Опытным путем найдено, что на 10–15 мл анализируемого раствора следует брать одну каплю раствора индикатора, а на 25 мл — не более двух капель.

Таким образом, результат объемного определения зависит не только от выбора индикатора, но также от его взятого количества и от принятого порядка титрования.

Источник

Редокс индикаторы, интервал и причины перехода окраски

Окислительно-восстановительные индикаторы. Вещества, способные изменять окраску в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала раствора. Применяются для установления конечной точки окислительно-восстановительного титрования и для колориметрического определения окислительно-восстановительного потенциала (преимущественно в биологии). Такими индикаторами служат, как правило, вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная (Ind_Ox) и восстановленная (Ind_Red) формы имеют разные окраски.

Определение конечной точки титрования в редокс-методах осуществляют безындикаторным методом или с помощью специфических и редокс-индикаторов.

При потенциале Е отношение концентраций обеих форм индикатора определяется урвнением Нернста:

,

где E о _In – стандартный потенциал индикатора. (значения Е 0 _In при [H + ]=1М и температуре 25 о С.) Интервал перехода окраски практически соответствует изменению отношения [Ind_Ox]/[Ind_Red] от 0,1 до 10, что при 25 o С соответствует Δ (В). Для большинства редокс-индикаторов n в этой формуле равно двум.

Некоторые окислительно-восстановительные индикаторы изменяют окраску необратимо, например разрушаются при окислении с образованием бесцветных продуктов, как индиго (под действием гипохлоритов), нафталовый сине-черный (в броматометрии).

Выбор осуществляют на основе кривых титрования, учитывая, что интервал перехода индикатора должен находиться в пределах скачка титрования.

Величина скачка титрования на редокс-ТКТ тем больше, чем больше разность потенциалов редокс-пар и концентрации анализируемого раствора и титранта Возможные редокс-индикаторы и их характеристики приведены в аналитических и химических справочниках.

Несовпадение потенциала изменения окраски редокс-индикатора E 0 (Ind) и потенциала титруемого раствора в ТЭ E_ТЭ приводит к индикаторной погрешности.

Константа равновесия

Количественной характеристикой направления и полноты протекания ОВР является её константа равновесия К_равн. Формулу для расчета К_равн можно вывести из условия установления состояния равновесия в редокс-системе, когда E 0 (OX₁/Red₁) становится равным E 0 (OX₂/Red₂). Реакция должна протекать практически до конца. Окислительно-восстановительная реакция идёт тем полнее, чем больше константа равновесия, которая определяется соотношением

где Е₁ и Е₂ – стандартные ОВ потенциалы окислителя и восстановителя; n – число электронов, отдаваемых восстановителем окислителю.

ОВР протекает в прямом направлении при К>1 и тем полнее, чем больше К. При К≥ 10 3 ОВР практически необратима. При значении K >> 10 8 реакция протекает не менее, чем на 99,99 %.

Источник

Интервал перехода индикаторов, показатель индикатора рК, показатель титрования рТ

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.

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

где рК будет являться показателем индикатора.

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

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.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник