金属
指示剂又称金属离子指示剂,是络合滴定法中使用的指示剂。指示终点的原理是在一定pH值下,指示剂与金属离子络合,生成与指示剂游离态颜色不同的
配位化合物。等当点时,滴定剂置换出指示剂,当观察到从络离子的颜色转变为指示剂游离态的颜色时即达终点。如在pH值=10时,用
乙二胺四乙酸二钠测定水的硬度,选
铬黑T作指示剂。当溶液由红色变为蓝色时即达终点。
变色原理
在配位滴定中,常用指示剂确定终点,以指示溶液中金属离子浓度的变化,这种指示剂称为金属离子指示剂,简称金属指示剂(以符号In表示)。金属指示剂是显色剂,能与被滴定的金属离子M生成有色配合物MIn,而Mln与指示剂本身的颜色不同.且MIn的稳定性稍低于配合物MY的稳定性。
滴定开始时,溶液中的部分金属离子与
指示剂形成一种与指示剂本身颜色不同的
配位化合物MIn,溶液呈现MIn的颜色。
M+In(指示剂色)=====MIn(配合物色)
随着滴定剂Y的加入,溶液中游离的M离子逐步被Y配合,由于MIn的稳定性弱于MY的稳定性,当达到化学计量点时,已与In配合的M离子也被Y夺取,释放出指示剂In,从而引起溶液颜色的变化。
MIn+Y(指示剂色)=====MY+In(配合物色)
应具备的条件
金属指示剂应具备下列条件:
(1)金属指示剂In与金属离子M形成的
配位化合物MIn的颜色与指示剂In本身的颜色有明显的区别,滴定达到终点时的颜色变化才明显。
(2)配合物MIn要有适当的稳定性。若MIn的稳定性太低,将会过早出现滴定终点,且终点的颜色变化不明显;若MIn的稳定性太高,则接近化学计量点时滴加配位剂Y不能夺取MIn中的M,In不能游离出来,甚至滴定过了终点,也观察不到颜色的变化,这就失去了
指示剂的作用。
(3)指示剂与金属离子的显色反应必须灵敏、迅速,且有良好的变色可逆性。
封闭与僵化
1.指示剂的封闭现象
在配位滴定时,金属指示剂与某些金属离子形成
配位化合物(MIn),比相应的金属离子与
乙二胺四乙酸二钠形成配合物(MY)稳定,,而不能被EDTA置换,则溶液一直呈现MIn的颜色,即使到了化学计量点也不变色,这种现象称为指示剂的封闭现象。例如在pH=10时,以
铬黑T为指示剂滴定Ca、Mg总量时,Al、Fe等会封闭铬黑T致使终点无法确定。在实验中,往往由于试剂或蒸馏水的质量差,含有微量的上述离子使得
指示剂失效。解决的办法是加入掩蔽剂,使干扰离子生成更稳定的配合物,从而不再与指示剂作用。
2.指示剂的僵化现象
有些金属指示剂或金属指示剂
配位化合物在水中的
溶解度太小,生成胶体溶液或沉淀,就会影响颜色反应的可逆性,使得滴定剂
乙二胺四乙酸二钠与金属指示剂配合物MIn交换缓慢,终点拖长,这种现象称为指示剂僵化。解决的办法是加入有机溶剂或加热以增大其溶解度。如用
pan[1-(2一
吡啶偶氮)-2-酚]做指示剂时,经常加入
乙醇或在加热下滴定。
3.使用金属指示剂时应注意的问题
(1)
指示剂的氧化变质现象。金属指示剂大多为具有若干双键的有色化合物,易被日光、
氧化剂、空气所分解,在
水溶液中多不稳定,日久会变质。
(2)指示剂发生分子聚合而失效。有些金属指示剂可用中性盐(如NaCl固体等)混合配成固体
混合物且较稳定,保存时间较长。如果需配制成溶液,应现用现配,并在金属指示剂溶液中,加入防止其变质的试剂。例如,在
铬黑T溶液中加入
三乙醇胺防止其发生分子聚合、加入
盐酸羟胺或
天然维生素c等可防止其氧化。
常用
(1)铬黑T指示剂:简称EBT,是一个灵敏的金属指示剂,化学名称为1-(1-
羟基2-萘偶氮基)-6-硝基-2萘酚-4-
磺酸钠。
铬黑T为黑褐色粉末,能溶于水,在不同pH时颜色不同,pH\u003c6.3呈
孛艮地色,pH为6.3-11.6时呈蓝色,pH\u003e1 1.6呈
橙色,实验证明铬黑T最适宜pH范围是9—11.5。使用pH=10的缓冲溶液,用
乙二胺四乙酸二钠直接滴定Ca、Mg等离子时,
铬黑T是良好的
指示剂。固体铬黑T稳定,其
水溶液却只能保持几天。除了使用其水溶液外,尚可将铬黑T固体与干燥NaCl按1∶100混合研细,密闭保存。
(2)
钙指示剂简称NN指示剂,化学名称是2-
羟基1-2(2-羟基-4-
磺酸1-萘偶氮基)-3-萘
甲酸,NN指示剂为黑色粉末,其水溶液或
乙醇溶液都不稳定,一般取固体试剂用干燥NaCl粉末稀释后使用。NN指示剂在pH7左右为紫红色,pH为12-13时呈蓝色。钙指示剂与Ca显红色,灵敏度高,在pH12-13用FDTA滴定Ca时,将指示剂游离出来,终点显蓝色。
参考资料
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