3.8. Вибір індикатора.

Для виявлення точки еквівалентності в титриметричному аналізі використовують індикатори. В перших титриметричних визначеннях (1729 р.) В якості індикатора використовували калій карбонат (поташ) і точку еквівалентності встановлювали по припиненню виділення газу. Далі в методі кислотно-основного титрування широке розповсюдження одержали кольорові індикатори, забарвлення яких залежало від рн розчину. Перше титрування з використанням кольорового індикатора виконав У. Льюіс в 1767 р., і першим індикатором, який був застосований з цією метою, був лакмус, хоча індикаторні властивості рослинних екстрактів були відомі ще раніше.

В кінці ХІХ ст. У практиці титриметричного аналізу стали використовувати синтетичні індикатори: спочатку фенолфталеїн, а потім азобарвники і інші сполуки. Використання синтетичних індикаторів дозволило суттєво підвищити точність титриметричних методів аналізу, оскільки рослинні екстракти представляли суміш різних природних речовин, мали обмежену стійкість і не завжди давали відтворювання результатів. З рослинних екстрактів до нашого часу зберегли певне значення лише лакмус і куркума, які застосовують головним чином для якісних визначень.

Кислотно-основні індикатори змінюють своє забарвлення в області інтервалу переходу незалежно від того, досягли точки еквівалентності чи ні. Вірно обраний індикатор змінює забарвлення в області стрибка титрування.

Обирають індикатор за допомогою кривої титрування. Для цього на графік кривої титрування наносять інтервал переходу індикатора. У правильно обраного індикатора інтервал переходу повністю або частково перекривається стрибком титрування. Якщо такого перекривання немає, індикатор для даного титрування не підходить.

Розглянемо, як вибрати індикатор для титрування сильної кислоти hcl сильною основою naoh (рис. 3.1). Наприклад, індикатор тропеолін 00 має інтервал переходу в області значень рн від 1,4 до 3,2 і для даного титрування не підходить. Метиловий оранжевий з інтервалом переходу від 3,1 до 4,4 частково перекриває стрибок титрування і для цього титрування може підійти. Для титрування 0,01 н. Hcl він вже не підійде. Чудовим індикатором для цього титрування є бромтимоловий синій, інтервал переходу якого знаходиться в середині стрибка титрування (рн від 6 до 7,6), з цим індикатором можна титрувати і 0,01 н. Hcl. Фенолфталеїн також можна використати для даного титрування, оскільки його інтервал переходу (рн від 8,2 до 10) охоплює область стрибка титрування. Величину рн, при якій закінчується титрування з даним індикатором, називають показником титрування і позначають рт. Показник титрування знаходиться як правило в середині інтервалу переходу індикатора. У метилового оранжевого рт дорівнює 4, у фенолфталеїна – 9 і т.д. Правило вибору індикатора можна також сформулювати за допомогою поняття рт: індикатор підходить для даного титрування, якщо його рт лежить у межах стрибка титрування.

В таблиці 3.1 наведені характеристики найбільш поширених в аналітичній хімії індикаторів. Спробуйте визначити, які ще індикатори можуть підійти для титрування 0,1 н. Hcl 0,1 н. Розчином naoh.

Таблиця 3.1. Інтервали переходу забарвлення найважливіших рн-індикаторів

3.9. Джерела помилок.

Як і в інших методах титриметричного аналізу, помилки методу нейтралізації можуть бути спричинені:

А) огріхами при встановленні концентрації титранту;

Б) використанням невідповідного індикатора;

В) суб’єктивними причинами при виявленні зміни кольору індикатора;

Г) конкуруючими рівновагами в розчині.

Щоб позбутися першого джерела помилок, титр розчину, який використовують, слід систематично перевіряти за допомогою реагентів відомого складу, чистоти та стійкості.

Для вибору індикатора довідковими даними можна користуватися як попередніми. У кожному конкретному випадку придатність індикатора слід перевіряти експериментально. Речовину, що аналізують, титрують декілька разів з використанням різних індикаторів. Крім того, рн-індикатори мають кислотно-основну природу і перехід індикатора з однієї форми в іншу потребує витрат реагента. Із зменшенням кількості індикатора ця помилка зменшується, в зв’язку з чим при титруванні рекомендують використовувати мінімальну кількість індикатора.

Постійні ускладнення у виявленні кінцевої точки титрування або систематичні великі помилки вказують на те, що в розчині, який аналізують, протікають конкуруючі реакції.

При титруванні в розчині протікають дві реакції:

Н+ + ОНˉ  Н2О

Н+ + Indˉ  hind

Таким чином, іони, які можуть взаємодіяти з одним або кількома компонентами, що приймають участь у наведених реакціях або служать джерелами Н+ чи ОНˉ, становлять потенційну небезпеку.

Наприклад, якщо розчин крім кислоти містить ще іони феруму (ІІІ), алюмінію чи хрому (ІІІ), то додавання лугу спочатку призводить до збільшення рн завдяки зв’язуванню іонів гідрогену. Але при рн = 2 гідроксильні групи витрачаються на утворення гідроксидів вказаних металів, тому титр і рн переходу перестають залежати від вихідної концентрації розчину. Домішкові іони можуть також взаємодіяти з індикатором, видаляючи його зі сфери реакції. Так може протікати реакція утворення комплексу металу з індикатором з утворенням осаду.

Присутність деяких іонів може викликати окислення або відновлення індикатора, внаслідок чого він не змінює колір у точці еквівалентності.

Джерелом Н+ і ОНˉ можуть бути деякі солі. Наприклад, присутність солі слабкої кислоти призводить до збільшення рн:

Naan  Na+ + Anˉ

Anˉ + H2O  han + OHˉ

Солі слабких основ можуть знижувати рн лужних розчинів:

NH4+ + H2O  NH3 + H3O+

NH4+ + OHˉ  NH3 + H2O

Джерелом вторинних протонів часто бувають протонізовані аніони. У таких випадках особливо важливим є правильний вибір індикатора.