pH指示劑(光學(xué)方法)一般的,能做pH指示劑的物質(zhì)有一個(gè)共同點(diǎn):其分子結構在結合/釋放氫離子后會(huì )改變結構,進(jìn)而改變其吸收光譜,肉眼直觀(guān)的表現就是顏色隨pH的變化。
不同的指示劑有不同的變色范圍和顏色(如圖),可根據滴定劑和被滴定物質(zhì)的性質(zhì)(pKa、顏色等)進(jìn)行選擇。可以一次滴定用一種指示劑,也可以采用兩種甚至多種指示劑的混合以分別判定多個(gè)pH突躍點(diǎn)(滴定幾種pKa不同的酸堿的混合物或者多元酸堿時(shí)用)有的時(shí)候,也會(huì )用紫外-可見(jiàn)(UV-Vis)吸收光譜來(lái)代替肉眼來(lái)判斷pH指示劑顏色的變化。
以酚酞為例(下圖),在中性到弱酸性的條件下,酚酞的水溶液在可見(jiàn)光波段沒(méi)有明顯的吸收峰,而弱堿性條件下,酚酞的水溶液在藍光波段有明顯的吸收峰(紅光吸收相對少,所以肉眼看起來(lái)表現為紅色)。這樣的精確度比肉眼高。
2. pH計(電化學(xué)方法)一般的,pH計有一個(gè)氫離子選擇性玻璃電極。插入水溶液后,電極兩側就因氫離子濃度(準確的說(shuō),是活度)的差而建立起一個(gè)電位。
這個(gè)電位與標準電極(比如飽和甘汞電極)比較,即可反推出溶液中氫離子的活度和pH(pH=-lg(氫離子))。pH計可以精確到小數點(diǎn)后2位甚至3位,因而比用肉眼觀(guān)察酸堿指示劑的顏色的變化更精確。
滴定分析法中確定滴定終點(diǎn)有幾種方法及簡(jiǎn)單原理
滴定分析法是將一種已知準確濃度的試劑溶液,滴加到被測物質(zhì)的溶液中,直到所加的試劑與被測物質(zhì)按化學(xué)計量定量反應為止,根據試劑溶液的濃度和消耗的體積,計算被測物質(zhì)的含量。
這種已知準確濃度的試劑溶液稱(chēng)為滴定液。
將滴定液從滴定管中加到被測物質(zhì)溶液中的過(guò)程叫做滴定。
當加入滴定液中物質(zhì)的量與被測物質(zhì)的量按化學(xué)計量定量反應完成時(shí),反應達到了計量點(diǎn)。
在滴定過(guò)程中,指示劑發(fā)生顏色變化的轉變點(diǎn)稱(chēng)為滴定終點(diǎn)。
滴定終點(diǎn)與計量點(diǎn)不一定恰恰符合,由此所造成分析的誤差叫做滴定誤差。 適合滴定分析的化學(xué)反應應該具備以下幾個(gè)條件:
(1)反應必須按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,這是定量計算的基礎。
(2)反應能夠迅速地完成(有時(shí)可加熱或用催化劑以加速反應)。
(3)共存物質(zhì)不干擾主要反應,或用適當的方法消除其干擾。
(4)有比較簡(jiǎn)便的方法確定計量點(diǎn)(指示滴定終點(diǎn))。 直接滴定法
常見(jiàn)酸堿指示劑的變色范圍指示劑
顏色變化
變色范圍(ph)石
蕊
紅—藍
5.0~8.0甲基橙
紅—黃
3.1~4.4酚
酞
無(wú)—紅
8.0~10.0 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之一(1)酚酞:酸滴定堿時(shí):顏色由紅剛好褪色。堿滴定酸時(shí):顏色由無(wú)色到淺紅色(2)甲基橙:酸滴定堿時(shí):顏色由黃到橙色。堿滴定酸時(shí):顏色由紅到橙色一般不選用石蕊 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之二為了減小方法誤差,使滴定終點(diǎn)和等當點(diǎn)重合,需要選擇適當的指示劑。強酸與弱堿相互滴定時(shí),應選用甲基橙。強堿與弱酸相互滴定時(shí),應選用酚酞。強酸與強堿相互滴定時(shí),既可選用甲基橙,也可選用酚酞作指示劑。注意,中和滴定不能用石蕊作指示劑。原因是石蕊的變色范圍(ph5.0~8.0)太寬,到達滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化不明顯,不易觀(guān)察。 酸堿中和滴定指示劑的選擇之三常用的指示劑多是弱酸或弱堿,如石蕊;酚酞和甲基橙是比較復雜的有機酸。指示劑的分子和離子具有不同的顏色,酸或堿溶液能影響指示劑的電離平衡,因此在酸或堿溶液中指示劑會(huì )顯示不同的顏色。中和滴定時(shí)選擇指示劑應考慮以下幾個(gè)方面:(1)指示劑的變色范圍越窄越好,ph稍有變化,指示劑就能改變顏色。石蕊溶液由于變色范圍較寬,且在等當點(diǎn)時(shí)顏色的變化不易觀(guān)察,所以在中和滴定中不采用。(2)溶液顏色的變化由淺到深容易觀(guān)察,而由深變淺則不易觀(guān)察。因此應選擇在滴定終點(diǎn)時(shí)使溶液顏色由淺變深的指示劑。強酸和強堿中和時(shí),盡管酚酞和甲基橙都可以用,但用酸滴定堿時(shí),甲基橙加在堿里,達到等當點(diǎn)時(shí),溶液顏色由黃變紅,易于觀(guān)察,故選擇甲基橙。用堿滴定酸時(shí),酚酞加在酸中,達到等當點(diǎn)時(shí),溶液顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色,易于觀(guān)察,故選擇酚酞。(3)強酸和弱堿、強堿和弱酸中和達到滴定終點(diǎn)時(shí),前者溶液顯酸性,后者溶液顯堿性,對后者應選擇堿性變色指示劑(酚酞),對前者應選擇酸性變色指示劑(甲基橙)。(4)為了使指示劑的變色不發(fā)生異常導致誤差,中和滴定時(shí)指示劑的用量不可過(guò)多,溫度不宜過(guò)高,強酸或強堿的濃度不宜過(guò)大。
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