Определение точки эквивалентности при кислотно-основном титровании. Индикаторы.

Точка эквивалентности в методах ацидометрии и алкалиметрии определяется по изменению кислотности среды (рН растворов).

Для экспериментального установления точки эквивалентности пользуются индикаторами – веществами, которые изменяют окраску в за­висимости от рН раствора.

Момент титрования, когда индикатор изменяет окраску, назы­вается точкой конца титрования. Очевидно, что необходимо выбирать индикатор и условия титрования так, чтобы точка конца титрования совпадала с точкой эквивалентности или была возможно ближе к по­следней.

Индикаторы — довольно сложные органические вещества, являю­щиеся слабыми кислотами или основаниями. Окраска молекулярной и ионизированной форм этих веществ различна.

Различают одноцветные, у которых одна из форм бесцветна, и двуцветные индикаторы. Например, фенолфталеин – одноцветный индикатор, он бесцветен в кислой и нейтральной средах и малиновый – в щелочной. Метиленовый оранжевый – двуцветный, он принимает розовую окраску в кислой среде и желтую – в нейтральной и щелочной средах.

Допустим, что индикатор является слабой кислотой, тогда равновесие его ионизации можно записать уравнением:

 

HInd ↔ Ind¯ + H⁺,

где Ind¯ – сложный органический анион.

 

По закону действующих масс константа равновесия:

К_а

Обычно индикатор добавляется к раствору кислоты или основа­ния, находящихся в значительном избытке по сравнению с концентра­цией индикатора, поэтому равновесная концентрация ионов водорода определяется концентрацией сильного электролита:

K_a × [HInd]

[H⁺] = ——————

[Ind^–]

 

После логарифмирования уравнение примет вид:

 

 

Если равновесные концентрации недиссоциированной и диссо­циированной форм равны,то

 

рН = рК_а

 

Это значение рН называется точкой перехода индикатора.

Однако при изменении рН раствора переход окраски происходит в некотором интервале значений рН. Практически установлено, что окраску одной формы индикатора можно различить на фоне другой, ес­ли ее концентрация составляет не менее 1/10 от концентрации дру­гой формы.

Область значений рН, в которой наблюдается видимое для глаза изменение окраски индикатора, называется интервалом перемены окраски индикатора. Ее границы обычно ∆рН = рКа ± 1.

Для каждого индикатора можно определить значение рН, назы­ваемое показателем титрования (рТ), при котором происходит наибо­лее отчетливое изменение окраски.

Например, интервал перемены окраски метиленового оранжевого находится в пределах рН от 3.1 до 4.4. Внутри этого интервала ок­раска постепенно изменяется от розовой к желтой. Показатель титро­вания этого индикатора равен 4.0. Это значение находится внутри интервала перехода окраски данного индикатора, но не совпадает с рК_а = 3.34.

 

Свойства некоторых индикаторов

 

Индикатор	Интервал изменения окраски	рКа инд.	Окраска индикатора
кислотная форма	основная форма
тимоловый синий	1,2-2,8	1,7	красная	желтая
метиловый оранж.	3,1-4,4	4,0	красная	желтая
метиловый красн.	4,2-6,2	5,5	красная	желтая
лакмус	5,0-8,0	7,0	красная	синяя
п-нитрофенол	5,6-7,4	6,5	бесцветная	желтая
бромтимоловый	6,0-7,6	7,0	желтая	синяя
нейтральный красн.	6,8-8, 0	7,5	красная	желтая
фенолфталеин	8,2-9,8	9,0	бесцветная	малиновая
тимолфталеин	9,3-10,5	9,9	бесцветная	синяя