第四章酸碱滴定法（课件）《分析化学(邢文卫)》酸碱滴定法的应用同步教学（ 化学工业出版社第三版）

酸碱指示剂 酸碱滴定过程中，酸碱本身不发生任何外观的变化，故常借助酸碱指示剂的颜色变化来指示滴定的计量点。酸碱指示剂自身是弱的有机酸或有机碱，其共扼酸碱对具有不同的结构，且颜色不同。当溶液的pH值改变时，共轭酸碱对相互发生转变、从而引起溶液的颜色发生变化。 一、指示剂的作用原理 酚酞指示剂是弱有机酸，它在水溶液中发生离解作用和颜色变化。 当溶液酸性减小，平衡向右移动，由无色变成红色；反之在酸性溶液中，由红色转变成无色。酚酞的碱型是不稳定的，在浓碱溶液中它会转变成羧酸盐式的无色三价离子。 使用时，酚酞一般配成酒精溶液。 单色指示剂:在酸式和碱式型体中仅有一种型体具有颜色的指示剂。 例如:酚酞 例如：甲基橙 甲基橙是一种双色指示剂， 它在溶液中发生如下的离解, 在碱性溶液中，平衡向左移动，由红色转变成黄色；反之由黄色转变成红色。 使用时，甲基橙常配成0.1moL·L-1的水溶液。 综上所述，指示剂颜色的改变，是由于在不同pH的溶液中，指示剂的分子结构发生了变化，因而显示出不同的颜色。 但是否溶液的pH值稍有改变我们就能看到它的颜色变化呢？ 事实并不是这样，必须是溶液的pH值改变到一定的范围，我们才能看得出指示剂的颜色变化。也就是说，指示剂的变色，其pH值是有一定范围的，只有超过这个范围我们才能明显地观察到指示剂的颜色变化。 下面我们就来讨论这个问题—指示剂的变色范围。 二、指示剂变色的pH范围 指示剂的变色范围，可由指示剂在溶液中的离解平衡过程来解释。 现以弱酸型指示剂(HIn)为例来讨论。 HIn在溶液中的离解平衡为： HIn＝H+ + In- (酸式色) (碱式色) 式中：KHIn为指示剂的解离常数； [In-]和[ HIn]分别为指示剂的碱式色和酸式色的浓度。 由上式可知，溶液的颜色是由[In-]/[HIn]的比值来决定的，而此比值又与[H+]和及KHIn有关。 在一定温度下，KHIn是一个常数，比值[In-]/[HIn]仅为[H+]的函数，当[H+]发生改变，[In-]/[HIn]比值随之发生改变，溶液的颜色也逐渐发生改变。 1. 人眼对颜色的辨别 需要指出的是，不是[In-]/[HIn]比值任何微小的改变都能使人观察到溶液颜色的变化，因为人眼辨别颜色的能力是有限的。 一般来说，若指示剂的酸型色与碱型色浓度相差10倍后，就只能看到浓度大的那种型色。 (1)当[In-]/[HIn]≤1/10时， pH ≤ pKa-1, 只能观察出酸式(HIn)颜色; (2)当[In-]/[HIn]≥10时， pH ≥ pKa +1，观察到的是指示剂的碱式色； (3)10＞[In-]/[HIn]＞1/10时， pH=pKa  1观察到的是混合色，人眼一般难以辨别 。 当指示剂的[In-]=[HIn]时，则pH＝pKHIn，人们称此pH值为指示剂的理论变色点。 理想的情况是滴定的计量点与指示剂的变色点的pH值完全一致，实际上这是有困难的。 2. pH的理论变色点 3. 指示剂的理论变色范围 ∴pH = pKHIn ± 1 称为指示剂的理论变色范围。 pH = pKHIn的pH值称为指示剂的理论变色点。 从上面推算得出，指示剂的变色范围为2 pH单位。 4. 指示剂的实际变色范围 但是从p122页表5-3，列出的指示剂的实际的变色范围并不是这样。例如： pKHIn 理论变色范围 实际变色范围 甲基橙 3.4 2.4～4.4 3.1～4.4 1.3pH 甲基红 5.0 4.0～6.0 4.4～6.2 1.8pH 这是因为实际变色范围是由人眼观察实际测得的。由于人眼对各种颜色的敏感程度不同，观察的范围与理论变色范围略有差别，根据实际观察结果，多数指示剂变色范围为1.6～1.8pH单位。 例如：甲基橙 甲基橙：pKHIn=3.4 理论变色范围：2.4～4.4 而实际变色范围：3.1～4.4 解释：这是因为人眼对红色较对黄色敏感的缘故。 当pH=4.4时，相当于[In-]≈10[HIn]，即黄色＞10倍红色时，才看不到红色。 当pH=3.1时，相当于[HIn]≈2[In-]，即红色