第五章配位滴定法（课件）《分析化学(邢文卫)》第四节金属离子指示剂同步教学（ 化学工业出版社第三版）

1 金属(离子)指示剂 一、金属离子指示剂的作用原理 (1) 金属指示剂本身是有机络合剂，具有络合能力; (2) 使用条件下，能够与被测金属离子络合； (3) 具有酸碱指示剂的性质。 能够与金属离子形成与本身有显著不同颜色的络合物，并能够指示溶液中金属离子浓度变化的物质，称金属离子指示剂。 1. 定义： 2. 特点： 分析化学 2 （1）滴定前，往含有被测金属离子的溶液中，加 入指示剂，两者络合，发生第一次颜色变化： 颜色甲 颜色乙 （2）滴定过程中： 此过程颜色不发生变化 （3）化学计量点附近（终点） 颜色乙 颜色甲 3. 作用原理（两次颜色变化） 分析化学 3 可见， MIn 络合物的稳定性一定要小于MY 稳定性， 但又不能太小。 “指示剂-金属离子”络合物具有适当的稳定性： 滴定过程： 终点时： （1） （2） 二、金属指示剂应具备的条件 指示剂-金属离子显色反应灵敏、快速，具有良 好的变色可逆性； 使用条件下，指示剂本身与指示剂-金属离子络 合物颜色显著不同； 为什么？ 分析化学 4 如果MIn 络合物稳定性太小，反应（1）尚未完成，反应（2）就发生，终点提前； 如果MIn 络合物稳定性太大，终点时，反应（2）难以发生，终点拖后，甚至反应（2）根本不能发生，得不到终点。 4. 指示剂应比较稳定，便于贮藏和使用。 分析化学 5 三、金属（离子）指示剂的选择 1. 金属指示剂的变色范围与变色点 由于金属指示剂本身是一种络合剂，同时是一种有机弱酸（碱），因而，同EDTA等络合剂一样，与金属离子络合时，存在副反应。 M(OH) ML HIn NIn … M(OH)2 ML2 H2In … … 分析化学 6 绝对稳定常数 当考虑M和In的副反应时: 得到： 条件稳定常数 分析化学 7 （1）当 时，看到MIn的颜色，即： (金属离子浓度高) （2）当 时，看到In的颜色，即： (金属离子浓度低) （3）当 时，看到混合色； 当 ，称为金属指示剂的理论变色点。 分析化学 8 不同的金属离子，用同一金属指示剂时，使用条件不同，理论变色点 不同，因而，可以用同一金属指示剂在同一溶液中滴定不同的金属离子; 同一金属离子，用同一金属指示剂时，滴定条件不同， 不同。 由上式可见，金属指示剂的变色点不同于酸碱指示剂，它不是一个固定点，而是随条件变化的动点，即是条件定值； 分析化学 9 达到计量点时，金属离子浓度为 2. 金属指示剂的选择 对于某金属离子的滴定： 显然，为了使滴定误差尽可能小，则必须 与 尽可能接近。 使用金属指示剂： 指示剂发生颜色转变时，金属离子浓度为 分析化学 10 后，利用（2 ）式可求出 手册上有数据可查(p. 336附表9)， 对于金属指示剂， 因此，求出 (1) (2) 分析化学 11 1. 根据被测金属离子的滴定条件，计算出 与 接近，则为可选项用金属指示剂。 2. 查表，如果某金属指示剂的 金属指示剂的选择方法: 由于金属指示剂通常是有机弱酸(碱)，且有酸碱指示剂的性质，在不同的酸度下有不同的颜色，因此，在使用时一定要控制恰当的酸度，保证在使用条件下，指示剂本身颜色与金属离子-指示剂络合物颜色明显不同。 四、金属指示剂使用的酸度问题 分析化学 12 而通常EBT与金属离子形成络合物为紫红色或红色，所以EBT恰当的使用pH范围为6.3~11.6，最好在8-11之间。 例如：铬黑T (EBT)是三元弱酸，有如下离解平衡: 紫红色 pH<6.3 蓝色 6.3~11.6 橙色 pH>11.6 分析化学 13 又如：二甲酚橙（XO）：pH>6.3 红色 pH<6.3 黄色 M-XO颜色为红色, 所以, XO使用应在pH< 6.3 五、金属离子指示剂在使用中的问题 1. 指示剂的封闭现象 在化学计量点附近，过量EDTA不能夺取金属离子-指示剂络合物中的金属离子，不能游离出金属指示剂，致使化学计量点附近无颜色变化，得不到滴定终点，这种现象称为指示剂的封闭现象。 分析化学 14 例：在pH = 10时，EBT为指示剂，滴定Ca2+, Mg2+时 ，Al3+, Fe3+,