第五章 酸碱滴定法（讲义）- 《分析化学》第三课时同步教学（中国中医药出版社）

第五章 酸碱滴定法 第五节 酸碱指示剂 教学目标 了解酸碱指示剂（Acid-base Indicator）的作用原理及常用酸碱指示剂的变色范围，以便能在滴定中正确选择应用。 知识点 ·酸碱指示剂的变色原理； ·酸碱指示剂的理论变色点（color Transition Point）和变色（的pH）范围（Color Range of Indicator）； ·选择指示剂的原则（重点）； ·常用酸碱指示剂（重点）； 一、指示剂的作用原理 ·酸碱指示剂一般为某些有机弱酸或弱碱，或是有机酸碱两性物质； ·在酸碱滴定过程中，指示剂亦得失质子，因分子结构改变而引起自身颜色变化（这种变化是可逆的）； ·在计量点附近，试液的pH迅速变化，指示剂不同型体的浓度之比随之改变，试液的颜色也开始变化。当指示剂某种型体达到一定的浓度时，试液因明显地显示它的颜色而指示滴定终点。 例 酚酞（Phenolphthalein,PP）是有机弱酸，称酸型指示剂，它在水溶液中因得失质子有如下颜色变化。 P119 （结构式） 类似酚酞，其酸式或碱式型体中仅有一种型体有色，称为单色指示剂。 例 甲基橙（Methyl Orange,MO）是一种有机碱，称碱型指示剂。因其酸式、碱型型体均有颜色而称为双色指示剂，它在水溶液中因得失质子颜色的变化为 P120（结构式） 甲基红的变色情况与甲基橙相似。 二、指示剂变色的pH范围（变色范围） 以弱酸型指示剂为例，HIn（解离常数Ka）在溶液中有如下解离平衡 HIn H++In- 酸式型体 碱式型体 ·溶液的颜色由[In-]/[HIn]的值决定。由于Ka在一定条件下是常数，因此[In-]/[HIn]仅随溶液中[H+]的变化而改变； ·当[In-]=[HIn]时，溶液的pH=pKa ，称为指示剂的理论变色点，此时溶液呈混合色。 ·指示剂在溶液呈现的颜色与[In-]/[HIn]及pH的关系是 [In-]/[HIn]≤1/10 pH≤pKa－1 酸型色 10＞[In-]/[HIn]＞1/10 pH=pKa±1 （逐渐变化的）混合物 [In-]/[HIn]≥10 pH≥pKa+1 碱型色 ·指示剂的颜色变化的pH范围，即pH=pKa±1，称指示剂变色的pH范围（理论变色范围）。 ·由于人眼对各种颜色的敏感程度不同，因此指示剂的实际变色范围与理论值有所差别。 例 甲基橙的pKa=3.4～4.4，实际测量值为pH=3.1～4.4。计算结果表明 pH=4.4时 ∴[In]/[HIn+]=10 即碱型浓度为酸型的10倍以上时，才能感到溶液显碱型色（黄色）。 pH=3.1时 ∴[HIn+]/[In]=10-3.1/10-3.4=2 即酸型浓度只需大于碱型的2倍，就能使溶液呈现酸型（红色）。这是因为人眼对于红色较对黄色更为敏感之故。 ·指示剂的变色范围越窄，当溶液的pH在其附近稍有变化时，就容易观察到试液颜色的变化，有利于提高滴定的准确度。 ·在指示剂的变色范围中能产生明显色变的pH，称为指示剂的实际变色点，可据此判断滴定终点。 例 甲基橙的实际变色点为pH=4（显橙色），此时有 ∴[HIn+]/[In]=10-4.0/10-3.4=1/4 ·人们观察指示剂颜色的变化时约有0.2～0.5个pH单位的误差（统计值），用ΔpH表示。即ΔpH=pHep—pHsp（终点与计量点时溶液pH之差） 本章按ΔpH=±0.2来考虑，称为“观测终点的不确定性”。 表5-3 常用的酸碱指示剂 指示剂 变色范围pH 颜色变化 pKHIn 百里酚蓝 1.2～2.8 8.0～9.6 红～黄 黄～蓝 1.7 8.9 甲 基 黄 2.9～4.0 红～黄 3.3 甲 基 橙 3.1～4.4 红～黄 3.4 溴 酚 蓝 3.0～4.6 黄～紫 4.1 溴甲酚绿 4.0～5.6 黄～蓝 5.0 甲 基 红 4.4～6.2 红～黄 5.0 溴百里酚蓝 6.2～7.6 黄～蓝 7.3 中 性 红 6.8～8.0 红～橙黄 7.4 酚 酞 8.0～9.6 无～红 9.1 百里酚酞 9.4～10.6 无～黄 10.0 三、影响指示剂变色范围的用量 1．指示剂的因素 ·适宜的指示剂浓度将使其在终点的变色比较敏锐，有助于提高滴定的准确度，对于双色指示剂更是如此。 ·指示