酸堿指示劑的變色原理是什么?
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-07-06
以酸堿中和反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法,稱為酸堿滴定法,也稱為中和法。它所依據(jù)的反應(yīng)是酸中的氫離子和堿中的氫氧根離子結(jié)合生成水分子的反應(yīng)。
H++OH- ?H2O
一般的酸、堿以及能夠與酸、堿直接或間接起反應(yīng)的物質(zhì),幾乎都可以利用酸堿滴定法進(jìn)行測定。所以酸堿滴定法是最重要和應(yīng)用最廣泛的基本滴定分析方法之一。
中和反應(yīng)一般不發(fā)生任何外觀的變化,在滴定中須選用適當(dāng)?shù)闹甘緞杵漕伾淖兓@示等當(dāng)點(diǎn)的到達(dá),然而,在中和反應(yīng)中,不僅僅是H+與OH-離子反應(yīng)生成H2O,同時(shí)還有鹽的生成。不同類型的鹽在水中水解的情況不同,因而各種不同類型的滴定在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)的pH值也不相同。為了正確地確定等當(dāng)點(diǎn)的到達(dá),我們必須掌握中和法所用指示劑的變色原理、變色范圍以及滴定過程中溶液pH變化的情況,以便能夠正確地選用指示劑,獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果。
需要指出的是,判斷終點(diǎn)并不一定都要用指示劑,還可以用其它方法來確定。
常用的酸堿指示劑是一些有機(jī)的弱酸或弱堿,它們在溶液中能或多或少地電離成離子,而且在電離的同時(shí),本身的結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變,并且呈現(xiàn)不同的顏色?,F(xiàn)以常用的酸堿指示劑酚酞為例加以說明。
酚酞是一種有機(jī)弱酸,它的離解常數(shù)Ka=6×10(-10次方)。它在溶液中的電離平衡可用下式表示:
為簡化起見,以HIn代表酚酞指示劑的酸式(無色),In-代表酚酞指示劑的堿式(紅色),則上式可表示如下:
由于酚酞的酸式是無色的,所以在酸性溶液中不顯色,但在溶液中加入堿時(shí),平衡向右移動(dòng),當(dāng)溶液中堿色I(xiàn)n-增加到一定濃度時(shí),溶液即顯紅色。
同理,如以InOH代表弱堿型指示劑,其電離平衡可用下式表示:
InOH ?In++OH-
甲基橙是個(gè)兩性物質(zhì),其Ka=4×10(-4次方),Kb=2×10(-12次方),主要表現(xiàn)為弱酸。但用做指示劑的是甲基橙的鈉鹽,故屬于弱堿型指示劑。它在酸或堿的作用下,變化如下:
在此平衡系統(tǒng)中加酸,則平衡向右移動(dòng),酸式離子增加,溶液変為紅色;如果加堿,則上述平衡向左移動(dòng),堿式離子增加,溶液變?yōu)辄S色。通常0.1%甲基橙溶液因酸式濃度較大而顯橙紅色。
綜上所述,酸堿指示劑的變色是與溶液的pH值有密切關(guān)系的。