金屬指示劑
銅臭 / 2022-07-07
在絡合滴定中，通常利用一種能與金屬離子生成有色絡合物的顯色劑指示滴定過程中金屬離子濃度的變化。這種顯色劑稱為金屬指示劑。
一、金屬指示劑變色原理
金屬指示劑大多是一種有機染料，能與某些金屬離子生成有色絡合物，此絡合物的顏色與金屬指示劑的顏色不同。下面舉例說明。
例如:用EDTA 標準溶液滴定鎂，當加入鉻黑T (以H?In 表示其分子式)為指示劑，在pH= 10的緩沖溶液中為藍色，與鎂離子絡合后生成紅色絡合物。反應如下:
當以EDTA溶液進行滴定時，H?y²?逐漸奪取絡合物中的Mg2?而生成了更穩(wěn)定的絡合物Mgy²?,反應如下:
直到MgIn?完全轉變?yōu)镸gy²?,同時游離出藍色HIn²?。當榕液由紅色變?yōu)榧兯{色時，即為滴定終點。
二、金屬指示劑應具備的條件
(1)金屬指示劑本身的顏色應與金屬指示劑與金屬離子形成絡合物的顏色有明顯的區(qū)別。這樣才能使終點顏色變化明顯。
(2)金屬離子與EDTA絡合物的穩(wěn)定性應大于金屬離子與指示劑絡合物的穩(wěn)定性。但金屬離子與指示劑的絡合物也應該有足夠的穩(wěn)定性。
一般說來，金屬與指示劑所形成絡合物的穩(wěn)定性應為:
而它與金屬離子與EDTA絡合物的穩(wěn)定性應相差為:
(3)有時金屬指示劑與某些金屬離子生成極穩(wěn)定的絡合物，其穩(wěn)定性超過MY，雖然滴入了過量的EDTA也不能奪取MIn中的金屬離子。此種現(xiàn)象即稱為這種指示劑受到了“封閉”。如Al³?+ Fe³?等離子都可以封閉鉻黑T因此在滴定Mg²?時，若有Al³?+和Fe³?存在需加以掩蔽。
(4)指示劑應比較穩(wěn)定，以便于儲存和使用。但有些金屬指示劑本身易被氧化破壞或發(fā)生分子聚合而失效。為避免指示劑變質，有些指示劑可以用中性鹽混合配成固體指示劑使用。也可以往指示劑溶液中加入可以防止指示劑變質的試劑，如在鉻黑T溶液中加入三乙醇胺等。
三、常用金屬指示劑示例
1.鉻黑T (EBT)
又名埃羅黑T，結構式為:
鉻黑T為黑褐色粉末，略帶金屬光澤，溶于水后，結合在磺酸根上的Na?全部電離，以陰離子形式存在于溶液中。
鉻黑T是一個三元弱酸，以H?In?表示，在不同pH值時，其顏色變化為:
鉻黑T與很多金屬離子生成顯紅色的絡合物，為使終點敏銳最好控制pH7在9~10間，這時終點由紅色變到藍色比較敏銳。而在pH<8或pH>11時絡合物的顏色和指示劑的顏色相似不宜使用。
Cu²?， Ni²?, Co²?, Al³?， Fe³?, Ti??等金屬離子 對指示劑產(chǎn)生“封閉”作用。Cu²?，Co²?， Ni²?等金屬離子可用KCN 掩蔽Al³?, Ti??S可用三乙羥胺掩蔽。微量Fe³?可用磷酸、酒石酸掩蔽。
2.鈣試劑(NN)
結構式
該試劑為深棕色粉末，客于水為紫色在水溶液中不穩(wěn)定，通常與NaCl周體粉末配成混合物使用。此指示劑的性質和格黑T很相近，在不同的pH值其顏色變化為:
鈣指示劑能與Ca²?形成紅色絡合物，在pH=13時， 可用于鈣鎂混合物中鈣的測定，終點由紅色變?yōu)樗{色。顏色變化敏銳。在此條件下Mg²?生成Mg(OH)?沉淀，不被滴定。
3.二甲酚橙(XO)
一般用的是二甲酚橙的四鈉鹽，為紫色結晶，易溶于水， pH> 6.3時呈紅色，pH<6.3時呈黃色。它與金屬離子絡合呈紅紫色。因此它只能在pH<6.3的酸性溶液中使用。通常配成 0.5%水溶液，可保存2~ 3周。
許多金屬離子可用二甲酚橙作指示劑直接滴定，如Bi³?(在pH1~2), Pb²?, Zn²?， Cd²?, Hg²?等和稀土元素的離 子(在pH 5~6) 都可直接滴定。終點由紅色變黃色，敏銳。
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