淺談酸堿滴定中指示劑的選擇

劉美玲 天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物化工系，天津 300250

淺談酸堿滴定中指示劑的選擇

劉美玲 天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物化工系，天津 300250

酸堿滴定法是化學(xué)分析中應(yīng)用最廣泛的基本方法之一，其基本原理是用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或堿標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定具有相反酸堿性的物質(zhì)，根據(jù)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的量來計算被測物質(zhì)的含量。在酸堿滴定中，一般用指示劑顏色的突變來確定終點，所以正確的選擇合適的指示劑是一個非常重要的課題，應(yīng)該從指示劑的變色原理，變色范圍以及影響指示劑變色的因素等方面綜合考慮，以保證能夠準(zhǔn)確地指示滴定終點的到達，進而得到正確的酸堿滴定數(shù)據(jù)。

酸堿滴定； 指示劑； 滴定終點

1 常用的酸堿指示劑

在酸堿滴定實驗中，我們常用的酸堿指示劑一般是有機弱酸或者有機弱堿，當(dāng)溶液的PH值發(fā)生變化后，指示劑的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而引起顏色的變化，以此來指示滴定終點的到達。若用HIn表示酸，In-表示其共軛堿，酸堿平衡如下：

常用的酸堿指示劑主要分為以下四類：

酚酞類：常見的有酚酞，百里酚酞等。

偶氮化合物類：常見的有甲基橙、中性紅等；

硝基苯酚類：常用的是鄰位、對位硝基酚，如α - β和 γ - 雙硝基酚等。

磺代酚酞類：常用的有酚紅、甲酚紅、溴酚藍、百里酚蘭等。

近年來，又有很多學(xué)者從植物中提取有效成分自制一些酸堿指示劑。比如已見報道的用紫草，紫色卷心菜，米莧菜等植物來制備酸堿指示劑。隨著研究的深入，學(xué)者發(fā)現(xiàn)很多植物的色素如月季花、菊花、牽牛花等的浸出液都可以制成不同的酸堿指示劑。

2 常用的酸堿指示劑的變色范圍

指示劑的變色范圍是pH = pKHIn ±1，而在實際操作中，實際的變色范圍和理論變色范圍有所不同，常用的酸堿指示劑的變色范圍如表1所示：

表1 常用的指示劑的變色范圍

在酸堿滴定實驗操作中，選擇合適的指示劑是關(guān)鍵。一般來說，指示劑的變色范圍越窄越好。這是因為PH值稍有變化，指示劑就能改變顏色，指示終點的到達就更加精確。為此，一些反應(yīng)中，還會用到混合指示劑，比如凱式定氮中，甲基紅和溴甲酚綠作為指示劑，這樣就使變色范圍變窄，變色更靈敏，終點指示更精確。

3 影響指示劑變色的因素

影響指示劑變色的因素主要有溫度、指示劑的用量、鹽類的存在等。

3.1 溫度

溫度改變時指示劑常數(shù)KIn和水的離子積Kw都有改變，因此指示劑的變色范圍也隨之發(fā)生改變。例如，甲基橙在室溫下的變色范圍是3.1～4.4，在100℃時為2.5～3.7。因此滴定宜在室溫下進行，如必須加熱，應(yīng)該將溶液冷卻后再進行滴定。

3.2 指示劑的用量

對雙色指示劑如甲基橙，溶液顏色決定于[In]/[HIn]的比值，與指示劑的用量無關(guān)。但因指示劑本身也要消耗滴定劑，當(dāng)指示劑濃度大時將致使終點時顏色變化不敏銳。而單色指示劑如酚酞，指示劑的用量有較大的影響。例如，在50～100mL溶液中加入0.1%酚酞指示劑2～3滴，pH = 9時出現(xiàn)紅色；在同樣條件下加入10～15滴，則在pH=8時出現(xiàn)紅色。因此，用單色指示劑指示滴定終點時，要嚴(yán)格控制指示劑的用量。通常滴定溶液20～30mL時，指示劑的用量約為1～4滴。

3.3 鹽類的存在

某些鹽類具有吸收不同波長光波的性質(zhì)，也會改變指示劑顏色的深度和色調(diào)，所以在滴定溶液中不宜有大量鹽類存在。

4 酸堿滴定中選擇合適的指示劑

運用酸堿滴定法進行分析測定時，最重要的是要估計被測物質(zhì)能否被準(zhǔn)確滴定，了解滴定過程中溶液的PH隨滴定劑體積增加而變化的情況，才有可能選擇合適的指示劑，從而準(zhǔn)確的確定滴定終點。

指示劑的選擇是依賴于酸堿滴定曲線中計量點附近的PH值突躍，只要指示劑的PH變色范圍在該曲線突躍范圍內(nèi)的指示劑均可以選用。到達終點時雖不是化學(xué)計量點，但在此范圍內(nèi)的滴定誤差小于0.1%，這是酸堿滴定分析上所允許的。選擇不當(dāng)會使滴定誤差增大，失去滴定分析的意義。比如選用的指示劑PH值高于滴定曲線PH突躍范圍，測定結(jié)果就會偏高，反之則偏低，這都會給滴定分析帶來誤差，是酸堿滴定分析中不允許的。

在酸堿滴定這一實驗中根據(jù)溶液的pH值與指示劑的顏色變化規(guī)律，也就要求我們在中和反應(yīng)中要慎重選擇指示劑。

經(jīng)常使用的滴定規(guī)律是：當(dāng)強堿滴定強酸時，可選酚酞、甲基橙作指示劑；當(dāng)強堿滴定弱酸時，可選用酚酞作指示劑；當(dāng)強酸滴定弱堿時，選用甲基橙作指示劑。當(dāng)由于我們酸堿指示劑的選擇失誤時，會對中和滴定的實驗結(jié)果，造成很大誤差。例如，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定醋酸時，分別用酚酞和甲基橙作指示劑進行實驗操作，得到如表2的結(jié)果：

表2 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定醋酸含量

通過以上可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選用甲基橙作為指示劑時，出現(xiàn)了較大誤差。

5 小結(jié)

酸堿滴定分析中指示劑的正確選擇是確保該滴定分析實驗得到正確結(jié)論的關(guān)鍵。在選擇指示劑的時候，要注意指示劑的變色范圍在酸堿滴定曲線突躍范圍之內(nèi)，且變色范圍越窄越好。指示劑的變色還要考慮溫度、指示劑的用量以及溶液中鹽的存在等因素的影響，綜合考慮選擇指示劑的各種因素，能夠正確的選擇合適的酸堿指示劑，對酸堿滴定分析中滴定終點的準(zhǔn)確判斷有著重要的意義。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.090

劉美玲（1985-），女（漢族），山東濟寧人，畢業(yè)于南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，碩士，研究方向：無機化學(xué)。現(xiàn)任天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師。職稱：助教。