金屬指示劑的作用原理

  金屬指示劑是一種配位性的有機染料,能和金屬離子生成有色配合物或螯合物。如pH=10時,用鉻黑T指示劑指示EDTA滴定Mg2+的滴定終點。滴定前,溶液中只有Mg2+,加入鉻黑T(HIn2)后,發(fā)生配位反應(yīng),生成的Mgn呈紅色。滴定開始至化學(xué)計量點前,由于EDTA和Mg2+反應(yīng)的生成產(chǎn)物MgY2-無色,所以溶液一直是MgIn的紅色。

  化學(xué)計量點時,金屬離子全部反應(yīng)完全,稍加過量的EDTA由于具有強的螯合性,把鉻黑T金屬螯合物中的鉻黑T置換出來,pH=10時,鉻黑T為純藍(lán)色,因此反應(yīng)結(jié)束時,溶液顏色由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色,利用此顏色的轉(zhuǎn)變可以指示滴定終點。

金屬指示劑應(yīng)具備的條件

一個良好的金屬指示劑,一般應(yīng)具備以下條件

(1)在滴定要求的pH條件下,指示劑與金屬-指示劑螯合物具有明顯的色變。

(2)金屬-指示劑螯合物應(yīng)有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性,其穩(wěn)定性必須小于EDTA與金屬離子的穩(wěn)定性。否則,化學(xué)計量點時EDTA不能從金屬-指示劑螯合物中奪取金屬,而看不到顏色的變化。但金屬-指示劑螯合物的穩(wěn)定性也不能太低,否則,此螯合物在化學(xué)計量點前發(fā)生解離,指示劑提前釋放,游離出來,終點提前,而且變色不敏銳。因此,金屬-指示劑鰲合物的穩(wěn)定性要適當(dāng),以避免引起滴定誤差。

(3)指示劑與金屬離子的反應(yīng)要迅速,In與MIn應(yīng)易溶于水。

(4)指示劑應(yīng)具有較好的選擇性,在測定的條件下只與被測離子顯色。若選擇性不理想,應(yīng)設(shè)法消除干擾。

(5)指示劑本身在空氣中應(yīng)穩(wěn)定,便于保存。大多數(shù)金屬指示劑由于自身結(jié)構(gòu)特點,在空氣中或在水溶液中易被氧化,所以最好現(xiàn)用現(xiàn)配。保存時應(yīng)避光,密封保存在棕色容器中。有時直接使用鹽稀釋的固體。指示劑與某些離子生成極穩(wěn)定的配合物,滴入過量EDTA也不能奪取MIn配合物中的金屬離子,指示劑在化學(xué)計量點附近沒有顏色變化,這種現(xiàn)象稱為指示劑的封閉現(xiàn)象。如Ai對指示劑二甲酚橙有封閉作用,能和指示劑生成穩(wěn)定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接觸。如果干擾離子封閉指示劑,則加入另外一種比指示劑螯合能力強的配位劑與之反應(yīng),消除封閉現(xiàn)象。

MIn穩(wěn)定性與MY相當(dāng)或In、MIn不易溶于水,導(dǎo)致即使過了化學(xué)計量點也不變色,終點拖長,消耗過量的EDTA,這種現(xiàn)象稱為僵化現(xiàn)象。可以加入有機溶劑增加其溶解性或加熱來促進(jìn)溶解,加快反應(yīng)速率。但最好選擇易溶于水的指示劑。另外示劑若保存不當(dāng),會發(fā)生氧化變質(zhì)現(xiàn)象。

綜上所述,選擇金屬指示劑時,需要考察給定pH下金屬-指示劑螯合物的穩(wěn)定性,螯合物與EDTA-金屬鰲合物的穩(wěn)定性差異,顏色變化的敏銳性,干擾離子的去除等,最后還需要通過實驗驗證指示結(jié)果的準(zhǔn)確性。