химический каталог




ИНДИКАТОРЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ИНДИКАТОРЫ (позднелат. indicator - указатель), химический вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации к.-л. компонента в растворе. Указывают на определенное состояние системы или на момент достижения этого состояния. Различают ИНДИКАТОРЫ обратимые и необратимые. Изменение окраски первых при изменении состояния системы (например, фенолфталеина при изменении рН среды) может быть повторено многократно. Необратимые ИНДИКАТОРЫ подвергаются необратимым химический превращениям, например, азосоединения при окислении ионами BrO3 - разрушаются. Индикаторы, которые вводят в исследуемый раствор, называют внутренними, в отличие от внешних, реакцию с к-рыми проводят вне анализируемой смеси. В последнем случае одну или несколько капель анализируемого раствора помещают на бумажку, пропитанную ИНДИКАТОРЫ, или смешивают их на белой фарфоровой пластинке с каплей индикатора. ИНДИКАТОРЫ применяют чаще всего для установления конца к.-л. химический реакции, главным образом конечной точки титрования (к. т. т.). В соответствии с титриметрич. методами различают кислотно-основные, адсорбционного, окислит.-восстановит. и комплексонометрич. ИНДИКАТОРЫ Кислотно-основные ИНДИКАТОРЫ представляют собой растворимые орг соединение, которые меняют свой цвет или люминесценцию в зависимости от концентрации ионов Н+ (рН среды). Примен. для установления конца реакции между кислотами и основаниями (в том числе при кислотно-основном титровании) или др. реакций, если в них участвуют ионы Н+, а также для колориметрич. определения рН водных растворов. Наиб. важные кислотно-основные ИНДИКАТОРЫ приведены в табл. 1. Причина изменения цвета ИНДИКАТОРЫ в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп. Если ИНДИКАТОРЫ слабая кислота HIn, то в водном растворе имеет место равновесие: HIn + Н2О D In - + Н3О+ . Если ИНДИКАТОРЫ - слабое основание In, то: In + H2O D HIn+ + ОН - . В общем виде можно записать: Ina + Н2О D Inb + Н3О+, где Ina и Inb - соответственно кислая и основная формы ИНДИКАТОРЫ, которые окрашены различно. Константа равновесия этого процесса Кln = [Inb][H3O+]/[Ina] называют константой ИНДИКАТОРЫ Цвет раствора зависит от соотношения [Ina]/[Inb], которое определяется рН раствора.

Считают, что цвет одной формы ИНДИКАТОРЫ заметен, если ее концентрация в 10 раз превышает концентрацию др. формы, т.е. если отношение [Ina]/[Inb] = [H3O+]/Kln равно 0,1 или 10. Изменение цвета ИНДИКАТОРЫ отмечается в области рН = рКlп b 1, который называют интервалом перехода ИНДИКАТОРЫ Изменение наиболее отчетливо, когда [Ina] = [Inb] и Кln = [Н3О]+, т.е. при рН = рКln. Значение рН, при котором обычно заканчивается титрование, называют показателем титрования рТ. ИНДИКАТОРЫ для титрования подбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал значение рН, какое должен иметь раствор в точке эквивалентности. Часто это значение рН не совпадает с рТ используемого индикатора, что приводит к так называемой индикаторной ошибке. Если в к. т. т. остается избыток неоттитрованного слабого основания или кислоты, ошибка называют соответственно основной или кислотной. Чувствительность ИНДИКАТОРЫ - концентрация (в моль/л) определяемого иона (в данном случае Н+ или ОН - ) в точке наиболее резкого перехода окраски. Различают: чувствительные к кислотам ИНДИКАТОРЫ с интервалом перехода в области щелочных значений рН (например, фенолфталеин, тимолфталеин); чувствительные к основаниям ИНДИКАТОРЫ с интервалом перехода в кислой области (как у диметилового желтого, метилового оранжевого и др.); нейтральные ИНДИКАТОРЫ, интервал перехода которых находится около рН 7 (нейтральный красный, феноловый красный и др.). ИНДИКАТОРЫ бывают с одной или двумя окрашенными формами; такие ИНДИКАТОРЫ называют соответственно одноцветными и двухцветными. Наиб. четкое изменение окраски наблюдалось бы у тех ИНДИКАТОРЫ, кислотная и основная формы которых окрашены в дополнительной цвета. Однако таких ИНДИКАТОРЫ не существует. Поэтому, добавляя краситель, изменяют соответствующим образом окраски обеих форм. Так, у метилового красного переход от красного к желтому происходит в интервале 2 единиц рН, а если к раствору добавить метиленовый синий, то переход окраски от красно-фиолетовой к зеленой наблюдается резко и отчетливо при рН 5,3. Подобного эффекта можно добиться, если использовать смесь двух индикаторов, цвета которых дополняют дру. друга. Такие ИНДИКАТОРЫ называют смешанными (табл. 2).

Смеси ИНДИКАТОРЫ, которые непрерывно изменяют свой цвет во всей области значений рН от 1 до 14, называют универсальными. Их используют для приблизит. оценки рН растворов. На изменение окраски ИНДИКАТОРЫ оказывают влияние его концентрации. Для двухцветных ИНДИКАТОРЫ чем выше концентрация, тем изменение окраски менее резко, так как спектры поглощения обеих форм накладываются друг на друга в большей степени и становится труднее определить изменение окраски. Обычно используют одно и то же минимальное (несколько капель раствора) количество ИНДИКАТОРЫ Интервал перехода многих ИНДИКАТОРЫ зависит от температуры. Так, метиловый оранжевый меняет свою окраску при комнатной температуре в интервале рН 3,4-4,4, а при 100 °С в интервале рН 2,5-3,3. Это связано с изменением ионного произведения воды. Присутствующие в растворе коллоидные частицы адсорбируют ИНДИКАТОРЫ, что приводит к полному изменению его цвета. Для исключения ошибки в присутствии положительно заряженных коллоидных частиц следует применять ИНДИКАТОРЫ-основания, а в присутствии отрицательно заряженных - ИНДИКАТОРЫ-кислоты. При титровании в обычных условиях необходимо учитывать влияние растворенного СО2, особенно при использовании ИНДИКАТОРЫ с рКln > 4 (например, метилового оранжевого, метилового красного, фенолфталеина). Иногда СО2 предварительно удаляют кипячением или титруют раствор в отсутствие контакта с атмосферой. Влияние посторонних нейтральных электролитов (солевой эффект) проявляется в смещении равновесия ИНДИКАТОРЫ В случае ИНДИКАТОРЫ-кислот интервал перехода смещается в более кислую область, а в случае ИНДИКАТОРЫ-оснований - в более щелочную. В зависимости от природы растворителя меняются окраски ИНДИКАТОРЫ, их рКln и чувствительность. Так, метиловый красный в воде дает переход окраски при более высоких значениях активности ионов Н+ , чем бромфеноловый синий, а в этиленгликолевом растворе наоборот. В водно-метанольных и водно-этанольных растворах изменение по сравнению с водной средой незначительно. В спиртовой среде ИНДИКАТОРЫ-кислоты более чувствительны к ионам Н+ , чем ИНДИКАТОРЫ-основания. Хотя при титровании в неврдных средах обычно к. т. т. устанавливают потенциометрически с помощью стеклянного индикаторного электрода, используют также кислотно-основные ИНДИКАТОРЫ (табл. 3). Чаще всего для титрования слабых оснований применяют метиловый красный в диоксане или кристаллический фиолетовый в безводной СН3СООН; при титровании слабых кислот - тимоловый синий в ДМФА. Поведение ИНДИКАТОРЫ в неводной и водной средах аналогично. Например, для слабой кислоты HIn в растворителе SН можно записать равновесие: HIn + SH D In - + SH2+. Механизм действия ИНДИКАТОРЫ такой же, как и в воде, только в неводных средах пользуются соответствующими шкалами кислотности (рНр, рА; см. Кислотно-основное титрование). В качестве кислотно-основных ИНДИКАТОРЫ используют также люминесцентные индикаторы, меняющие цвет и интенсивность флуоресценции в зависимости от рН и позволяющие титровать сильно окрашенные и мутные растворы.

Для титрования слабых кислот применяются т называют индикаторы помутнения вещества, образующие обратимые коллоидные системы, коагулирующие в очень узком интервале рН (например, изонитроацетил-n-аминобензол дает муть при рН 10,7-11,0). В качестве кислотно-основных ИНДИКАТОРЫ можно использовать комплексы металлов с металлохромными индикаторами (см. ниже); эти комплексы, разрушаясь, изменяют окраску раствора в узком интервале рН. Для определения органическое кислот и оснований в воде в присутствии несмешивающегося с ней растворителя применяют так называемой амфииндикаторы, которые представляют собой соли ИНДИКАТОРЫ-кислот (например, тропеолина 00) с различные органическое основаниями (например, алкалоидами). Эти ИНДИКАТОРЫ хорошо растворим в органических растворителях, плохо в воде; отличаются высокой чувствительностью. Адсорбционные ИНДИКАТОРЫ вещества, способные адсорбироваться на поверхности осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминесценции Эти ИНДИКАТОРЫ, как правило, обратимы и используются в осадительном титровании В первую очередь осадком адсорбируются ионы, идентичные тем, которые входят в состав самого осадка, после чего адсорбируется ИНДИКАТОРЫ Большая группа ИНДИКАТОРЫ красители (табл. 4), адсорбирующиеся поверхностью осадка с образованием солей с ионами, содержащимися в осадке.

Например, раствор эозина розового цвета, который не меняется при добавлении AgNO3. Но при титровании раствором КВr выпадающий осадок адсорбирует ионы Ag+, которые присоединяют к себе анионы эозина. Осадок при этом становится красно-фиолетовым. В к. т. т., когда оттитрованы все ионы Ag+, окраска осадка исчезает и раствор становится снова розовым. Неорганическое адсорбционного ИНДИКАТОРЫ образуют с ионами титранта цветной осадок или комплекс (как, например, применяемые в качестве индикаторов ионы СrО4 - и SCN - в аргентометрии). В качестве адсорбционного ИНДИКАТОРЫ применяются также некоторые кислотно-основные, окислит.-восстановит. и комплексонометрич. индикаторы, свойства которых (константы кислотной диссоциации, окислит.-восстановит. потенциалы и константы устойчивости комплексов с катионами металлов) в адсорбир. состоянии зависят от природы и концентрации ионов на поверхности осадка. Окислит.-восстановит. ИНДИКАТОРЫ - вещества, способные изменять окраску в зависимости от окислит.-восстановит. потенциала раствора. Применяют для установления к. т. т. окислит.-восстановит. титрования и для колориметрич. определения окислит.-восстановит. потенциала (преимущественно в биологии). Такими ИНДИКАТОРЫ служат, как правило, вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная (In) и восстановленная (InRed) формы имеют разные окраски. Для обратимых окислит.-восстановит. ИНДИКАТОРЫ можно записать: In+ ne D InRed , где п - число электронов. При потенциале Е отношение концентраций обеих форм ИНДИКАТОРЫ определяется Нернста уравнением:
,
где Eln - реальный окислит.-восстановит. потенциал индикатора, зависящий от состава раствора. Интервал перехода окраски практически наблюдается при изменении отношения [In0x]/[InRed] от 0,1 до 10, что при 25 °С соответствует D E (в В) = Eln b (0,059/n). Потенциал, соответствующий самому резкому изменению цвета, равен Eln. При выборе ИНДИКАТОРЫ учитывают главным образом значения Eln, коэффициент молярного погашения обеих форм ИНДИКАТОРЫ и потенциал раствора в точке эквивалентности. При титровании сильными окислителями (К2Сr2О7, КМnО4 и др.) применяют ИНДИКАТОРЫ, имеющие сравнительно высокие Eln, например, дифениламин и его производные; при титровании сильными восстановителями [солями Ti(III), V(II) и т.д.] применяют ИНДИКАТОРЫ с относительно низкими Eln, например, сафранин, метиленовый голубой (табл. 5).

Некоторые вещества изменяют свою окраску необратимо, например, при окислении разрушаются с образованием бесцв. продуктов, как индиго под действием гипохлоритов или нафтоловый сине-черный под действием ионов ВrО3. Комплексонометрические ИНДИКАТОРЫ - вещества, образующие с ионами металлов (М) окрашенные комплексы, по цвету отличающиеся от самих ИНДИКАТОРЫ Применяются для установления к. т. т. в комплексонометрии. Устойчивость комплексов металлов с ИНДИКАТОРЫ (In) меньше, чем соответствующих комплексoнатов, поэтому в к. т. т. комплексоны вытесняют ИНДИКАТОРЫ из комплексов с металлами. В момент изменения окраски в точке эквивалентности [In] = [MIn] и, следовательно, рМ = — lg KMln, где рМ = — lg[M] называют точкой перехода ИНДИКАТОРЫ, КMln - константа устойчивости комплекса металла с ИНДИКАТОРЫ Ошибка при титровании связана с тем, что некоторое количество иона металла может присоединяться к ИНДИКАТОРЫ, а не к титранту. Наиб. часто используют так называемой металлохромные ИНДИКАТОРЫ (табл. 6) - органическое вещества, образующие с катионами металлов растворимые в воде интенсивно окрашенные ( el 104-105) внутрикомплексные соединения. Эти соединение должны быть достаточно устойчивы, чтобы образовываться при очень низких концентрациях ионов металлов. Индикатор и его комплекс должны находиться в истинном растворе. Дня повышения растворимости реагента и комплекса обычно вводят смешивающийся с водой растворитель. Комплекс металла с ИНДИКАТОРЫ должен быть лабильным и быстро разрушаться под действием комплексона. Различают селективные и универсальные металлохромные ИНДИКАТОРЫ, взаимодействующие соответственно с небольшим числом или с многие катионами. К первым относятся, например, тайрон, галлион, ко вторым - арсеназо I, пиридилазонафтол (ПАН), пирокатехиновый фиолетовый, ксиленоловый оранжевый, метилтимоловый синий, хромазурол и др.

Иногда в качестве комплексонометрич. ИНДИКАТОРЫ применяют комплексонат к.-л. иона (например, [CuY]2 - , где Y - анион этилендиаминтетрауксусной кислоты) в смеси с металлохромным ИНДИКАТОРЫ, например ПАН. При введении определяемого иона М2+ происходит реакция: М2+ + [CuY]2 - + ПАН D [MY]2 - + [СuПАН]+. При титровании к.-л. комплексоном в к. т. т. окраска раствора меняется от фиолетовой к желто-оранжевой, т.е. очень контрастно. При комплексонометрич. определении Сu используют в качестве индикатора ее комплекс с ПАН, адсорбированный на поверхности осажденного AgI. В этом случае можно определять Ag и Сu при совместном присутствии: в кислой среде раствором KI оттитровывают сначала ионы Ag, а затем комплексоном - ионы Сu. Применяются также так называемой неокрашенные комплексонометрич. ИНДИКАТОРЫ, избирательно взаимодействующие с ионами определяемого металла с образованием слабо окрашенных ( el 103) комплексов, например, сульфосалициловая кислота при титровании Fe (III). Флуоресцентные комплексонометрич. ИНДИКАТОРЫ (или металлофлуоресцентные ИНДИКАТОРЫ) взаимодействие с катионами металлов с образованием интенсивно флуоресцирующих хелатов (см. Люминесцентные индикаторы). Впервые об ИНДИКАТОРЫ сообщил англ. физик и химик Р. Бойль в 1664. О применении ИНДИКАТОРЫ на носителях см. Реактивные индикаторные бумаги и Индикаторные трубки.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
maxnomic купить
напрокат гироскутер в щелково
матоасы 100на70
регулятор скорости rtrd4 цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.08.2017)