pH指示劑(光學(xué)方法)一般的,能做pH指示劑的物質(zhì)有一個共同點(diǎn):其分子結(jié)構(gòu)在結(jié)合/釋放氫離子后會改變結(jié)構(gòu),進(jìn)而改變其吸收光譜,肉眼直觀的表現(xiàn)就是顏色隨pH的變化。
不同的指示劑有不同的變色范圍和顏色(如圖),可根據(jù)滴定劑和被滴定物質(zhì)的性質(zhì)(pKa、顏色等)進(jìn)行選擇。可以一次滴定用一種指示劑,也可以采用兩種甚至多種指示劑的混合以分別判定多個pH突躍點(diǎn)(滴定幾種pKa不同的酸堿的混合物或者多元酸堿時用)有的時候,也會用紫外-可見(UV-Vis)吸收光譜來代替肉眼來判斷pH指示劑顏色的變化。
以酚酞為例(下圖),在中性到弱酸性的條件下,酚酞的水溶液在可見光波段沒有明顯的吸收峰,而弱堿性條件下,酚酞的水溶液在藍(lán)光波段有明顯的吸收峰(紅光吸收相對少,所以肉眼看起來表現(xiàn)為紅色)。這樣的精確度比肉眼高。
2. pH計(jì)(電化學(xué)方法)一般的,pH計(jì)有一個氫離子選擇性玻璃電極。插入水溶液后,電極兩側(cè)就因氫離子濃度(準(zhǔn)確的說,是活度)的差而建立起一個電位。
這個電位與標(biāo)準(zhǔn)電極(比如飽和甘汞電極)比較,即可反推出溶液中氫離子的活度和pH(pH=-lg(氫離子))。pH計(jì)可以精確到小數(shù)點(diǎn)后2位甚至3位,因而比用肉眼觀察酸堿指示劑的顏色的變化更精確。
滴定分析法中確定滴定終點(diǎn)有幾種方法及簡單原理
滴定分析法是將一種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液,滴加到被測物質(zhì)的溶液中,直到所加的試劑與被測物質(zhì)按化學(xué)計(jì)量定量反應(yīng)為止,根據(jù)試劑溶液的濃度和消耗的體積,計(jì)算被測物質(zhì)的含量。
這種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液稱為滴定液。
將滴定液從滴定管中加到被測物質(zhì)溶液中的過程叫做滴定。
當(dāng)加入滴定液中物質(zhì)的量與被測物質(zhì)的量按化學(xué)計(jì)量定量反應(yīng)完成時,反應(yīng)達(dá)到了計(jì)量點(diǎn)。
在滴定過程中,指示劑發(fā)生顏色變化的轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱為滴定終點(diǎn)。
滴定終點(diǎn)與計(jì)量點(diǎn)不一定恰恰符合,由此所造成分析的誤差叫做滴定誤差。 適合滴定分析的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)該具備以下幾個條件:
(1)反應(yīng)必須按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,這是定量計(jì)算的基礎(chǔ)。
(2)反應(yīng)能夠迅速地完成(有時可加熱或用催化劑以加速反應(yīng))。
(3)共存物質(zhì)不干擾主要反應(yīng),或用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ涓蓴_。
(4)有比較簡便的方法確定計(jì)量點(diǎn)(指示滴定終點(diǎn))。 直接滴定法
常見酸堿指示劑的變色范圍指示劑
顏色變化
變色范圍(ph)石
蕊
紅—藍(lán)
5.0~8.0甲基橙
紅—黃
3.1~4.4酚
酞
無—紅
8.0~10.0 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之一(1)酚酞:酸滴定堿時:顏色由紅剛好褪色。堿滴定酸時:顏色由無色到淺紅色(2)甲基橙:酸滴定堿時:顏色由黃到橙色。堿滴定酸時:顏色由紅到橙色一般不選用石蕊 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之二為了減小方法誤差,使滴定終點(diǎn)和等當(dāng)點(diǎn)重合,需要選擇適當(dāng)?shù)闹甘緞?qiáng)酸與弱堿相互滴定時,應(yīng)選用甲基橙。強(qiáng)堿與弱酸相互滴定時,應(yīng)選用酚酞。強(qiáng)酸與強(qiáng)堿相互滴定時,既可選用甲基橙,也可選用酚酞作指示劑。注意,中和滴定不能用石蕊作指示劑。原因是石蕊的變色范圍(ph5.0~8.0)太寬,到達(dá)滴定終點(diǎn)時顏色變化不明顯,不易觀察。 酸堿中和滴定指示劑的選擇之三常用的指示劑多是弱酸或弱堿,如石蕊;酚酞和甲基橙是比較復(fù)雜的有機(jī)酸。指示劑的分子和離子具有不同的顏色,酸或堿溶液能影響指示劑的電離平衡,因此在酸或堿溶液中指示劑會顯示不同的顏色。中和滴定時選擇指示劑應(yīng)考慮以下幾個方面:(1)指示劑的變色范圍越窄越好,ph稍有變化,指示劑就能改變顏色。石蕊溶液由于變色范圍較寬,且在等當(dāng)點(diǎn)時顏色的變化不易觀察,所以在中和滴定中不采用。(2)溶液顏色的變化由淺到深容易觀察,而由深變淺則不易觀察。因此應(yīng)選擇在滴定終點(diǎn)時使溶液顏色由淺變深的指示劑。強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和時,盡管酚酞和甲基橙都可以用,但用酸滴定堿時,甲基橙加在堿里,達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時,溶液顏色由黃變紅,易于觀察,故選擇甲基橙。用堿滴定酸時,酚酞加在酸中,達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時,溶液顏色由無色變?yōu)榧t色,易于觀察,故選擇酚酞。(3)強(qiáng)酸和弱堿、強(qiáng)堿和弱酸中和達(dá)到滴定終點(diǎn)時,前者溶液顯酸性,后者溶液顯堿性,對后者應(yīng)選擇堿性變色指示劑(酚酞),對前者應(yīng)選擇酸性變色指示劑(甲基橙)。(4)為了使指示劑的變色不發(fā)生異常導(dǎo)致誤差,中和滴定時指示劑的用量不可過多,溫度不宜過高,強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度不宜過大。
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