pH指示剂(光学方法)一般的,能做pH指示剂的物质有一个共同点:其分子结构在结合/释放氢离子后会改变结构,进而改变其吸收光谱,肉眼直观的表现就是颜色随pH的变化。
不同的指示剂有不同的变色范围和颜色(如图),可根据滴定剂和被滴定物质的性质(pKa、颜色等)进行选择。可以一次滴定用一种指示剂,也可以采用两种甚至多种指示剂的混合以分别判定多个pH突跃点(滴定几种pKa不同的酸碱的混合物或者多元酸碱时用)有的时候,也会用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱来代替肉眼来判断pH指示剂颜色的变化。
以酚酞为例(下图),在中性到弱酸性的条件下,酚酞的水溶液在可见光波段没有明显的吸收峰,而弱碱性条件下,酚酞的水溶液在蓝光波段有明显的吸收峰(红光吸收相对少,所以肉眼看起来表现为红色)。这样的精确度比肉眼高。
2. pH计(电化学方法)一般的,pH计有一个氢离子选择性玻璃电极。插入水溶液后,电极两侧就因氢离子浓度(准确的说,是活度)的差而建立起一个电位。
这个电位与标准电极(比如饱和甘汞电极)比较,即可反推出溶液中氢离子的活度和pH(pH=-lg(氢离子))。pH计可以精确到小数点后2位甚至3位,因而比用肉眼观察酸碱指示剂的颜色的变化更精确。
滴定分析法中确定滴定终点有几种方法及简单原理
滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,滴加到被测物质的溶液中,直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止,根据试剂溶液的浓度和消耗的体积,计算被测物质的含量。
这种已知准确浓度的试剂溶液称为滴定液。
将滴定液从滴定管中加到被测物质溶液中的过程叫做滴定。
当加入滴定液中物质的量与被测物质的量按化学计量定量反应完成时,反应达到了计量点。
在滴定过程中,指示剂发生颜色变化的转变点称为滴定终点。
滴定终点与计量点不一定恰恰符合,由此所造成分析的误差叫做滴定误差。 适合滴定分析的化学反应应该具备以下几个条件:
(1)反应必须按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,这是定量计算的基础。
(2)反应能够迅速地完成(有时可加热或用催化剂以加速反应)。
(3)共存物质不干扰主要反应,或用适当的方法消除其干扰。
(4)有比较简便的方法确定计量点(指示滴定终点)。 直接滴定法
常见酸碱指示剂的变色范围指示剂
颜色变化
变色范围(ph)石
蕊
红—蓝
5.0~8.0甲基橙
红—黄
3.1~4.4酚
酞
无—红
8.0~10.0 酸碱中和和滴定指示剂的选择之一(1)酚酞:酸滴定碱时:颜色由红刚好褪色。碱滴定酸时:颜色由无色到浅红色(2)甲基橙:酸滴定碱时:颜色由黄到橙色。碱滴定酸时:颜色由红到橙色一般不选用石蕊 酸碱中和和滴定指示剂的选择之二为了减小方法误差,使滴定终点和等当点重合,需要选择适当的指示剂。强酸与弱碱相互滴定时,应选用甲基橙。强碱与弱酸相互滴定时,应选用酚酞。强酸与强碱相互滴定时,既可选用甲基橙,也可选用酚酞作指示剂。注意,中和滴定不能用石蕊作指示剂。原因是石蕊的变色范围(ph5.0~8.0)太宽,到达滴定终点时颜色变化不明显,不易观察。 酸碱中和滴定指示剂的选择之三常用的指示剂多是弱酸或弱碱,如石蕊;酚酞和甲基橙是比较复杂的有机酸。指示剂的分子和离子具有不同的颜色,酸或碱溶液能影响指示剂的电离平衡,因此在酸或碱溶液中指示剂会显示不同的颜色。中和滴定时选择指示剂应考虑以下几个方面:(1)指示剂的变色范围越窄越好,ph稍有变化,指示剂就能改变颜色。石蕊溶液由于变色范围较宽,且在等当点时颜色的变化不易观察,所以在中和滴定中不采用。(2)溶液颜色的变化由浅到深容易观察,而由深变浅则不易观察。因此应选择在滴定终点时使溶液颜色由浅变深的指示剂。强酸和强碱中和时,尽管酚酞和甲基橙都可以用,但用酸滴定碱时,甲基橙加在碱里,达到等当点时,溶液颜色由黄变红,易于观察,故选择甲基橙。用碱滴定酸时,酚酞加在酸中,达到等当点时,溶液颜色由无色变为红色,易于观察,故选择酚酞。(3)强酸和弱碱、强碱和弱酸中和达到滴定终点时,前者溶液显酸性,后者溶液显碱性,对后者应选择碱性变色指示剂(酚酞),对前者应选择酸性变色指示剂(甲基橙)。(4)为了使指示剂的变色不发生异常导致误差,中和滴定时指示剂的用量不可过多,温度不宜过高,强酸或强碱的浓度不宜过大。
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