干货 | 酸碱滴定中指示剂的选择——溴甲酚绿-甲基红篇

2020-05-19 17:44:42, 安谱实验 上海安谱实验科技股份有限公司


酸碱滴定分析法是重要的化学分析方法，上一篇讲了酚酞指示剂，这一篇开启GB/T601《化学试剂 标准滴定溶液的制备》中盐酸/硫酸标准溶液的标定方法及选用溴甲酚绿-甲基红混合指示剂的原因的分析。在开启正文之前，先普及两个概念：理论变色点和滴定终点。


点击图片，上篇回顾


什么是理论变色点？



酸碱指示剂一般是结构复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们的酸式和其共轭碱式具有不同的颜色。在滴定过程中，溶液pH改变时，酸碱指示剂失去质子由酸式转变为碱式或得到质子由碱式转变了酸式，引起结构的改变，这就是指示剂的变色原理。当酸式色和碱式色各占一半时，pH=pKHIn (指示剂常数)，称为指示剂的理论变色点。




什么是滴定终点？



指示剂的变色范围是指示剂开始变色至变色终了时所对应的pH范围，为pH=pKHIn±1。由于人的肉眼对各种颜色的敏感程度不同，指示剂的酸式色和碱式色也有互相掩盖的作用，实际测试中的酸碱指示剂会因为外在因素影响观察，从而变色范围会有所差异，在变色范围内指示剂颜色变化最为明显的那一滴称为滴定终点。




指示剂选择——溴甲酚绿-甲基红

下表为标定盐酸/硫酸可以使用的指示剂及其变色范围和颜色变化。

指示剂
变色范围
颜色变化
甲基橙
3.1~4.4橙色➡黄色➡红色
甲基红4.4～6.2黄色➡红色
溴甲酚绿甲基红
5.0~5.2绿色➡灰绿色➡暗红色


在标定盐酸/硫酸时，使用的基准物为无水碳酸钠，为多元碱。滴定至化学计量点pH≈4时，H+ + CO32- ⇌ H2O + CO2，溶液中形成饱和的CO2，因此在滴定近终点时应将溶液煮沸2min促使H2CO3分解，除去CO2，使突跃范围变大，冷却后继续滴定至终点。若使用甲基红指示剂，化学计量点不在变色范围内，无法使用；若使用甲基橙指示剂，它的滴定终点的pH范围很窄，再加上CO2饱和使溶液酸度增大，终点会提前。若使用甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，颜色由绿色变暗红色终点较敏锐。

另外标准溶液精度要求较高，要尽可能的把滴定误差降至最低，滴定误差是由于滴定终点与化学计量点不完全吻合而引起的误差。要降低滴定误差，必须是让滴定终点尽可能接近化学计量点，酸碱滴定达到化学计量点时，理想状态下滴定终点达到化学计量点后尽可能少量的盐酸/硫酸而导致指示剂颜色突变，这时溶液pH大约为5.0左右，正好溴甲酚绿-甲基红指示剂变色敏锐，变色点pH为5.1，符合指示剂选用原则。


酸碱滴定中最重要的是了解滴定过程中溶液pH值的变化规律，再根据pH变化规律选择最适宜的指示剂来确定终点。滴定到化学计量点附近，溶液pH值会发生突跃现象，这具有非常重要的实际意义，是选择指示剂的依据。


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