金屬指示劑
銅臭 / 2022-07-07
在絡(luò)合滴定中，通常利用一種能與金屬離子生成有色絡(luò)合物的顯色劑指示滴定過程中金屬離子濃度的變化。這種顯色劑稱為金屬指示劑。
一、金屬指示劑變色原理
金屬指示劑大多是一種有機染料，能與某些金屬離子生成有色絡(luò)合物，此絡(luò)合物的顏色與金屬指示劑的顏色不同。下面舉例說明。
例如:用EDTA 標準溶液滴定鎂，當(dāng)加入鉻黑T (以H?In 表示其分子式)為指示劑，在pH= 10的緩沖溶液中為藍色，與鎂離子絡(luò)合后生成紅色絡(luò)合物。反應(yīng)如下:
當(dāng)以EDTA溶液進行滴定時，H?y²?逐漸奪取絡(luò)合物中的Mg2?而生成了更穩(wěn)定的絡(luò)合物Mgy²?,反應(yīng)如下:
直到MgIn?完全轉(zhuǎn)變?yōu)镸gy²?,同時游離出藍色HIn²?。當(dāng)榕液由紅色變?yōu)榧兯{色時，即為滴定終點。
二、金屬指示劑應(yīng)具備的條件
(1)金屬指示劑本身的顏色應(yīng)與金屬指示劑與金屬離子形成絡(luò)合物的顏色有明顯的區(qū)別。這樣才能使終點顏色變化明顯。
(2)金屬離子與EDTA絡(luò)合物的穩(wěn)定性應(yīng)大于金屬離子與指示劑絡(luò)合物的穩(wěn)定性。但金屬離子與指示劑的絡(luò)合物也應(yīng)該有足夠的穩(wěn)定性。
一般說來，金屬與指示劑所形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性應(yīng)為:
而它與金屬離子與EDTA絡(luò)合物的穩(wěn)定性應(yīng)相差為:
(3)有時金屬指示劑與某些金屬離子生成極穩(wěn)定的絡(luò)合物，其穩(wěn)定性超過MY，雖然滴入了過量的EDTA也不能奪取MIn中的金屬離子。此種現(xiàn)象即稱為這種指示劑受到了“封閉”。如Al³?+ Fe³?等離子都可以封閉鉻黑T因此在滴定Mg²?時，若有Al³?+和Fe³?存在需加以掩蔽。
(4)指示劑應(yīng)比較穩(wěn)定，以便于儲存和使用。但有些金屬指示劑本身易被氧化破壞或發(fā)生分子聚合而失效。為避免指示劑變質(zhì)，有些指示劑可以用中性鹽混合配成固體指示劑使用。也可以往指示劑溶液中加入可以防止指示劑變質(zhì)的試劑，如在鉻黑T溶液中加入三乙醇胺等。
三、常用金屬指示劑示例
1.鉻黑T (EBT)
又名埃羅黑T，結(jié)構(gòu)式為:
鉻黑T為黑褐色粉末，略帶金屬光澤，溶于水后，結(jié)合在磺酸根上的Na?全部電離，以陰離子形式存在于溶液中。
鉻黑T是一個三元弱酸，以H?In?表示，在不同pH值時，其顏色變化為:
鉻黑T與很多金屬離子生成顯紅色的絡(luò)合物，為使終點敏銳最好控制pH7在9~10間，這時終點由紅色變到藍色比較敏銳。而在pH<8或pH>11時絡(luò)合物的顏色和指示劑的顏色相似不宜使用。
Cu²?， Ni²?, Co²?, Al³?， Fe³?, Ti??等金屬離子 對指示劑產(chǎn)生“封閉”作用。Cu²?，Co²?， Ni²?等金屬離子可用KCN 掩蔽Al³?, Ti??S可用三乙羥胺掩蔽。微量Fe³?可用磷酸、酒石酸掩蔽。
2.鈣試劑(NN)
結(jié)構(gòu)式
該試劑為深棕色粉末，客于水為紫色在水溶液中不穩(wěn)定，通常與NaCl周體粉末配成混合物使用。此指示劑的性質(zhì)和格黑T很相近，在不同的pH值其顏色變化為:
鈣指示劑能與Ca²?形成紅色絡(luò)合物，在pH=13時， 可用于鈣鎂混合物中鈣的測定，終點由紅色變?yōu)樗{色。顏色變化敏銳。在此條件下Mg²?生成Mg(OH)?沉淀，不被滴定。
3.二甲酚橙(XO)
一般用的是二甲酚橙的四鈉鹽，為紫色結(jié)晶，易溶于水， pH> 6.3時呈紅色，pH<6.3時呈黃色。它與金屬離子絡(luò)合呈紅紫色。因此它只能在pH<6.3的酸性溶液中使用。通常配成 0.5%水溶液，可保存2~ 3周。
許多金屬離子可用二甲酚橙作指示劑直接滴定，如Bi³?(在pH1~2), Pb²?, Zn²?， Cd²?, Hg²?等和稀土元素的離 子(在pH 5~6) 都可直接滴定。終點由紅色變黃色，敏銳。
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