无机及分析化学第八章 酸碱滴定.ppt

第8章 酸碱滴定 一、 酸碱指示剂的作用原理 酸碱指示剂是一类在不同的pH值溶液中因其本身结构改变（不只是质子的转移，另有其余部分结构变化）而显示出不同颜色的化合物。 酸碱指示剂一般都是弱的有机酸或有机碱。 其共轭酸碱对具有不同的结构，且颜色不同。当溶液的pH值改变时，共轭酸碱对相互发生转变、从而引起溶液的颜色发生变化。 酚酞指示剂 Phenolthalein(PP) 酚酞结构变化的过程也可简单表示为： 转变过程是可逆的，当溶液pH值降低时，平衡向反方向移动，酚酞又变成无色分子。因此酚酞在酸性溶液中呈无色，当pH值升高到一定数值时变成红色，浓的强碱溶液中又呈无色。 甲基橙指示剂 Merhyl Orange(MO)—双色 另一种常用的酸碱指示剂甲基橙则是一种弱的有机碱，在溶液中有如下平衡存在： 甲基橙在不同的酸度条件下具有不同的结构及颜色。当溶液酸度改变时，平衡发生移动，使得酸碱指示剂从一种结构变为另一种结构，从而使溶液的颜色发生相应的改变。 若以HIn 表示一种弱酸型指示剂，In- 为其共轭碱，在水溶液中存在以下平衡： HIn H++ In- 由上式可见，只要酸碱指示剂一定，Ka(HIn)在一定条件下即为一常数， 就只取决于溶液中C(H+)的大小，当溶液中的C(H+)发生改变时，C(In-)和C(HIn)的比值也发生改变，溶液的颜色也逐渐改变。所以酸碱指示剂能指示溶液酸度。 二、 酸碱指示剂的变色范围及其影响因素 1. 酸碱指示剂的变色范围 当C(In-)=C(HIn)时为酸碱指示剂的理论变色点，即pH =p Ka(HIn) 。 人眼辨色能力有限，要觉察出理论变色点是较为困难的。 一般而言， 因此，酸碱指示剂的变色范围是 10 1/10 ， 可得： pH =pKa(HIn)±1 不同的酸碱指示剂，pKa(HIn)不同，变色范围就不同，所以不同的酸碱指示剂一般就能指示不同的酸度变化。另外，在酸碱指示剂的变色范围内，指示剂所呈现的颜色是酸色和碱色的混合色。 一些常用酸碱指示剂的变色范围 许多酸碱指示剂的变色范围不是pH =pKa(HIn)±1，而是在1.6左右。 最常用的酸碱指示剂 2. 影响酸碱指示剂变色范围的因素 影响酸碱指示剂变色范围的因素主要有以下几方面： 人眼对不同颜色的敏感程度不同，不同人员对同一种颜色的敏感程度不同，以及酸碱指示剂两种颜色之间的相互掩盖作用，会导致变色范围的不同。例如，甲基橙的变色范围理应是pH=2.4～4.4，可表中所列的变色范围pH=3.1～4.4，这是由于人眼对红色比对黄色敏感，使得酸式一边的变色范围相对变窄。 温度、溶剂以及一些强电解质的存在也会改变酸碱指示剂的变色范围，主要在于这些因素会影响指示剂的离解常数Ka(HIn)的大小。 例如，甲基橙指示剂在18℃时的变色范围为pH=3.1～4.4，而100℃时为pH=2.5～3.7。 指示剂用量：指示剂用量过多，可降低变色的敏锐性，且指示剂本身也会多消耗一些滴定剂，从而带来误差。 对于单色指示剂，例如酚酞，指示剂用量的不同也会影响变色范围，用量过多将会使变色范围朝pH值低的一方移动。 如在50mL～100mL溶液中加入2～3滴0.1％酚酞指示剂，pH≈9时出现红色，若在50mL～100mL溶液中加入10～15滴0.1％酚酞指示剂，pH≈8时出现红色。 设单色指示剂酚酞的总浓度为c，人眼观察到红色（碱色）的最低浓度为a（一个固定值），代入平衡式： 式中Ka和a都是定值，如果c值增大了，要维持平衡就只有增大C(H+)，就是说，指示剂要在较低的pH值时显粉红色。 滴定顺序也会影响酸碱指示剂变色的敏锐程度。如指示剂由无色变到红色变化明显，易于辨别，反之则不明显。 盐类的影响：一方面可影响K(HIn)，另一方面可影响指示剂颜色的深度（由于盐类具有吸收不同波长的性质），势必影响其变色的敏锐性。 三、 混合指示剂 对于需要将酸度控制在较窄区间的反应体系，可以采用混合指示剂来指示酸度的变化。混合指示剂利用颜色的互补来提高变色的敏锐性， (1) 由两种或两种以上的酸碱指示剂按一定的比例混合而成。 例如，溴甲酚绿（pKaθ=4.9）和甲基红（pKaθ=5.2）两种指示剂，前者酸色为黄色，碱色为蓝色；后者酸色为红色，碱色为黄色。当它们按照一定比例混合后，由于共同作用的结果，使溶液在酸性条件下显橙红色，碱性条件下显绿色。在pH=5.1时，溴甲酚绿的碱性成分较多，显绿色，而甲基红的酸性成分较多，显橙红色，两种颜色互补得到灰色，变色很敏