金屬指示劑的作用原理

  金屬指示劑是一種配位性的有機染料,能和金屬離子生成有色配合物或螯合物。如pH=10時,用鉻黑T指示劑指示EDTA滴定Mg2+的滴定終點。滴定前,溶液中隻有Mg2+,加入鉻黑T(HIn2)後,發生配位反應,生成的Mgn呈紅色。滴定開始至化學計量點前,由於EDTA和Mg2+反應的生成產物MgY2-無色,所以溶液一直是MgIn的紅色。

  化學計量點時,金屬離子全部反應完全,稍加過量的EDTA由於具有強的螯合性,把鉻黑T金屬螯合物中的鉻黑T置換出來,pH=10時,鉻黑T為純藍色,因此反應結束時,溶液顏色由紅色轉變為藍色,利用此顏色的轉變可以指示滴定終點。

金屬指示劑應具備的條件

一個良好的金屬指示劑,一般應具備以下條件

(1)在滴定要求的pH條件下,指示劑與金屬-指示劑螯合物具有明顯的色變。

(2)金屬-指示劑螯合物應有適當的穩定性,其穩定性必須小於EDTA與金屬離子的穩定性。否則,化學計量點時EDTA不能從金屬-指示劑螯合物中奪取金屬,而看不到顏色的變化。但金屬-指示劑螯合物的穩定性也不能太低,否則,此螯合物在化學計量點前發生解離,指示劑提前釋放,遊離出來,終點提前,而且變色不敏銳。因此,金屬-指示劑鼇合物的穩定性要適當,以避免引起滴定誤差。

(3)指示劑與金屬離子的反應要迅速,In與MIn應易溶於水。

(4)指示劑應具有較好的選擇性,在測定的條件下隻與被測離子顯色。若選擇性不理想,應設法消除幹擾。

(5)指示劑本身在空氣中應穩定,便於保存。大多數金屬指示劑由於自身結構特點,在空氣中或在水溶液中易被氧化,所以最好現用現配。保存時應避光,密封保存在棕色容器中。有時直接使用鹽稀釋的固體。指示劑與某些離子生成極穩定的配合物,滴入過量EDTA也不能奪取MIn配合物中的金屬離子,指示劑在化學計量點附近沒有顏色變化,這種現象稱為指示劑的封閉現象。如Ai對指示劑二甲酚橙有封閉作用,能和指示劑生成穩定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接觸。如果幹擾離子封閉指示劑,則加入另外一種比指示劑螯合能力強的配位劑與之反應,消除封閉現象。

MIn穩定性與MY相當或In、MIn不易溶於水,導致即使過了化學計量點也不變色,終點拖長,消耗過量的EDTA,這種現象稱為僵化現象。可以加入有機溶劑增加其溶解性或加熱來促進溶解,加快反應速率。但最好選擇易溶於水的指示劑。另外示劑若保存不當,會發生氧化變質現象。

綜上所述,選擇金屬指示劑時,需要考察給定pH下金屬-指示劑螯合物的穩定性,螯合物與EDTA-金屬鼇合物的穩定性差異,顏色變化的敏銳性,幹擾離子的去除等,最後還需要通過實驗驗證指示結果的準確性。