淺談酸堿滴定中指示劑的選擇

劉美玲 天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物化工系，天津 300250

淺談酸堿滴定中指示劑的選擇

劉美玲 天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物化工系，天津 300250

酸堿滴定法是化學(xué)分析中應(yīng)用最廣泛的基本方法之一，其基本原理是用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或堿標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定具有相反酸堿性的物質(zhì)，根據(jù)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的量來計(jì)算被測物質(zhì)的含量。在酸堿滴定中，一般用指示劑顏色的突變來確定終點(diǎn)，所以正確的選擇合適的指示劑是一個非常重要的課題，應(yīng)該從指示劑的變色原理，變色范圍以及影響指示劑變色的因素等方面綜合考慮，以保證能夠準(zhǔn)確地指示滴定終點(diǎn)的到達(dá)，進(jìn)而得到正確的酸堿滴定數(shù)據(jù)。

酸堿滴定； 指示劑； 滴定終點(diǎn)

1 常用的酸堿指示劑

在酸堿滴定實(shí)驗(yàn)中，我們常用的酸堿指示劑一般是有機(jī)弱酸或者有機(jī)弱堿，當(dāng)溶液的PH值發(fā)生變化后，指示劑的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而引起顏色的變化，以此來指示滴定終點(diǎn)的到達(dá)。若用HIn表示酸，In-表示其共軛堿，酸堿平衡如下：

常用的酸堿指示劑主要分為以下四類：

酚酞類：常見的有酚酞，百里酚酞等。

偶氮化合物類：常見的有甲基橙、中性紅等；

硝基苯酚類：常用的是鄰位、對位硝基酚，如α - β和 γ - 雙硝基酚等。

磺代酚酞類：常用的有酚紅、甲酚紅、溴酚藍(lán)、百里酚蘭等。

近年來，又有很多學(xué)者從植物中提取有效成分自制一些酸堿指示劑。比如已見報道的用紫草，紫色卷心菜，米莧菜等植物來制備酸堿指示劑。隨著研究的深入，學(xué)者發(fā)現(xiàn)很多植物的色素如月季花、菊花、牽牛花等的浸出液都可以制成不同的酸堿指示劑。

2 常用的酸堿指示劑的變色范圍

指示劑的變色范圍是pH = pKHIn ±1，而在實(shí)際操作中，實(shí)際的變色范圍和理論變色范圍有所不同，常用的酸堿指示劑的變色范圍如表1所示：

表1 常用的指示劑的變色范圍

在酸堿滴定實(shí)驗(yàn)操作中，選擇合適的指示劑是關(guān)鍵。一般來說，指示劑的變色范圍越窄越好。這是因?yàn)镻H值稍有變化，指示劑就能改變顏色，指示終點(diǎn)的到達(dá)就更加精確。為此，一些反應(yīng)中，還會用到混合指示劑，比如凱式定氮中，甲基紅和溴甲酚綠作為指示劑，這樣就使變色范圍變窄，變色更靈敏，終點(diǎn)指示更精確。

3 影響指示劑變色的因素

影響指示劑變色的因素主要有溫度、指示劑的用量、鹽類的存在等。

3.1 溫度

溫度改變時指示劑常數(shù)KIn和水的離子積Kw都有改變，因此指示劑的變色范圍也隨之發(fā)生改變。例如，甲基橙在室溫下的變色范圍是3.1～4.4，在100℃時為2.5～3.7。因此滴定宜在室溫下進(jìn)行，如必須加熱，應(yīng)該將溶液冷卻后再進(jìn)行滴定。

3.2 指示劑的用量

對雙色指示劑如甲基橙，溶液顏色決定于[In]/[HIn]的比值，與指示劑的用量無關(guān)。但因指示劑本身也要消耗滴定劑，當(dāng)指示劑濃度大時將致使終點(diǎn)時顏色變化不敏銳。而單色指示劑如酚酞，指示劑的用量有較大的影響。例如，在50～100mL溶液中加入0.1%酚酞指示劑2～3滴，pH = 9時出現(xiàn)紅色；在同樣條件下加入10～15滴，則在pH=8時出現(xiàn)紅色。因此，用單色指示劑指示滴定終點(diǎn)時，要嚴(yán)格控制指示劑的用量。通常滴定溶液20～30mL時，指示劑的用量約為1～4滴。

3.3 鹽類的存在

某些鹽類具有吸收不同波長光波的性質(zhì)，也會改變指示劑顏色的深度和色調(diào)，所以在滴定溶液中不宜有大量鹽類存在。

4 酸堿滴定中選擇合適的指示劑

運(yùn)用酸堿滴定法進(jìn)行分析測定時，最重要的是要估計(jì)被測物質(zhì)能否被準(zhǔn)確滴定，了解滴定過程中溶液的PH隨滴定劑體積增加而變化的情況，才有可能選擇合適的指示劑，從而準(zhǔn)確的確定滴定終點(diǎn)。

指示劑的選擇是依賴于酸堿滴定曲線中計(jì)量點(diǎn)附近的PH值突躍，只要指示劑的PH變色范圍在該曲線突躍范圍內(nèi)的指示劑均可以選用。到達(dá)終點(diǎn)時雖不是化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，但在此范圍內(nèi)的滴定誤差小于0.1%，這是酸堿滴定分析上所允許的。選擇不當(dāng)會使滴定誤差增大，失去滴定分析的意義。比如選用的指示劑PH值高于滴定曲線PH突躍范圍，測定結(jié)果就會偏高，反之則偏低，這都會給滴定分析帶來誤差，是酸堿滴定分析中不允許的。

在酸堿滴定這一實(shí)驗(yàn)中根據(jù)溶液的pH值與指示劑的顏色變化規(guī)律，也就要求我們在中和反應(yīng)中要慎重選擇指示劑。

經(jīng)常使用的滴定規(guī)律是：當(dāng)強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸時，可選酚酞、甲基橙作指示劑；當(dāng)強(qiáng)堿滴定弱酸時，可選用酚酞作指示劑；當(dāng)強(qiáng)酸滴定弱堿時，選用甲基橙作指示劑。當(dāng)由于我們酸堿指示劑的選擇失誤時，會對中和滴定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，造成很大誤差。例如，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定醋酸時，分別用酚酞和甲基橙作指示劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，得到如表2的結(jié)果：

表2 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定醋酸含量

通過以上可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選用甲基橙作為指示劑時，出現(xiàn)了較大誤差。

5 小結(jié)

酸堿滴定分析中指示劑的正確選擇是確保該滴定分析實(shí)驗(yàn)得到正確結(jié)論的關(guān)鍵。在選擇指示劑的時候，要注意指示劑的變色范圍在酸堿滴定曲線突躍范圍之內(nèi)，且變色范圍越窄越好。指示劑的變色還要考慮溫度、指示劑的用量以及溶液中鹽的存在等因素的影響，綜合考慮選擇指示劑的各種因素，能夠正確的選擇合適的酸堿指示劑，對酸堿滴定分析中滴定終點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷有著重要的意義。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.090

劉美玲（1985-），女（漢族），山東濟(jì)寧人，畢業(yè)于南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，碩士，研究方向：無機(jī)化學(xué)?，F(xiàn)任天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師。職稱：助教。