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金属指示剂


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金属指示剂作用原理   
  金属指示剂是一种有机染料,它与被滴定金属离子反应,形成与染料本身颜色不同的配合物。
  例:铬黑T及其镁配合物
  
  例:用EDTA滴定Mg,用铬黑T作指示剂:
  滴定前:  Mg(大量) + HIn = MgIn + H + Mg ,溶液呈MgIn的红色。
  滴定:   Mg + HY = MgY + H
  终点:    MgIn + HY = MgY + HIn ,溶液呈HIn的蓝色。
  可见终点时为一竞争反应,应放慢滴定速度。

金属指示剂的必备条件  

(1)MIn与In的颜色应有明显区别
  金属指示剂多为有机弱酸,颜色还随pH而变化,因此需要控制适当pH范围
  例:铬黑T
     HIn HIn In
     紫红       蓝        橙
    为使终点颜色变化明显,铬黑T使用的酸度范围应在pH6.3~11.6之间。
  (2)>10
  根据指示剂作用原理,欲使终点的竞争反应能够发生,必须,EDTA才能取MIn中的M,使In游离而变色,定量的要求就是>10
  (3)指示剂与金属离子反应迅速可逆。

金属指示剂颜色转变点pMep′

金属指示剂在溶液中的主、副反应为
  
   [MIn′]=[In′]时为指示剂的颜色转变点,即滴定终点
   pMep′=(只考虑指示剂的酸效应))
  越大,p′越大, 指示剂灵敏度高(终点[M′]越小,滴定反应越完全),pH值对p′有影响。
使用金属指示剂存在的问题
1.指示剂的封闭现象
   某些金属-指示剂配合物(MIn)较相应的金属-EDTA配合物(MY)稳定,显然此指示剂不能作为滴定该金属的指示剂。在滴定其他金属离子时,若溶液中存在这些金属离子,则溶液一直呈现MIn的颜色,即使到了化学计量点也不变色,这种现象称为指示剂的封闭现象。例如在pH10时以铬黑T为指示剂滴定Ca、Mg总量时,Al、Fe、Cu、Co、Ni等会封闭铬黑T,致使终点无法确定。往往由于试剂或蒸馏水的质量差,含有微量的上述离子也使得指示剂失效。解决的办法是加入掩蔽剂,使干扰离子生成更稳定的配合物,从而不再与指示剂作用。Al、Fe对铬黑T的封闭可加三乙醇胺予以消除;Cu、Co、Ni可用KCN掩蔽;Fe也可先用抗坏血酸还原为Fe,再加KCN以Fe(CN)形式掩蔽。若干扰离子的量太大,则需预先分离除去。
  2.指示剂的僵化现象
  有些指示剂或金属-指示剂配合物在水中的溶解度太小,使得滴定剂与金属-指示剂络合物交换缓慢,终点拖长,这种现象称为指示剂僵化。解决的办法是加入有机溶剂或加热,以增大其溶解度。例如用PAN作指示剂时,经常加入酒精或在加热下滴定。
  3.指示剂的氧化变质现象
  金属指示剂大多为含双键的有色化合物,易被日光、氧化剂、空气所分解,在水溶液中多不稳定,日久会变质。若配成固体混合物则较稳定,保存时间较长。例如铬黑T和钙指示剂,常用固体NaCl或KCl作稀释剂配制。   

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