酸碱中和滴定中的指示剂选择研究

2017-03-04李光辉天津市武清区天和城实验中学天津301700

化工管理 2017年7期

李光辉(天津市武清区天和城实验中学，天津 301700)

酸碱中和滴定中的指示剂选择研究

李光辉(天津市武清区天和城实验中学，天津 301700)

酸碱滴定法是开展化学知识点分析的一种根本方法，该方法的基本原理就是使用酸标准或碱标准溶液滴定有着相反酸碱性的物质，依照标准液的消耗量，计算出所要检测物质的含量。酸碱滴定中，大都会使用指示剂的突变来确定终点，可见，选择合适的指示剂也是非常重要的。为此，本文就酸碱中和滴定中的指示剂选择进行分析与研究。

酸碱中和滴定；指示剂；选择

在化学实验中，酸碱滴定是一个重要的实验操作要点，开展酸碱滴定操作时，主要是了解滴定操作中的溶液所呈现的pH值变化情况，结合pH值的基本变化规律来选择合适的指示剂，进而确定终点，然后通过计算来求出被测物质的确切含量。选择指示剂时，需要考虑指示剂的变色原理、变色的范围与影响指示剂变色的因素等，综合考虑各项元素后，以确定滴定的终点。

1 常见的酸碱指示剂

在酸碱滴定实验操作中，常见的指示剂包括有机弱碱或有机弱酸，若溶液pH值出现了变化，此时，指示剂的状态与结构等也会发生变化，进而引发颜色上的变化，进而来确定滴定的终点。若利用HIn来表示酸，In-来表示其共轭碱，酸碱平衡的关系式如下：HIn(酸式色)= H++ In-(碱式色 )

在化学领域，最为常见的酸碱指示剂主要分为酚酞类、偶氮化合物类、硝基苯酚类与磺代酚酞类[1]。酚酞类中，常用的酸碱指示剂有酚酞、百里酚酞等；偶氮化合物类中，以中性红、甲基橙等为主[2]；硝基苯酚类中，以对位、邻位硝基酚为主，如γ—双硝基酚、α—β等；而在磺代酚酞类中，则以甲酚红、百里酚蓝与酚红为主。

除了以上的酸碱指示剂外，还有很多学者从植物内提出了一些成分，然后自制出酸碱指示剂，例如用紫色卷心菜、紫草等植物中提出重要物质，进而来制备一定的酸碱指示剂。此外，还有一些学者使用植物的色素成分来制作外酸碱指示剂，如牵牛花、月季花等的浸出液。

2 常见的酸碱指示剂的变色情况

在化学领域，酸碱指示剂不同，变色范围也不同，遇到酸、碱会呈现出不同的状态。百里酚蓝的pH变色范围为1.2～2.8，遇酸变红，遇碱变黄；甲基黄的pH变色范围为2.9～4.0[3]，遇酸变红，遇碱变黄；甲基橙的pH变色范围为3.1～4.4，遇酸变红，遇碱变黄；甲基红的pH变色范围为4.4～6.2，遇酸变红，遇碱变黄；酚酞的pH变色范围为8.0～10.0，遇酸无颜色变化，遇碱变红；百里酚酞的pH变色范围为9.4～10.6，遇酸无颜色变化，遇碱变蓝。

通过研究与分析了解到，指示剂变色范围为pH = pKHIn±1，但是在实际的操作与实验中，却与理论变色范围存在缺口。开展酸碱滴定实验，必须要选择合适的指示剂类型，通常来讲，指示剂变色的范围愈窄愈好。若pH值稍微发生变化，指示剂的颜色就会被改变，指示终点就更加精确。因此，在一些化学反应中，会使用混合指示剂，例如凯氏定氮实验中，将溴甲酚绿、甲基红作为重要的指示剂[4]，此时，变色的范围会变窄，使得变色也会更为灵敏，进而会让滴定的终点变得更加精准。

3 影响指示剂出现变色的主要因素

①温度。若温度发生改变，指示剂的常数KIn与水的离子积Kw都会发生改变，随之指示剂变色范围发生变化。例如，正常室温下，甲基橙变色范围为3.1～4.4，当温度上升至100℃，变色范围便改变为2.5～3.7。在酸碱滴定工作开展时，最好在正常室温条件下进行，若需进行加热处理，需要对溶液进行冷却处理，然后再开展滴定处理。②用量。使用酸碱指示剂时，本身也会耗费一定的滴定剂，若指示剂浓度过大，待到重点时，使得颜色变得不够敏锐。其中，单色指示剂的用量对颜色变化会产生很大的影响，如酚酞。例如，在100.0ml的溶液内加入3滴0.1%的酚酞指示剂，待到酸碱pH值等于9时，溶液变成红色；若在同一溶液中加入15滴，则会在酸碱pH值等于8时变成红色，可见，酚酞的用量对溶液颜色的变化影响较大。③盐类。在化学体系中，部分盐类物质具备吸收波长不同光波的性能，其会对指示剂的色调、颜色深度等产生改变，因此，应在滴定溶液中不应存在大量盐类物质。

4 酸碱中和滴定中指示剂的选择

使用酸碱滴定法来开展测定工作时，要对被测物质的滴定情况进行评估，及时了解滴定中溶液pH值是否会随着滴定剂体积的增加而发生变化，这样才有可能选出合适的指示剂，进而确定好滴定的终点。选择指示剂时，是要根据酸碱滴定中和计量点位置的pH值突跃变化情况来进行选择，若指示剂pH变色范围在曲线中的突跃范围之内，此类指示剂可用。待到终点位置时，尽管不是化学计量点，但滴定误差要低于0.1%，是实验的一项重要标准。例如，若指示剂pH值比pH突跃范围还要高，则表示测定结果也比较高，相反，则测定结果偏低，极易导致误差的出现，这是不被允许的。

在酸碱滴实验中，必须要充分考虑溶液pH值与指示剂颜色的变化状态，也就是说在中和反应中要精心选择指示剂。一般来讲，酸碱中和滴定的规律为：若在强碱中滴定强酸，可将甲基橙、酚酞等作为指示剂；若强碱滴定弱酸，可将酚酞视作指示剂；若强酸滴定弱碱，应将甲基橙视作指示剂。若在选择酸碱指示剂时存在失误性，这样势必会对中和滴定的最终结果构成威胁，形成较大的误差。