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2008分析化学讲稿13


唐山职业技术学院讲稿纸
2008---2009 学年 第二学期 第 7 周 第1 页
第一部分:复习引入 举例说明在酸碱质子理论下什么是酸、什么是碱? [引出] 什么是终点? (指示剂变色点) 什么样的物质可以作指示剂?不同指示剂变色点为什么不同? (如酚酞: (酸性溶液中) 无色 → 红 色(碱性溶液中) ;甲基橙:红色 → 橙 → 黄 第二部分:讲授新课

第五章 酸碱滴定法 第二节 酸碱指示剂 一、酸碱指示剂的变色原理和变色范围 1.酸碱指示剂 :通过颜色变化来指示溶液酸碱度的一类试剂叫酸碱指示剂。如酚酞; 、甲基 橙。 用途:①指示酸碱滴定的终点。 ②测定溶液的 PH 值。 2.变色原理:酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱,其共轭酸碱对具有不同的结构,因而 + 呈现不同的颜色。例如:酚酞 HIn . In + H 当溶液 pH 值改变时,酸式结构与碱式结构相互转化,而酸式、碱式对应不同的颜色,故指示 剂自身颜色的变化同时改变了滴定溶液的颜色。 [引出] 上述两种指示剂变色时溶液的 pH 值有无不同?能否计算指示剂变色时溶液的 pH 值? 3.酸碱指示剂的变色点变色范围:以有机弱酸为例。根据电离平衡方程式可得:
K

HIn

?H ? ? ?I n ? ?
? -

? HI n ?

? [H+] = PKHIn·

? HI n ?

?I n ?
?

pH = PKHIn —lg

? HI n ?

?I n ?
?

(1)理论变色点 当[HIn] = [In-]时,pH= pKHIn 为指示剂的理论变色点。 酸性溶液中,以 HIn 色为主;当 In-的量增多至与 HIn 的量相等时,显示酸式、碱式的混合色; [In-]大于[HIn]时,显示碱式色。 故[HIn] =[In-]是颜色刚好开始变化的位置,称为变色点。 (2)指示剂的变色范围:由于人眼辨色能力的原因,定量来讲,
[ HIn ] [ In ] [ HIn ] [ In ]
1 10
? ?

>10,呈酸色 ,pH≤PKHIn-1



1 10

,呈碱色, pH≥PKHIn+1



[ HIn ] [ In ]
?

>10,混合色。PKHIn -1≤pH≤PKHIn +1

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即由酸色变为碱色时,溶液 pH 值从 pKHIn —1 变为 pKHIn+ 1 才能观察到颜色的变化。 pH = pKHIn ± 1 就是指示剂的理论变色范围。.不同指示剂的变色范围、理论变色点不同; [说明]a:由于人眼对颜色的敏感程度不同,加上指示剂的两种颜色相互掩盖实际变色范围与 理论变色范围有差别; (如甲基橙,pKHIn =3.4,理论变色范围是 2.4~4.4,实际变色范围是 3.1~ 4.4 -4 如:甲基橙 KHIn =4×10 pKHIn =3.4(理论变色点) 理论变色范围 2.4~4.4,实际变色范围 3.1~4.4 + -4 当 pH=3.1 时 [H ]=8×10 mol·L-1
[ HIn ] [ In ]
?

?

[H K

?

]

?

8 ? 10 4 ? 10

?4 ?4

? 2
-5

[ HIn ] [ In ]
?

? 2

HIn

酸色(红色)

当 pH=4.4 时
[ HIn ] [ In ]
?

[H+]=4×10 mol·L-1
?

?

[H K

]

?

4 ? 10 4 ? 10

?5 ?4

?

1 10

[ In ] [ HIn ]

?

? 10

HIn

碱色(黄色)

b.根据溶液的实际情况选择合适的指示剂。 [引出] 指示剂变色范围的宽窄对地丁的准确度有无影响? 二、影响指示剂变色范围的因素 影响指示剂变色范围的因素主要有两方面:一是影响指示剂常数 KHin 的数值,因而移动了指 示剂变色范围的区间。这方面的因素如温度、溶剂的极性等,其中以温度的影响较大。另一方面就 是对变色范围宽度的影响,如指示剂用量、滴定程序等。 1.温度:指示剂的变色范围和 KHIn 有关,而 KHIn 与温度有关,故温度改变,指示剂的变色范围 也随之改变。因此,一般来说,滴定应在室温下进行。如果必须在加热时进行,则对滴定液的标定 也应在同样条件下进行。 2.溶剂: 指示剂的 KHIn 值与溶剂的介电常数有关,在不同的溶剂中 KHIn 值不同,因而指示剂的 变色范围也不同。 3.指示剂的用量: (1)对于双色指示剂,如甲基红,指示剂用量少一些为佳,因为从指示剂变色的平衡关系可 + 以看出: HIn . In + H 如果溶液中指示剂的浓度小,则在单位体积溶液中 HIn 为数不多,加入少量滴定液即可使之几 乎完全变为 In-,因此颜色变化灵敏;反之,指示剂浓度大时,发生同样的颜色变化所需滴定液的 量也较多,致使终点时颜色变化不敏锐。 (2)同理,对于单色指示剂,指示剂用量偏少时,终点变色敏锐。但如用单色指示剂,如酚 酞,滴定至一定 pH,则需严格控制指示剂的浓度。因为一种单色指示剂,其酸式色 HIn 无色,碱 式色 In-离子有色,故颜色深度仅决定于[In-]: [In-] =

? KHI n ?

?H ?
?

[HIn]

若氢离子浓度维持不变, 在指示剂的变色范围内, 溶液的颜色深度随指示剂浓度的增加而加强。 因此,用单色指示剂,如酚酞滴定至一定 pH 值,必须使终点时溶液中指示剂浓度与对照溶液中的

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浓度相同。 (3)此外,指示剂本身是弱酸或弱碱,也要消耗一定量的滴定液。因此,一般来说,指示剂用 量少一些为佳,但也不宜太少,否则,由于人的辩色能力的限制,也不容易观察到颜色的变化。 4.滴定程序: 由于深色较浅色明显, 所以当溶液由浅色变为深色时, 肉眼容易辨认出来。 例如, 以甲基橙为指示剂,用碱滴定酸时,终点颜色的变化是由橙红变黄,它就不及用酸滴定碱时终点颜 色的变化由黄变橙红来得明显。 所以用甲基橙为指示剂时, 滴定的次序通常是用酸滴定碱。 同样的, 用碱滴定酸时,一般采用酚酞为指示剂,因为终点由无色变为红色比较敏锐。 5.盐类 三、混合指示剂 一般单一指示剂的变色范围较宽, 变色不敏锐, 且变色过程有过度色, 不易于辨别颜色的变化。 而混合指示剂具有变色范围窄、变色明显的特点。 1.使指示剂的变色范围变窄; 2.使颜色变化更容易辨别。 混合指示剂的配制有两种方法。 指示剂 + 染料(不随 PH 变色)如:甲基橙+靛蓝 指示剂 1+指示剂 2 如:甲基红+百里酚蓝 常见的混合指示剂: 把甲基红、酚酞、百里酚蓝、溴百里酚蓝按一定比例混合溶于乙醇配成的混合指示剂随 PH 值 而逐渐变色,也可制成 PH 试纸。用来测定 pH 值。 第三部分:课堂练习 1、酸碱指示剂的理论变色点是______,变色范围可用公式表示为__________。 2、简述酸碱指示剂甲基橙的变色原理。 第四部分:课堂小结 1、掌握几种酸碱指示剂的变色原理和变色范围。 2、掌握影响指示剂变色范围的因素。 3、理解混合指示剂的概念。 作业:教材 61 页 3


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