(一)金属指示剂的原理
在络合滴定中,通常利用一种与金属离子生成有色络合物的显色剂,指示滴定过程中金属离子浓度的变化,这种显显色剂称为金属指示剂。
金属指示剂也是一种络合剂,它与金属离子(Me)反应,形成一种与指示剂本身颜色不同的络合物,即
Me+In(指示剂颜色)<=>MEIn(金属离子与指示剂络合物的颜色)
滴入EDTA时,金属离子逐步被络合,达到反应当量点时,与指示剂络合的金属离子被EDTA置换出来,溶液显指示剂的颜色,根据溶液颜色变化来判定滴定终点。
MeIn(金属离子与指示剂络合物的颜色)+Y<=>MeY+In(指示剂颜色)
(二)金属指示剂应具备的条件
1.在滴定的pH范围内,游离指示剂(n)与指示剂金属离子络合物(MeIn)的颜色应显著不同。
2.显色反应应灵敏、迅速,有良好的变色可逆性。
3.指示剂与金属离子的络合稳定性小于EDTA与金属离子的稳定性,即Kwe1a<KMryo
4.指示剂应比较稳定,与金属离子的络合物易溶于水。
(三)金属指示剂的封闭现象及消除
当滴定达到当量点时,过量的EDTA不能置换金属指示剂络合物中的金属离子,因而在当量点时没有颜色的变化,这种现象叫指示剂的封阳现象。
产生指示剂封闭现象,可能是溶液某些种离子与指示剂生成十分稳定的有色络合物,不能被EDTA置换。通常加入适当络合掩蔽剂来消除某些离子的干扰。也可能是由于有色络合物颜色变为不可逆反应所引起的,先加入过量EDTA进行返滴定,就能消除指示剂的封闭现象。如以EBT为指示剂,用EDTA滴定Ca,Mg2时,aFer,Al3对指示剂有封闭作用,可用三乙醇胺,酒石酸盐作掩蔽消除干扰。Ca2+,Co2+,Ni对指示剂的封闭作用,可用KCN作掩蔽剂来消除干抗。
(四)常用金属指示剂
(1)铬黑T( Eriochrome Black T)
又称酸性铬黑T,蓝光酸性铬黑T,铬黑T,茜素铬黑T,铬蓝黑T;依来铬黑T,羊毛铬黑T,属于偶氮染料。商品为褐色粉末带金属光泽,其化学学名称是1-(1-羟基一2一莠偶氮)-6一硝基-2一禁酚一4-磺酸钠。结构式如下:
其显色物,可用下边简式表示:
简称EBT或BT。溶于热水后呈红棕色溶液,它能与Mg2、Zn2、cd2+、Mn2、Pb2+等离子形成络合物,一般呈酒红色。在pH值为8~11的溶液中,指示剂本身呈蓝色。用EDTA滴定这些离子,终点时颜色由红变蓝,变色相当明显。与Ca2、Sr+、Ba等离子作用不够灵敏,必需当Mg-EDTA或ZnーEDTA存在时,才能改善滴定终终点,也可用镁盐滴定过量的的EDTA,以进行间接滴定
铬黑T在水溶液中不稳定,很容易聚合,因此常把铬黑T与氯化钠固体混合配成固体混合物应用,或配成三乙醇胺的溶液使用。
(2)钙指示剂又称伯顿与利达染料。学名是
2一羟基一1(2一羟基一4一磺基一1ィ禁偶氮)-3一萘甲酸。结构式为
简称钙指示剂剂,也叫NN指示剂。
纯品为紫黑色粉末,很稳定,其水溶液或乙醇溶液均不稳定,一般和干燥的氯化钠(1+100或1+200)混合使用。
该指示剂在pH>12的碱性溶液中与Ca2+离子络合呈红色,游离的指示剂则呈蓝色,由于溶液的碱性较高,Mg2+离子在溶液中已沉淀为Mg(OH)2。又由于EDTA与Ca2离子生成的络合物比Mg2离子的EDTA络合物物更稳定,因因此用钙指示剂可以在Ca2+、Mg2+离子混合液中直接滴定Ca离子
(3)二甲酚橙指示剂( Kylene Orange)
又名二甲苯酚橙,二甲酚桔黄。化学名称为3,3一双〔(二羧羧三甲基)氨甲基〕邻甲酚磺钛。它与金属离子络合的结构式为:
此指示剂为紫红色粉末,潮分性极强,游离酸及盐均易溶于水,不溶于酒精。水溶液在pH>6时为红紫色,<6时为黄色。pH值为6以下时,与多数24价金属生成红紫色络合物,因而可用于滴定的指示剂。
二甲酚橙指示剂通常配成0.2~0.5%的水溶液,大约稳定一月不变。简称XO。
(4)PAN指示剂(1-(2-Pyridylazo)-2-Naphthol)
它的化学名称是1-(2一吡啶偶氮)-2一萘酚,简称PAN,其结构式为:
PAN属于偶氮类显色剂,与金属离子络合后的结构式为:
此指示剂为橙红针状结晶,几乎不溶于水水而易溶于碱、氨溶液及有机溶剂中(如甲醇和乙醇)。PAN在强碱性溶液中呈濙红色。在pH=1.8~12范围内呈黄色。PAN与所有的金属离子所形成的络合物为红色,所以,PAN只能在pH=1.8~12之间使用。
除碱金属和碱土金属外,大多数金属离子都能与PAN形成红色络合物,用PAN作指示剂,可直接滴定Bi3+、Cu2+、In3+、Ni2+、Zn2+、Th4+、T13+、Ti4+、UO22+、稀土及Ga3+。用Cu盐反滴定可以测定Ca2+、cd2+、Co2+、Cu2+、Fe3+、Ga3+、Mg2+、NI2+、Pb2+、Sc2+、Zn2+、Mo5+、Zr2+。用Cu-PAN作指示剂时,几乎可以测定所有能和EDTA络合的元素。
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