§ 23. Выбор индикатора

Самым важным условием, соблюдаемым при титровании, является правильный выбор индикатора. При несоблюдении этого условия нельзя получить точные результаты анализа, если даже все другие аналитические операции проводились очень тщательно.

Интервал перехода окраски выбранного индикатора должен по возможности совпадать со скачком (или скачком титрования), наблюдаемым в данной системе, а показатель титрования индикатора в точке эквивалентности.

Поэтому при выборе индикатора сначала вычисляют область раствора, в которой наблюдается скачок , а затем подбирают такой индикатор, у которого интервал перехода окраски совпадал бы с вычисленным скачком .

Например, если в точке эквивалентности, то подходящими индикаторами могут быть: метиловый красный и лакмус т. е. такие индикаторы, которые начинают менять окраску в слабокислой среде.

Следует также учитывать влияние различных факторов на характер кривых титрования, из которых можно видеть, например, что метиловый оранжевый, успешно применяемый для титрования 1 н. и 0,1 н. растворов , не пригоден для титрования 0,01 н. растворов кислот (см. рис. 38, § 6).

Выбор индикатора в зависимости от типа титрования. Для титрования определяемых веществ никогда не применяют слабых кислот или слабых оснований, титруют сильные и слабые кислоты сильными основаниями или сильные и слабые основания сильными кислотами.

Таким образом, все виды титрования в методе нейтрализации сводятся к нескольким типам. Рассмотрим выбор индикатора применительно к перечисленным случаям титрования.

а) Титрование сильной кислоты сильным основанием или сильного основания сильной кислотой. Титрование сильной кислоты сильным основанием представлено кривой нейтрализации, показанной на рис. 37 (см. § 6). Анализ кривой приводит к выводу, что резкий скачок титрования наблюдается в интервале . В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода окраски метилового оранжевого, метилового красного, лакмуса, фенолового красного, фенолфталеина. Поэтому указанные индикаторы пригодны как для данного случая титрования, так и для случая титрования сильных оснований сильными кислотами.

Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов.

При титровании сильными кислотами отдают предпочтение метиловому красному или метиловому оранжевому, так как на них не влияет двуокись углерода, поглощаемая из воздуха. Фенолфталеин, в противоположность метиловому красному или метиловому оранжевому, весьма чувствителен к кислотам и на него влияет даже угольная кислота.

б) Титрование слабой кислоты сильным основанием. Титрование слабой кислоты сильным основанием представлено кривой нейтрализации, показанной на рис. 40 (см. § 15). Анализ кривой приводит к выводу (см. § 15), что резкий скачок титрования наблюдается в интервале . В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода фенолового красного, тимолового голубого, фенолфталеина, тимолфталеина. Поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования. Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов. Титрование с метиловым оранжевым приводит к совершенно неверным результатам. Поэтому при титровании слабых кислот нельзя применять индикаторы типа метилового оранжевого (с интервалами перехода, лежащими в кислой области).

Фенолфталеин очень чувствителен к кислотам, поэтому при титровании в его присутствии слабых кислот рекомендуется вблизи точки эквивалентности растворы прокипятить для удаления . Так поступают, когда титруют уксусную кислоту.

Для того чтобы легче и точнее определять конец титрования по изменению окраски индикатора, рекомендуется сравнивать окраску титруемого раствора с окраской индикатора, наблюдаемой, в точке эквивалентности. Для этого применяют так называемый «свидетель», представляющий собой свободный от раствор, содержащий соль титруемой кислоты.

Значение этого раствора соответствует в точке эквивалентности. 5 такой раствор приливают столько же капель индикатора, сколько прилито в титруемый раствор.

в) Титрование слабого основания сильной кислотой. Титрование слабого основания сильной кислотой представлено кривой нейтрализации, показанной на рис. 42 (см. § 16). Анализ кривой приводит к выводу, что резкий скачок титрования наблюдается в интервале . В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода окраски метилового красного, метилового оранжевого, поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования. Последняя капля стандартного раствора вызывает изменение окраски всех перечисленных индикаторов. Титрование с фенолфталеином приводит к совершенно неверным результатам. Поэтому при титровании слабых оснований нельзя применять индикаторы типа фенолфталеина с интервалами перехода, лежащими в щелочной области.

Титрование лучше выполнять со «свидетелем».

г) Титрование многоосновных кислот или многоосновных оснований. Нейтрализация многоосновных кислот (например, ) и многоосновных оснований [например, ] сразу приводит к образованию средних солей. Если величины сильно отличаются друг от друга, то такие соединения при условии подбора подходящего индикатора могут быть оттитрованы до одно-, двух- и трехзамещенных солей.

Для выбора соответствующих индикаторов нужно рассчитать значение для каждой точки эквивалентности. Титрование фосфорной кислоты представлено кривой нейтрализации, показанной на рис. 43 (см. § 17). Анализ кривой приводит к выводу, что первая точка Эквивалентности соответствует значению вторая — 9,57; третья — 12,72. Следовательно, для титрования до можно применить метиловый оранжевый, до — фенолфталеин; до — тимоловый голубой в присутствии солей кальция.

Классификация кислотно-основных индикаторов. Все кислотно-основные индикаторы классифицируют следующим образом:

1) индикаторы, чувствительные к кислотам (интервал перехода ), — фенолфталеин, тимолфталеин, ализарин;

2) индикаторы, чувствительные к основаниям (интервал перехода , — метиловый красный, метиловый оранжевый;

3) индикаторы, чувствительные и к кислотам и к основаниям, или нейтральные индикаторы (интервал перехода — лакмус, феноловый красный.

Индикаторы первой группы чувствительны даже к угольной кислоте. Поэтому при титровании с этими индикаторами слабых кислот угольная кислота и карбонаты, разлагающиеся при действии кислот с образованием угольной кислоты, должны отсутствовать. Если все же приходится титровать в присутствии угольной кислоты, то применяют специальные способы (например, нагревание титруемого раствора до кипения).

При титровании сильных кислот сильными основаниями или сильный оснований сильными кислотами практически можно применять любые индикаторы. Однако следует иметь в виду, что конечная точка титрования при пользовании различными индикаторами не соответствует одному и тому же значению .

ТАБЛИЦА 19. Индикаторы, применяемые для титрования различных кислот и оснований

Для титрования слабых кислот сильными основаниями применяют индикаторы, чувствительные к кислотам; для титрования слабых оснований сильными кислотами — чувствительные к основаниям.

В табл. 19 приведены индикаторы, применяемые при титровании различных кислот и оснований.

Условия, соблюдаемые при титровйнии. Для получения точных и воспроизводимых результатов анализа необходимо соблюдать определенные условия при титровании.

1. Следует устанавливать титр стандартного раствора и применять установленный для титрования раствор в присутствии одного и того же индикатора.

2. Для титрования следует брать всегда одно и то же количество индикатора и повторять титрование определяемого вещества несколько раз до тех пор, пока не будут получены три близко сходящихся результата.

3. Необходимо брать, как правило, не более 1—2 капель индикатора, не забывая о том, что индикаторы, применяемые в методе нейтрализации, сами являются кислотами или основаниями. На нейтрализацию их также расходуется некоторое количество раствора.

4. Всегда следует титровать до появления одного и того же оттенка окраски раствора, используя для титрования по возможности одинаковые объемы титруемого раствора.

5. Необходимо выбирать такой индикатор, который изменяет свой цвет вблизи точки эквивалентности.