酸堿滴定分析法是重要的化學(xué)分析方法,上一篇講了酚酞指示劑,這一篇開啟GB/T601《化學(xué)試劑 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備》中鹽酸/硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定方法及選用溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑的原因的分析。在開啟正文之前,先普及兩個概念:理論變色點(diǎn)和滴定終點(diǎn)。
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什么是理論變色點(diǎn)?
酸堿指示劑一般是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿,它們的酸式和其共軛堿式具有不同的顏色。在滴定過程中,溶液pH改變時,酸堿指示劑失去質(zhì)子由酸式轉(zhuǎn)變?yōu)閴A式或得到質(zhì)子由堿式轉(zhuǎn)變了酸式,引起結(jié)構(gòu)的改變,這就是指示劑的變色原理。當(dāng)酸式色和堿式色各占一半時,pH=pKHIn (指示劑常數(shù)),稱為指示劑的理論變色點(diǎn)。
什么是滴定終點(diǎn)?
指示劑的變色范圍是指示劑開始變色至變色終了時所對應(yīng)的pH范圍,為pH=pKHIn±1。由于人的肉眼對各種顏色的敏感程度不同,指示劑的酸式色和堿式色也有互相掩蓋的作用,實(shí)際測試中的酸堿指示劑會因?yàn)橥庠谝蛩赜绊懹^察,從而變色范圍會有所差異,在變色范圍內(nèi)指示劑顏色變化wei明顯的那一滴稱為滴定終點(diǎn)。
指示劑選擇——溴甲酚綠-甲基紅
下表為標(biāo)定鹽酸/硫酸可以使用的指示劑及其變色范圍和顏色變化。
指示劑 | 變色范圍 | 顏色變化 |
甲基橙 | 3.1~4.4 | 橙色?黃色?紅色 |
甲基紅 | 4.4~6.2 | 黃色?紅色 |
溴甲酚綠甲基紅 | 5.0~5.2 | 綠色?灰綠色?暗紅色 |
在標(biāo)定鹽酸/硫酸時,使用的基準(zhǔn)物為無水碳酸鈉,為多元堿。滴定至化學(xué)計量點(diǎn)pH≈4時,H+ + CO32- ? H2O + CO2,溶液中形成飽和的CO2,因此在滴定近終點(diǎn)時應(yīng)將溶液煮沸2min促使H2CO3分解,除去CO2,使突躍范圍變大,冷卻后繼續(xù)滴定至終點(diǎn)。若使用甲基紅指示劑,化學(xué)計量點(diǎn)不在變色范圍內(nèi),無法使用;若使用甲基橙指示劑,它的滴定終點(diǎn)的pH范圍很窄,再加上CO2飽和使溶液酸度增大,終點(diǎn)會提前。若使用甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑,顏色由綠色變暗紅色終點(diǎn)較敏銳。
另外標(biāo)準(zhǔn)溶液精度要求較高,要盡可能的把滴定誤差降至低,滴定誤差是由于滴定終點(diǎn)與化學(xué)計量點(diǎn)不*吻合而引起的誤差。要降低滴定誤差,必須是讓滴定終點(diǎn)盡可能接近化學(xué)計量點(diǎn),酸堿滴定達(dá)到化學(xué)計量點(diǎn)時,理想狀態(tài)下滴定終點(diǎn)達(dá)到化學(xué)計量點(diǎn)后盡可能少量的鹽酸/硫酸而導(dǎo)致指示劑顏色突變,這時溶液pH大約為5.0左右,正好溴甲酚綠-甲基紅指示劑變色敏銳,變色點(diǎn)pH為5.1,符合指示劑選用原則。
酸堿滴定中重要的是了解滴定過程中溶液pH值的變化規(guī)律,再根據(jù)pH變化規(guī)律選擇適宜的指示劑來確定終點(diǎn)。滴定到化學(xué)計量點(diǎn)附近,溶液pH值會發(fā)生突躍現(xiàn)象,這具有非常重要的實(shí)際意義,是選擇指示劑的依據(jù)。