在檢測水質(zhì)時(shí)不同的項目所用試劑也不一樣，例如在配位滴定水中重金屬操作過(guò)程中，為了更準確地獲得相關(guān)參數，會(huì )使用指示劑來(lái)輔助檢測。這種滴定過(guò)程用來(lái)指示水中金屬離子濃度變化的試劑被稱(chēng)為金屬指示劑。金屬指示劑通常對金屬離子濃度的改變十分靈敏,在一定的pH范圍內,當金屬離子濃度發(fā)生改變時(shí),指示劑顏色就會(huì )隨即發(fā)生變化,用它可以確定滴定的終點(diǎn)。今天我們就來(lái)了解一下金屬指示劑的具體作用。
金屬指示劑是一種配位性的有機染料,能和金屬離子生成有色配合物或螯合物。如pH=10時(shí),用鉻黑T指示劑指示EDTA滴定Mg2+的滴定終點(diǎn)。滴定前,溶液中只有Mg2+,加入鉻黑T(HIn2)后,發(fā)生配位反應,生成的Mgn呈紅色。滴定開(kāi)始至化學(xué)計量點(diǎn)前,由于EDTA和Mg2+反應的生成產(chǎn)物MgY2-無(wú)色,所以溶液一直是MgIn的紅色。
化學(xué)計量點(diǎn)時(shí),金屬離子全部反應完全,稍加過(guò)量的EDTA由于具有強的螯合性,把鉻黑T金屬螯合物中的鉻黑T置換出來(lái),pH=10時(shí),鉻黑T為純藍色,因此反應結束時(shí),溶液顏色由紅色轉變?yōu)樗{色,利用此顏色的轉變可以指示滴定終點(diǎn)。
一個(gè)良好的金屬指示劑,一般應具備以下條件
(1)在滴定要求的pH條件下,指示劑與金屬-指示劑螯合物具有明顯的色變。
(2)金屬-指示劑螯合物應有適當的穩定性,其穩定性必須小于EDTA與金屬離子的穩定性。否則,化學(xué)計量點(diǎn)時(shí)EDTA不能從金屬-指示劑螯合物中奪取金屬,而看不到顏色的變化。但金屬-指示劑螯合物的穩定性也不能太低,否則,此螯合物在化學(xué)計量點(diǎn)前發(fā)生解離,指示劑提前釋放,游離出來(lái),終點(diǎn)提前,而且變色不敏銳。因此,金屬-指示劑鰲合物的穩定性要適當,以避免引起滴定誤差。
(3)指示劑與金屬離子的反應要迅速,In與MIn應易溶于水。
(4)指示劑應具有較好的選擇性,在測定的條件下只與被測離子顯色。若選擇性不理想,應設法消除干擾。
(5)指示劑本身在空氣中應穩定,便于保存。大多數金屬指示劑由于自身結構特點(diǎn),在空氣中或在水溶液中易被氧化,所以最好現用現配。保存時(shí)應避光,密封保存在棕色容器中。有時(shí)直接使用鹽稀釋的固體。指示劑與某些離子生成極穩定的配合物,滴入過(guò)量EDTA也不能奪取MIn配合物中的金屬離子,指示劑在化學(xué)計量點(diǎn)附近沒(méi)有顏色變化,這種現象稱(chēng)為指示劑的封閉現象。如Ai對指示劑二甲酚橙有封閉作用,能和指示劑生成穩定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接觸。如果干擾離子封閉指示劑,則加入另外一種比指示劑螯合能力強的配位劑與之反應,消除封閉現象。
MIn穩定性與MY相當或In、MIn不易溶于水,導致即使過(guò)了化學(xué)計量點(diǎn)也不變色,終點(diǎn)拖長(cháng),消耗過(guò)量的EDTA,這種現象稱(chēng)為僵化現象?？梢约尤胗袡C溶劑增加其溶解性或加熱來(lái)促進(jìn)溶解,加快反應速率。但最好選擇易溶于水的指示劑。另外示劑若保存不當,會(huì )發(fā)生氧化變質(zhì)現象。
綜上所述,選擇金屬指示劑時(shí),需要考察給定pH下金屬-指示劑螯合物的穩定性,螯合物與EDTA-金屬鰲合物的穩定性差異,顏色變化的敏銳性,干擾離子的去除等,最后還需要通過(guò)實(shí)驗驗證指示結果的準確性。
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