7.3金属离子指示剂
7.3 金属离子指示剂
,金属离子指示剂的意义 1、什么是金属指示剂？ 能指示金属离子浓度变化的物质，称之为金 属指示剂。 2、金属指示剂的性质 金属指示剂是弱的有机酸或弱的有机碱，在 不同H值条件下可与金属离子形成有色络合 物，其颜色与游离指示剂的颜色不同，因而它能 指示滴定过程中金属离子浓度的变化情况
一、金属离子指示剂的意义 1、什么是金属指示剂? 能指示金属离子浓度变化的物质，称之为金 属指示剂。 2、金属指示剂的性质 金属指示剂是弱的有机酸或弱的有机碱，在 不同pH值条件下可与金属离子形成有色络合 物,其颜色与游离指示剂的颜色不同，因而它能 指示滴定过程中金属离子浓度的变化情况
3、金属指示剂的特点 金属离子指示剂本身也是络合剂，而且 多为含双键的物质，不太稳定，故此在 配制和使用时要特别注意
3、金属指示剂的特点 • 金属离子指示剂本身也是络合剂，而且 多为含双键的物质，不太稳定，故此在 配制和使用时要特别注意
常见的金属离子指示剂（表） 指示剂 使用的 颜色变化 直接滴定的离子 指示 注意事 适宜 In MIn 剂配 项 pH范 制 围 铬黑T 8≈10 蓝 红 pH=10 Mg2+、 1:100 Fe3t、 (Eriochro Zn2+、 Cd2+、 NaCl A13+、 me black T) Pb2+、Mn2+稀土 (固 Cu2+、 简称BT或 元素离子 体) N2+等 EBT 离子封 闭EBT 酸性铬蓝K 813 蓝 红 pH=10 Mg2+ 1:100 (Acid Zn2+、Mn2+ NaCl Chrome pH=13 Ca2+ (固 Blue K) 体) 000000000000000000 00000000000
二、常见的金属离子指示剂（表） 指示剂 使用的 适宜 pH范 围 颜色变化 直接滴定的离子 指示 剂配 制 注意事 In MIn 项 铬黑T （Eriochro me black T） 简称BT或 EBT 8～10 蓝 红 pH＝10 Mg2＋ 、 Zn2＋ 、 Cd2＋ 、 Pb2＋、Mn2＋稀土 元素离子 1:100 NaCl （固 体） Fe3+ 、 Al3+ 、 Cu2+ 、 Ni2+等 离子封 闭EBT 酸性铬蓝K (Acid Chrome Blue K) 8～13 蓝 红 pH＝10 Mg2+ 、 Zn2+ 、 Mn2＋ pH＝13 Ca2+ 1:100 NaCl （固 体）
常见的金属指示剂（续） 指示剂 使用的 颜色变 直接滴定的离子 指示 注意事 适宜 化 剂配 项 pH范 In MIn 制 围 二甲酚橙 <6 红 pH<1 ZrO2+ 0.5% Fe3+、 (Xylenol 黄 pH=1~3.5Bi3+、 水溶 A13+、 Orange) Th4+ 液 Ni2+、 简称XO pH=5~6Ti3+、 Tiv等离 Zn2+、Pb2+、Cd2+ 子封闭 Hg2+稀土元素离 XO 子 磺基水杨酸 1.52.5 无 pH=1.5~2.5Fe3+ 5%水 ssal本身 (Sulfo- 红 溶液 无 salicylic acid 色，FeY 简称ssal) 呈黄色 00000000
常见的金属指示剂（续） 指示剂 使用的 适宜 pH范 围 颜色变 化 直接滴定的离子 指示 剂配 制 注意事 项 In MIn 二甲酚橙 (Xylenol Orange) 简称XO <6 亮 黄 红 pH<1 ZrO2+ pH=1~3.5 Bi3+ 、 Th4+ pH=5~6 Ti3+ 、 Zn2+ 、Pb2+ 、Cd2+ 、 Hg2+稀土元素离 子 0.5% 水溶 液 Fe3+ 、 Al3+ 、 Ni2+ 、 TiIV等离 子封闭 XO 磺基水杨酸 (Sulfosalicylic acid 简称ssal) 1.5~2.5 无 色 紫 红 pH=1.5~2.5Fe3+ 5%水 溶液 ssal本身 无 色,FeY- 呈黄色
常见的金属指示剂（续） 指示剂 使用的 颜色变 直接滴定的 指示 注意事项 适宜 化 离子 剂配 pH范 In MIn 制 围 钙指示剂 12~13 蓝 红 pH=12~13, 1:100 Fe3+Al3+ (calcon- Ca2+ NaCl Ni2+TiIVCu2+ carboxylic (固体) Mn2+Co2+等 acid简称NN) 离子封闭NN PAN 2~12 黄 紫 pH=2~3Bi3+ 0.1% Mn在水中 [1-(2 Th4+ 乙醇 溶解度小，为 pyridylazo)- pH=4~5Cu2+ 溶液 防止PAN僵 2-naphtholl Ni2+Zn2+ 化，滴定时须 Cd2+Pb2+ 加热 Mn2+Fe2+ 0000000000
常见的金属指示剂（续） 指示剂 使用的 适宜 pH范 围 颜色变 化 直接滴定的 离子 指示 剂配 制 注意事项 In MIn 钙指示剂 (calconcarboxylic acid简称NN) 12~13 蓝 红 pH=12~13, Ca2+ 1:100 NaCl (固体) Fe3+ Al3+ Ni2+TiIVCu2+ Mn2+ Co2+等 离子封闭NN PAN [1-(2- pyridylazo)- 2-naphthol] 2~12 黄 紫 红 pH=2~3Bi3+ Th4+ pH=4~5Cu2+ Ni2+Zn2+ Cd2+Pb2+ Mn2+Fe2+ 0.1% 乙醇 溶液 MIn在水中 溶解度小,为 防止PAN僵 化,滴定时须 加热
金属指示剂指示终点的原理 (1) 例如铬黑T指示剂（简称EBT)是三元酸，在不 同H值条件下不同的离解产物呈现不同颜色 以HIn表示此三元酸，其离解平衡为：K K2 Ka2 Ka3 H3In HIn- HIn2- n3- 红色 红色 蓝色 橙色 pH<6 pH=8~≈11 pH=12 EBT与Mg2+、Zn2+、Cd2+等多种金属离子所形成 的络合物都是呈现红色的. 000000000000000000
三、金属指示剂指示终点的原理（1） • 例如铬黑T指示剂(简称EBT) 是三元酸，在不 同pH值条件下不同的离解产物呈现不同颜色。 以H3 In表示此三元酸，其离解平衡为： Ka1 Ka1 Ka2 Ka3 H3 In H2 In－ HIn2－ In3－ 红色 红色 蓝色 橙色 pH<6 pH=8~11 pH=12 EBT与Mg2+ 、Zn2+ 、Cd2+等多种金属离子所形成 的络合物都是呈现红色的
金属指示剂指示终点原理(2) 例如：如在pH=10.0条件下、以EDTA滴定Mg2+。 在pH=10时，铬黑T的游离颜色为蓝色，金属离子 与铬黑T生成的络合物为红色，终点的颜色为游 离铬黑T颜色（蓝色），在滴定的pH值范围内，游 离指示剂和指示剂与金属离子生成的络合物两者 这之间的颜色有显著的区别。即红→蓝，容易观 察。临近终点时的滴定反应 Y+MgIn(红色)=MgY+In(蓝色) pH=10
金属指示剂指示终点原理（2） • 例如:如在pH=10.0条件下、以EDTA滴定Mg2+ 。 在pH=10时，铬黑T的游离颜色为蓝色，金属离子 与铬黑T生成的络合物为红色，终点的颜色为游 离铬黑T颜色(蓝色)，在滴定的pH值范围内，游 离指示剂和指示剂与金属离子生成的络合物两者 这之间的颜色有显著的区别。即红→蓝，容易观 察。临近终点时的滴定反应: Y + MgIn (红色) = MgY + In（蓝色） pH=10
金属指示剂指示终点原理(3) 临近终点时的滴定反应： Y+Mgln(红色)=MgY+In(蓝色) pH=10 络合剂将与指示剂络合的金属离子夺取出来，使 指示剂游离出来，在该介质条件下呈现指示剂本 身的颜色。 根据上面的讨论，络合滴定中金属离子指示剂指 示终点的原理可用下面的通式表示： Y+MIn=MY+In MIn与In(游离指示剂的颜色有较显著的差别 0000000
金属指示剂指示终点原理（3） • 临近终点时的滴定反应: Y + MgIn (红色) = MgY + In（蓝色） pH=10 • 络合剂将与指示剂络合的金属离子夺取出来,使 指示剂游离出来,在该介质条件下呈现指示剂本 身的颜色. • 根据上面的讨论,络合滴定中金属离子指示剂指 示终点的原理可用下面的通式表示: • Y+MIn＝MY+In • MIn与In(游离指示剂)的颜色有较显著的差别
四、金属指示剂的选择和滴定误差(1) 滴定体系中存在多种平衡： M+Y≥MY M+In MIn In+H+ HIn,H,In. 指示剂配合物的条件稳定常数为： KM三 [MIn] K [In'] [M[n] In(H) pM=lg K wm +g [MIn] 滴定终点时指示剂由Min色过渡为n色
四、金属指示剂的选择和滴定误差（1） • 滴定体系中存在多种平衡： M + Y MY M + In MIn In + H+ HIn, H2 In, . • 指示剂配合物的条件稳定常数为： • 滴定终点时指示剂由MIn色过渡为In色。 ( ) ' ' [ ][ ] [ ] In H MIn MIn K M In MIn K = = [ ] [ '] lg lg ' MIn In pM = K MIn +