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指示劑是一類在其特定的PH值範圍內,隨溶液PH值改變而變色的化合物,通常是有機弱酸或有機弱鹼。

1 指示劑 -定義

指示劑指示劑

指示劑是用以指示滴定終點的試劑,化學試劑中的一種,常用它檢驗溶液的酸鹼性,滴定分析確定或指示滴定終點和環境檢測中檢驗有害物。其基本應用原理是,在一定介質條件下,其顏色能發生變化、能產生混濁或沉澱,以及有熒光現象等,利用這些現象起到指示作用,一般分為酸鹼指示劑、氧化還原指示劑、金屬指示劑、吸附指示劑等。在各類滴定過程中,隨著滴定劑的加入,被滴定物質和滴定劑的濃度都在不斷變化,在等當點附近,離子濃度會發生較大變化,能夠對這種離子濃度變化作出顯示(如改變溶液顏色,生成沉澱等)的試劑就叫指示劑。如果滴定劑或被滴定物質是有色的,它們本身就具有指示劑的作用,如高錳酸鉀。

2 指示劑 -主要用途

指示劑指示劑

適用於各類滴定反應的指示劑有以下幾種:①酸鹼指示劑。指示溶液中H濃度的變化,是一種有機弱酸或有機弱鹼,其酸性和鹼性具有不同的顏色。指示劑酸HIn在溶液中的離解常數Ka=【H]【In]/【HIn],即溶液的顏色決定於【In]/【HIn],而【In]/【HIn]又決定於【H]。以甲基橙(Ka=10)為例,溶液的pH<3.1時,呈酸性,具紅色;pH>4.4時,呈鹼性,具黃色;而在pH3.1~4.4,則出現紅黃的混合色橙色,稱之為指示劑的變色範圍。不同的酸鹼指示劑有不同的變色範圍。②金屬指示劑。絡合滴定法所用的指示劑,大多是染料,它在一定pH下能與金屬離子絡合呈現一種與遊離指示劑完全不同的顏色而指示終點。③氧化還原指示劑。為氧化劑或還原劑,它的氧化形與還原形具有不同的顏色 ,在滴定中被氧化(或還原)時,即變色,指示出溶液電位的變化。④沉澱滴定指示劑。主要是Ag與鹵素離子的滴定,以鉻酸鉀、鐵銨礬或熒光黃作指示劑。 

3 指示劑 -品種分類

指示劑指示劑

①酸鹼指示劑。指示溶液中H+濃度的變化,是一種有機弱酸或有機弱鹼,其酸性和鹼性具有不同的顏色。指示劑酸HIn在溶液中的離解常數Ka=[H+][In-]/[HIn],即溶液的顏色決定於[In-]/[HIn],而[In-]/[HIn]又決定於[H+]。以甲基橙(Ka=10-3.4)為例,溶液的pH<3.1時,呈酸性,具紅色;pH>4.4時,呈鹼性,具黃色;而在pH3.1~4.4,則出現紅黃的混合色橙色,稱之為指示劑的變色範圍。不同的酸鹼指示劑有不同的變色範圍。

②金屬指示劑。絡合滴定法所用的指示劑,大多是染料,它在一定pH下能與金屬離子絡合呈現一種與遊離指示劑完全不同的顏色而指示終點。

③氧化還原指示劑。為氧化劑或還原劑,它的氧化形與還原形具有不同的顏色,在滴定中被氧化(或還原)時,即變色,指示出溶液電位的變化。

④沉澱滴定指示劑。主要是Ag+與鹵素離子的滴定,以鉻酸鉀、鐵銨礬或熒光

4 指示劑 -化學性質

指示劑指示劑

溶液的組成 變色PH範圍 顏色變化 溶液配製方法
甲基紫
(第一變色範圍) 0.13~0.5 黃~綠 1g·L-1或0.5g·L-1的水溶液
苦味酸 0.0~1.3 無色~黃色 1g·L-1水溶液
甲基綠 0.1~2.0 黃~綠~淺藍 0.5g·L-1水溶液
孔雀綠
(第一變色範圍) 0.13~2.0 黃~淺藍~綠 1g·L-1水溶液
甲酚紅
(第一變色範圍) 0.2~1.8 紅~黃 0.04g指示劑溶於100mL50%乙醇中
甲基紫
(第二變色範圍) 1.0~1.5 綠~藍 1g·L-1水溶液
百里酚藍
(麝香草酚藍)
(第一變色範圍) 1.2~2.8 紅~黃 0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中
0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中 2.0~3.0 藍~紫 1g·L-1水溶液
茜素黃r
(第一變色範圍) 1.9~3.3 紅~黃 1g·L-1水溶液
二甲基黃 2.9~4.0 紅~黃 0.1g或0.01g指示劑溶於100mL90%乙醇中
甲基橙 3.1~4.4 紅~橙黃 1g·L-1水溶液
溴酚藍 3.0~4.6 黃~藍 0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中
剛果紅 3.0~5.2 藍紫~紅 1g·L-1水溶液
茜素紅S
(第一變色範圍) 3.7~5.2 黃~紫 1g·L-1水溶液
溴甲酚綠 3.8~5.4 黃~藍 0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中
甲基紅 4.4~6.2 紅~黃 0.1g或0.2g指示劑溶於100mL60%乙醇中
溴酚紅 5.0~6.8 黃~紅 0.1g或0.04g指示劑溶於100mL20%乙醇中
溴甲酚紫 溴甲酚紫 黃~紫紅 0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中
溴百里酚藍 6.0~7.6 黃~藍 0.05g指示劑溶於100mL20%乙醇中
中性紅 6.8~8.0 紅~亮黃 0.1g指示劑溶於100mL60%乙醇中
酚紅 6.8~8.0 黃~紅 0.1g指示劑溶於100mL20%乙醇中
酚酞 8.2~10.0 無色~紫紅 (1)0.1g指示劑溶於100mL60%乙醇中(2)1g酚酞溶於100mL90%乙醇中
百里酚酞 9.4~10.6 無色~藍 0.1g指示劑溶於100mL90%乙醇中
茜素紅S
(第二變色範圍) 10.0~12.0 紫~淡黃 參看第一變色範圍
甲酚紅 7.2~8.8 亮黃~紫紅 0.1g指示劑溶於100mL50%乙醇中
百里酚藍
(麝香草酚藍)
(第二變色範圍) 8.0~9.0 黃~藍 參看第一變色範圍
茜素黃R
(第二變色範圍) 10.1~12.1 黃~淡紫 1g·L-1水溶液
孔雀綠
(第二變色範圍) 11.5~13.2 藍綠~無色 參看第一變色範圍
達旦黃 12.0~13.0 黃~紅 1g·L-1水溶液

5 指示劑 -變色範圍

指示劑酸鹼指示劑

在實際工作中,肉眼是難以準確地觀察出指示劑變色點顏色的微小的改變。人們目測酸鹼指示劑從一種顏色變為另一種顏色的過程,只能在一定的pH變化範圍內才能發生,即只有當一種顏色相當於另一種顏色濃度的十倍時才能勉強辨認其顏色的變化。在這種顏色變化的同時,介質的pH值則由一個值變到另一個值。當溶液的pH值大於pKHIn時, [In-]將大於[HIn]且當[In-]/[HIn]=10時,溶液將完全呈現鹼色成分的顏色,而酸色被遮蓋了,這時溶液的 pH=pKHIn + 1。同理,當溶液的pH值小於pKHIn時, [In-]將小於[HIn]且當[In-]/[HIn]=1/10時,溶液將完全呈現酸色成分的顏色,而鹼色被遮蓋了,這時溶液的 pH=pKHIn - 1。

可見溶液的顏色是在從pH=pKHIn - 1到 pH=pKHIn + 1的範圍內變化的,這個範圍稱為指示劑的變色範圍即變色域。在變色範圍內,當溶液的pH值改變時,鹼色成分和酸色成分的比值隨之改變,指示劑的顏色也發生改變。超出這個範圍,如pH≥pKHIn + 1時,看到的只是鹼色;而在pH≤pKHIn - 1時,則看到的只是酸色。因此指示劑的變色範圍約2個pH單位。由於人的視覺對各種顏色的敏感程度不同,加上在變色域內指示劑呈現混合色,兩種顏色互相影響觀察,所以實際觀察結果與理論值有差別,大多數指示劑的變色範圍小於2個PH單位。

6 指示劑 -酸鹼指示劑

指示劑帶氧氣指示劑的脫氧劑

指示劑溶液的組成
變色點pH 酸色 鹼色 備註
一份1g·L-1甲基黃乙醇溶液,一份
1g·L-1次甲基藍乙醇溶液
3.25 藍紫 綠 pH3.2藍紫色pH3.4綠色
四份2g·L-1溴甲酚綠乙醇溶液,一份
2g·L-1二甲基黃乙醇溶液 3.9 橙 綠 變色點黃色
一份2g·L-1甲基橙溶液,一份
2.8g·L-1靛蘭(二磺酸)乙醇溶液 4.1 紫 黃綠 調節兩者的比例,直至終點敏銳
一份1g·L-1溴百里酚綠鈉鹽水溶液,一份2g·L-1甲基橙水溶液 4.3 黃 藍綠 pH3.5黃色pH4.0黃綠色pH4.3綠色
三份1g·L-1溴甲酚綠乙醇溶液,一份
2g·L-1甲基紅乙醇溶液 5.1 酒紅 綠
一份2g·L-1甲基紅乙醇溶液,一份
1g·L-1次甲基藍乙醇溶液 5.4 紅紫 綠 pH5.2紅紫pH5.4暗藍pH5.6綠
一份1g·L-1溴百里酚藍鈉鹽水溶液,一份1g·L-1酚紅鈉鹽水溶液 7.5 黃 紫 pH7.2暗綠pH7.4淡紫pH7.6深紫
一份1g·L-1甲酚紅50%乙醇溶液,六份1g·L-1百里酚藍50%乙醇溶液 8.3 黃 紫 pH8.2玫瑰色pH8.4紫色變色點微紅色
一份1g·L-1溴甲酚綠鈉鹽水溶液,一份1g·L-1氯酚紅鈉鹽水溶液 6.1 黃綠 藍紫 pH5.4藍綠pH5.8藍pH6.2藍紫
一份1g·L-1溴甲酚紫鈉鹽水溶液,一份1g·L-1溴百里酚藍鈉鹽水溶液 6.7 黃 藍紫 pH6.2黃紫pH6.6紫pH6.8藍紫
一份1g·L-1中性紅乙醇溶液,一份
1g·L-1次甲基藍乙醇溶液 7.0 藍紫 綠 pH7.0藍紫 

7 指示劑 -酸鹼使用

酸鹼指示劑的使用

指示劑的用量

 雙色指示劑的變色範圍不受其用量的影響,但因指示劑本身就是酸或鹼,指示劑的變色要消耗一定的滴定劑,從而增大測定的誤差。對於單色指示劑而言,用量過多,會使用變色範圍向pH值減小的方向發生移動,也會增大滴定的誤差。例如:用0.1mol/LnaOH滴定0.1mol/LHAc,pHsp=8.5,突躍範圍為pH8.70-9.00,滴定體積若為50ml,滴入2-3滴酚酞,大約在pH=9時出現紅色;若滴入10-15滴酚酞,則在pH=8時出現紅色。顯然後者的滴定誤差要大得多。

指示劑用量過多,還會影響變色的敏銳性。例如:以甲基橙為指示劑,用HCl滴定NaOH溶液,終點為橙色,若甲基橙用量過多則終點敏銳性就較差。

溫度和溶劑

溫度的變化會引起指示劑電離常數和水的質子自遞常數發生變化,因而指示劑的變色範圍亦隨之改變,對鹼性指示劑的影響較酸性指示劑更為明顯。不同的溶劑具有不同的介電常數和酸鹼性,因而也會影響指示劑的電離常數和變色範圍。 3. 指示劑的選擇 指示劑選擇不當,加之肉眼對變色點辨認困難,都會給測定結果帶來誤差。因此,在多種指示劑中,選擇指示劑的依據是:要選擇一種變色範圍恰好在滴定曲線的突躍範圍之內,或者至少要佔滴定曲線突躍範圍一部分的指示劑。這樣當滴定正好在滴定曲線突躍範圍之內結束時,其最大誤差不過0.1%,這是容量分析容許的。 六、自製酸鹼指示劑 有許多植物色素在不同pH值的溶液里會呈現出不同的顏色。因此,每個地方都可以就地取材,自製一些酸鹼指示劑。

 1. 從紅蘿蔔皮中提取酸鹼指示劑 刮下紅蘿蔔的紅皮后,用95%的酒精浸泡一天左右,過濾取出它的濾液即酸鹼指示劑。按檢驗的需要製作pH1-14的標準液若干個,每個標準液取10ml分置於試管中,再分別加入紅蘿蔔皮浸泡液10滴,塞緊作為比色樣品。在某待測溶液中加入紅蘿蔔浸泡液,顏色發生變化后再與比色樣品比較,就能確定待測溶液pH值的大致範圍。

 2. 從紫草中提取酸鹼指示劑 取紫草5g,用50%的酒精浸泡一天可得到紫草素的紫色的酒精溶液即酸鹼指示劑。其遇到酸鹼的變色與石蕊試液相同。

 3. 從紫色捲心菜中提取酸鹼指示劑 取約250g紫色捲心菜,洗凈切碎置於不鏽鋼鍋中加水煮沸10分鐘,然後過濾冷卻置於容器中即可用作酸鹼指示劑。其用法可參照上述操作1的方法。

 4. 從米莧菜中提取酸鹼指示劑,其操作方法同操作3。 5. 用咖喱粉制酸鹼指示劑    

8 指示劑 -天然pH指示劑

糖蘿蔔、藍莓胡蘿蔔、櫻桃咖哩粉、飛燕草花瓣、天竺葵花瓣、葡萄七葉樹的葉、繡球花、洋蔥牽牛花花瓣、歐洲櫻草罌粟花瓣、紫牡丹、紅葉捲心菜、紅蘿蔔、大黃玫瑰花瓣、草莓茶百里香、薑黃鬱金香花瓣、紫蘿蘭花瓣、紫色高麗菜汁等。           

9 指示劑 -指示液簡介

乙氧基黃叱精指示液
取乙氧基黃叱精0.1g,加乙醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH3.5~5.5(紅→黃)。二甲基黃指示液取二甲基黃0.1g。加乙醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH2.9~4.0(紅→黃)。

二甲基黃-亞甲藍混合指示液
取二甲基黃與亞甲藍各15mg,加氯仿100ml,振搖使溶解(必要時微溫),濾過,即得。

二甲基黃-溶劑藍19混合指示液
取二甲基黃與溶劑藍19各15mg,加氯仿100ml使溶解,即得。

二甲酚橙指示液
取二甲酚橙0.2g,加水100ml使溶解,即得。

二苯偕肼指示液
取二苯偕肼1g,加乙醇100ml使溶解,即得。

兒茶酚紫指示液
取兒茶酚紫0.1g,加水100ml使溶解,即得。變色範圍pH6.0~7.0~9.0(黃→紫→紫紅)。

中性紅指示液
取中性紅0.5g,加水使溶解成100ml,濾過,即得。變色範圍pH6.8~8.0(紅→黃)。

孔雀綠指示液
取孔雀綠0.3g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。變色範圍pH0.0~2.0(黃→綠);11.0~13.5(綠→無色)

石蕊指示液
取石蕊粉末10g,加乙醇40ml,迴流煮沸1小時,靜置,傾去上層清液,再用同一方法處理2次,每次用乙醇30ml,殘渣用水10ml洗滌,傾去洗液,再加水50ml煮沸,放冷,濾過,即得。變色範圍pH4.5~8.0(紅→藍)。

甲基紅指示液
取甲基紅0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液7.4ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH4.2~6.3(紅→黃)。

甲基紅-亞甲藍混合指示液
取0.1%甲基紅的乙醇溶液20ml,加0.2%亞甲藍溶液8ml,搖勻,即得。

甲基紅-溴甲酚綠混合指示液
取0.1%甲基紅的乙醇溶液20ml,加0.2%溴甲酚綠的乙醇溶液30ml,搖勻,即得。

甲基橙指示液
取甲基橙0.1g,加水100ml使溶解,即得。變色範圍pH3.2~4.4(紅→黃)。

甲基橙-二甲苯藍FF混合指示液
取甲基橙與二甲苯藍FF各0.1g,加乙醇100ml使溶解,即得。

甲基橙-亞甲藍混合指示液
取甲基橙指示液20ml,加0.2%亞甲藍溶液8ml,搖勻,即得。

甲酚紅指示液
取甲酚紅0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液5.3ml使溶解,再加水稀釋至100ml,即得。變色範圍pH7.2~8.8(黃→紅)。

甲酚紅-麝香草酚藍混合指示液
取甲酚紅指示液1份與0.1%麝香草酚藍溶液3份,混合,即得。
四溴酚酞乙酯鉀指示液取四溴酚酞乙酯鉀0.1g,加冰醋酸100ml,使溶解,即得。對硝基酚指示液取對硝基酚0.25g,加水100ml使溶解,即得。

剛果紅指示液
取剛果紅0.5g,加10%乙醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH3.0~5.0(藍→紅)。

蘇丹Ⅳ指示液
取蘇丹Ⅳ0.5g,加氯仿100ml使溶解,即得。
含鋅碘化鉀澱粉指示液取水100ml,加碘化鉀溶液(3→20)5ml與氯化鋅溶液(1→5)10ml,煮沸,加澱粉混懸液(取可溶性澱粉5g,加水30ml攪勻製成),隨加隨攪拌,繼續煮沸2分鐘,放冷,即得。本液應在涼處密閉保存。

鄰二氮菲指示液
取硫酸亞鐵0.5g,加水100ml使溶解,加硫酸2滴與鄰二氮菲0.5g,搖勻,即得。本液應臨用新制。

間甲酚紫指示液
取間甲酚紫0.1g,加0.01mol/L氫氧化鈉溶液10ml使溶解,再加水稀釋至100ml,即得。變色範圍pH7.5~9.2(黃→紫)。

金屬酚指示液
取金屬酞1g,加水100ml使溶解,即得。

茜素磺酸鈉指示液
取茜素磺酸鈉0.1g,加水100ml使溶解,即得。變色範圍pH3.7~5.2(黃→紫)。

熒光黃指示液
取熒光黃0.1g,加乙醇100ml使溶解,即得。

耐爾藍指示液
取耐爾藍1g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。變色範圍pH10.1~11.1(藍→紅)。

鈣黃綠素指示劑
取鈣黃綠素0.1g,加氯化鉀10g,研磨均勻,即得

鈣紫紅素指示劑
取鈣紫紅素0.1g,加無水硫酸鈉10g,研磨均勻,即得。
亮綠指示液取亮綠0.5g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。變色範圍pH0.0~2.6(黃→綠)。

薑黃指示液
取薑黃粉末20g,用冷水浸漬4次,每次100ml,除去水溶性物質后,殘渣在100℃乾燥,加乙醇100ml,浸漬數日,濾過,即得。

結晶紫指示液
取結晶紫0.5g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。

萘酚苯甲醇指示液
取α-萘酚苯甲醇0.5g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。變色範圍pH8.5~9.8(黃→綠)。

酚酞指示液
取酚酞1g,加乙醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH8.3~10.0(無色→紅)。

酚磺酞指示液
取酚磺酞0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液5.7ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH6.8~8.4(黃→紅)。

鉻黑T指示劑
取鉻黑T0.1g,加氯化鈉10g,研磨均勻,即得。

鉻酸鉀指示液
取鉻酸鉀10g,加水100ml使溶解,即得。

偶氮紫指示液
取偶氮紫0.1g,加二甲基甲醯胺100ml使溶解,即得。

澱粉指示液
取可溶性澱粉0.5g,加水5ml攪勻后,緩緩傾入100ml沸水中,隨加隨攪拌,繼續煮沸2分鐘,放冷,傾取上層清液,即得。本液應臨用新制。

硫酸鐵銨指示液
取硫酸鐵銨8g,加水100ml使溶解,即得。

喹哪啶紅指示液
取喹哪啶紅0.1g,加甲醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH1.4~3.2(無色→紅)。

碘化鉀澱粉指示液
取碘化鉀0.2g,加新制的澱粉指示液100ml使溶解,即得。

溴甲酚紫指示液
取溴甲酚紫0.1g,加0.02mol/L氫氧化鈉溶液20ml使溶解,再加水稀釋至100ml,即得。變色範圍pH5.2~6.8(黃→紫)。

溴甲酚綠指示液
取溴甲酚綠0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液2.8ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH3.6~5.2(黃→藍)。

溴酚藍指示液
取溴酚藍0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液3.0ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH2.8~4.6(黃→藍綠)。

溴麝香草酚藍指示液
取溴麝香草酚藍0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液3.2ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH6.0~7.6(黃→藍)。

溶劑藍19指示液
取0.5g溶劑藍19,加冰醋酸100ml使溶解,即得。

橙黃Ⅳ指示液
取橙黃Ⅳ0.5g,加冰醋酸100ml使溶解,即得。變色範圍pH1.4~3.2(紅→黃)。

曙紅鈉指示液
取曙紅鈉0.5g,加水100ml使溶解,即得。

麝香草酚酞指示液
取麝香草酚酞0.1g,加乙醇100ml使溶解,即得。變色範圍pH9.3~10.5g(無色→藍)。麝香草酚藍指示液取麝香草酚藍0.1g,加0.05mol/L氫氧化鈉溶液4.3ml使溶解,再加水稀釋至200ml,即得。變色範圍pH1.2~2.8(紅→黃);pH8.0~9.6(黃→紫藍)。
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