二、指示剂的变色pH范围
指示剂的变色范围可用它在溶液中的离解平衡过程来解释:以弱酸型指示剂(HIn)为例:
HIn在溶液中的离解平衡为:HIn
(酸式色)
H++In-(碱式色)
KHIn[H][In]?[HIn]??[In]KHIn??[HIn][H]?溶液的颜色是由[In-]/[HIn]的比值来决定的,而此比值又与[H+]和及KHIn有关,在一定温度下,KHIn是一常数,该比值仅为[H+]的函数,即溶液的颜色随[H+]发生改变。
1、人眼对颜色的辨别
为人眼辨别颜色的能力是有限的。
[In]KHIn??[HIn][H]?不是[In-]/[HIn]比值任何微小的改变都能使人观察到溶液颜色的变化,因
一般来说,若指示剂的酸型色与碱型色浓度相差10倍后,就只能看到浓度大的那种型色。(1)当[In-]/[HIn]≤1/10时,即pH ≤ pKHIn-1,只能观察出酸型(HIn)颜色;(2)当[In-]/[HIn]≥10时,即pH ≥ pKHIn+1,观察到的是指示剂的碱型色;(3)10>[In-]/[HIn]>1/10时,即pH在pKHIn?1内,观察到的是混合色,又
称为过渡色,人眼一般难以区别。
2、指示剂的理论变色点
当指示剂的[In-]=[HIn]时,则pH=pKHIn,人们称此pH值为指示剂的理论变色点。
理想的情况是:滴定反应的化学计量点与指示剂的变色点的pH值完全一致,实际上这是有困难的。3、指示剂的理论变色范围
pH = pKHIn±1 为指示剂的理论变色范围。所以,指示剂的理论变色范围大小为2 pH单位。
4、指示剂的实际变色范围
由于人眼对各种颜色的敏感程度不同,指示剂实际的变
色范围并不是计算出来的,而是由人眼观察实际测得的。例如:
pKHIn
甲基橙甲基红
3.45.0
理论变色范围2.4~4.44.0~6.0
实际变色范围3.1~4.44.4~6.2
1.3pH1.8pH
甲基橙:pKHIn=3.4理论变色范围:2.4~4.4
而实际变色范围:3.1~4.4
这是因为:人眼对红色较对黄色敏感的缘故:
当pH=4.4时,相当于[In-]≈10[HIn],即黄色为10倍红色时看不到红色。
当pH=3.1时,相当于[HIn]≈2[In-],即红色[HIn]是黄色[In-]的2倍时就看不到黄色了,只能看到红色。
既使同一个人,对同一强度的颜色作多次观察判断时,也会稍有出入。因
此,指示剂的变色范围,不同文献的报告也稍有出入。例如:甲基橙的变色范围有pH3.1~4.4、pH3.2~4.5、pH2.9~4.3等不同的数据。