李光輝(天津市武清區(qū)天和城實驗中學(xué)， 天津 301700)

酸堿中和滴定中的指示劑選擇研究

李光輝(天津市武清區(qū)天和城實驗中學(xué)， 天津 301700)

酸堿滴定法是開展化學(xué)知識點分析的一種根本方法，該方法的基本原理就是使用酸標(biāo)準(zhǔn)或堿標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定有著相反酸堿性的物質(zhì)，依照標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量，計算出所要檢測物質(zhì)的含量。酸堿滴定中，大都會使用指示劑的突變來確定終點，可見，選擇合適的指示劑也是非常重要的。為此，本文就酸堿中和滴定中的指示劑選擇進(jìn)行分析與研究。

酸堿中和滴定；指示劑；選擇

在化學(xué)實驗中，酸堿滴定是一個重要的實驗操作要點，開展酸堿滴定操作時，主要是了解滴定操作中的溶液所呈現(xiàn)的pH值變化情況，結(jié)合pH值的基本變化規(guī)律來選擇合適的指示劑，進(jìn)而確定終點，然后通過計算來求出被測物質(zhì)的確切含量。選擇指示劑時，需要考慮指示劑的變色原理、變色的范圍與影響指示劑變色的因素等，綜合考慮各項元素后，以確定滴定的終點。

1 常見的酸堿指示劑

在酸堿滴定實驗操作中，常見的指示劑包括有機(jī)弱堿或有機(jī)弱酸，若溶液pH值出現(xiàn)了變化，此時，指示劑的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)等也會發(fā)生變化，進(jìn)而引發(fā)顏色上的變化，進(jìn)而來確定滴定的終點。若利用HIn來表示酸，In-來表示其共軛堿，酸堿平衡的關(guān)系式如下：HIn(酸式色)= H++ In-(堿式色 )

在化學(xué)領(lǐng)域，最為常見的酸堿指示劑主要分為酚酞類、偶氮化合物類、硝基苯酚類與磺代酚酞類[1]。酚酞類中，常用的酸堿指示劑有酚酞、百里酚酞等；偶氮化合物類中，以中性紅、甲基橙等為主[2]；硝基苯酚類中，以對位、鄰位硝基酚為主，如γ—雙硝基酚、α—β等；而在磺代酚酞類中，則以甲酚紅、百里酚藍(lán)與酚紅為主。

除了以上的酸堿指示劑外，還有很多學(xué)者從植物內(nèi)提出了一些成分，然后自制出酸堿指示劑，例如用紫色卷心菜、紫草等植物中提出重要物質(zhì)，進(jìn)而來制備一定的酸堿指示劑。此外，還有一些學(xué)者使用植物的色素成分來制作外酸堿指示劑，如牽牛花、月季花等的浸出液。

2 常見的酸堿指示劑的變色情況

在化學(xué)領(lǐng)域，酸堿指示劑不同，變色范圍也不同，遇到酸、堿會呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。百里酚藍(lán)的pH變色范圍為1.2～2.8，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基黃的pH變色范圍為2.9～4.0[3]，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基橙的pH變色范圍為3.1～4.4，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基紅的pH變色范圍為4.4～6.2，遇酸變紅，遇堿變黃；酚酞的pH變色范圍為8.0～10.0，遇酸無顏色變化，遇堿變紅；百里酚酞的pH變色范圍為9.4～10.6，遇酸無顏色變化，遇堿變藍(lán)。

通過研究與分析了解到，指示劑變色范圍為pH = pKHIn±1，但是在實際的操作與實驗中，卻與理論變色范圍存在缺口。開展酸堿滴定實驗，必須要選擇合適的指示劑類型，通常來講，指示劑變色的范圍愈窄愈好。若pH值稍微發(fā)生變化，指示劑的顏色就會被改變，指示終點就更加精確。因此，在一些化學(xué)反應(yīng)中，會使用混合指示劑，例如凱氏定氮實驗中，將溴甲酚綠、甲基紅作為重要的指示劑[4]，此時，變色的范圍會變窄，使得變色也會更為靈敏，進(jìn)而會讓滴定的終點變得更加精準(zhǔn)。

3 影響指示劑出現(xiàn)變色的主要因素

①溫度。若溫度發(fā)生改變，指示劑的常數(shù)KIn與水的離子積Kw都會發(fā)生改變，隨之指示劑變色范圍發(fā)生變化。例如，正常室溫下，甲基橙變色范圍為3.1～4.4，當(dāng)溫度上升至100℃，變色范圍便改變?yōu)?.5～3.7。在酸堿滴定工作開展時，最好在正常室溫條件下進(jìn)行，若需進(jìn)行加熱處理，需要對溶液進(jìn)行冷卻處理，然后再開展滴定處理。②用量。使用酸堿指示劑時，本身也會耗費(fèi)一定的滴定劑，若指示劑濃度過大，待到重點時，使得顏色變得不夠敏銳。其中，單色指示劑的用量對顏色變化會產(chǎn)生很大的影響，如酚酞。例如，在100.0ml的溶液內(nèi)加入3滴0.1%的酚酞指示劑，待到酸堿pH值等于9時，溶液變成紅色；若在同一溶液中加入15滴，則會在酸堿pH值等于8時變成紅色，可見，酚酞的用量對溶液顏色的變化影響較大。③鹽類。在化學(xué)體系中，部分鹽類物質(zhì)具備吸收波長不同光波的性能，其會對指示劑的色調(diào)、顏色深度等產(chǎn)生改變，因此，應(yīng)在滴定溶液中不應(yīng)存在大量鹽類物質(zhì)。

4 酸堿中和滴定中指示劑的選擇

使用酸堿滴定法來開展測定工作時，要對被測物質(zhì)的滴定情況進(jìn)行評估，及時了解滴定中溶液pH值是否會隨著滴定劑體積的增加而發(fā)生變化，這樣才有可能選出合適的指示劑，進(jìn)而確定好滴定的終點。選擇指示劑時，是要根據(jù)酸堿滴定中和計量點位置的pH值突躍變化情況來進(jìn)行選擇，若指示劑pH變色范圍在曲線中的突躍范圍之內(nèi)，此類指示劑可用。待到終點位置時，盡管不是化學(xué)計量點，但滴定誤差要低于0.1%，是實驗的一項重要標(biāo)準(zhǔn)。例如，若指示劑pH值比pH突躍范圍還要高，則表示測定結(jié)果也比較高，相反，則測定結(jié)果偏低，極易導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，這是不被允許的。

在酸堿滴實驗中，必須要充分考慮溶液pH值與指示劑顏色的變化狀態(tài)，也就是說在中和反應(yīng)中要精心選擇指示劑。一般來講，酸堿中和滴定的規(guī)律為：若在強(qiáng)堿中滴定強(qiáng)酸，可將甲基橙、酚酞等作為指示劑；若強(qiáng)堿滴定弱酸，可將酚酞視作指示劑；若強(qiáng)酸滴定弱堿，應(yīng)將甲基橙視作指示劑。若在選擇酸堿指示劑時存在失誤性，這樣勢必會對中和滴定的最終結(jié)果構(gòu)成威脅，形成較大的誤差。

5 結(jié)語

綜上所述，酸堿中和滴定操作中，指示劑的選擇很是關(guān)鍵。為實現(xiàn)指示劑的科學(xué)性選擇，前期需要了解常見的指示劑變色情況以及影響指示劑變色的因素，從而為酸堿中和滴定的精確性與準(zhǔn)確性提供條件。

[1]陳昊萍,張賢金,吳新建.酸堿中和滴定指示劑的選擇及教學(xué)處理[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版(教學(xué)參考),2015,(Z1):110-112.

[2]楊芳恒.酸堿中和滴定中終點的判斷和指示劑的選擇[J].中學(xué)時代,2013,(06):121.

[3]何秀玲.酸堿中和滴定中指示劑的選擇[J].數(shù)理化解題研究(高中版),2013,(06):60-62.