金属指示剂
铜臭 / 2022-07-07
在络合滴定中，通常利用一种能与金属离子生成有色络合物的显色剂指示滴定过程中金属离子浓度的变化。这种显色剂称为金属指示剂。
一、金属指示剂变色原理
金属指示剂大多是一种有机染料，能与某些金属离子生成有色络合物，此络合物的颜色与金属指示剂的颜色不同。下面举例说明。
例如:用EDTA 标准溶液滴定镁，当加入铬黑T (以H₃In 表示其分子式)为指示剂，在pH= 10的缓冲溶液中为蓝色，与镁离子络合后生成红色络合物。反应如下:
当以EDTA溶液进行滴定时，H₂y²⁻逐渐夺取络合物中的Mg2⁺而生成了更稳定的络合物Mgy²⁻,反应如下:
直到MgIn⁻完全转变为Mgy²⁻,同时游离出蓝色HIn²⁻。当榕液由红色变为纯蓝色时，即为滴定终点。
二、金属指示剂应具备的条件
(1)金属指示剂本身的颜色应与金属指示剂与金属离子形成络合物的颜色有明显的区别。这样才能使终点颜色变化明显。
(2)金属离子与EDTA络合物的稳定性应大于金属离子与指示剂络合物的稳定性。但金属离子与指示剂的络合物也应该有足够的稳定性。
一般说来，金属与指示剂所形成络合物的稳定性应为:
而它与金属离子与EDTA络合物的稳定性应相差为:
(3)有时金属指示剂与某些金属离子生成极稳定的络合物，其稳定性超过MY，虽然滴入了过量的EDTA也不能夺取MIn中的金属离子。此种现象即称为这种指示剂受到了“封闭”。如Al³⁺+ Fe³⁺等离子都可以封闭铬黑T因此在滴定Mg²⁺时，若有Al³⁺+和Fe³⁺存在需加以掩蔽。
(4)指示剂应比较稳定，以便于储存和使用。但有些金属指示剂本身易被氧化破坏或发生分子聚合而失效。为避免指示剂变质，有些指示剂可以用中性盐混合配成固体指示剂使用。也可以往指示剂溶液中加入可以防止指示剂变质的试剂，如在铬黑T溶液中加入三乙醇胺等。
三、常用金属指示剂示例
1.铬黑T (EBT)
又名埃罗黑T，结构式为:
铬黑T为黑褐色粉末，略带金属光泽，溶于水后，结合在磺酸根上的Na⁺全部电离，以阴离子形式存在于溶液中。
铬黑T是一个三元弱酸，以H₂In⁻表示，在不同pH值时，其颜色变化为:
铬黑T与很多金属离子生成显红色的络合物，为使终点敏锐最好控制pH7在9~10间，这时终点由红色变到蓝色比较敏锐。而在pH<8或pH>11时络合物的颜色和指示剂的颜色相似不宜使用。
Cu²⁺， Ni²⁺, Co²⁺, Al³⁺， Fe³⁺, Ti⁴⁺等金属离子 对指示剂产生“封闭”作用。Cu²⁺，Co²⁺， Ni²⁺等金属离子可用KCN 掩蔽Al³⁺, Ti⁴⁺S可用三乙羟胺掩蔽。微量Fe³⁺可用磷酸、酒石酸掩蔽。
2.钙试剂(NN)
结构式
该试剂为深棕色粉末，客于水为紫色在水溶液中不稳定，通常与NaCl周体粉末配成混合物使用。此指示剂的性质和格黑T很相近，在不同的pH值其颜色变化为:
钙指示剂能与Ca²⁺形成红色络合物，在pH=13时， 可用于钙镁混合物中钙的测定，终点由红色变为蓝色。颜色变化敏锐。在此条件下Mg²⁺生成Mg(OH)₂沉淀，不被滴定。
3.二甲酚橙(XO)
一般用的是二甲酚橙的四钠盐，为紫色结晶，易溶于水， pH> 6.3时呈红色，pH<6.3时呈黄色。它与金属离子络合呈红紫色。因此它只能在pH<6.3的酸性溶液中使用。通常配成 0.5%水溶液，可保存2~ 3周。
许多金属离子可用二甲酚橙作指示剂直接滴定，如Bi³⁺(在pH1~2), Pb²⁺, Zn²⁺， Cd²⁺, Hg²⁺等和稀土元素的离 子(在pH 5~6) 都可直接滴定。终点由红色变黄色，敏锐。
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