水质检测时金属指示剂的作用

金属指示剂的作用原理

  金属指示剂是一种配位性的有机染料,能和金属离子生成有色配合物或螯合物。如pH=10时,用铬黑T指示剂指示EDTA滴定Mg2+的滴定终点。滴定前,溶液中只有Mg2+,加入铬黑T(HIn2)后,发生配位反应,生成的Mgn呈红色。滴定开始至化学计量点前,由于EDTA和Mg2+反应的生成产物MgY2-无色,所以溶液一直是MgIn的红色。

  化学计量点时,金属离子全部反应完全,稍加过量的EDTA由于具有强的螯合性,把铬黑T金属螯合物中的铬黑T置换出来,pH=10时,铬黑T为纯蓝色,因此反应结束时,溶液颜色由红色转变为蓝色,利用此颜色的转变可以指示滴定终点。

金属指示剂应具备的条件

一个良好的金属指示剂,一般应具备以下条件

(1)在滴定要求的pH条件下,指示剂与金属-指示剂螯合物具有明显的色变。

(2)金属-指示剂螯合物应有适当的稳定性,其稳定性必须小于EDTA与金属离子的稳定性。否则,化学计量点时EDTA不能从金属-指示剂螯合物中夺取金属,而看不到颜色的变化。但金属-指示剂螯合物的稳定性也不能太低,否则,此螯合物在化学计量点前发生解离,指示剂提前释放,游离出来,终点提前,而且变色不敏锐。因此,金属-指示剂鳌合物的稳定性要适当,以避免引起滴定误差。

(3)指示剂与金属离子的反应要迅速,In与MIn应易溶于水。

(4)指示剂应具有较好的选择性,在测定的条件下只与被测离子显色。若选择性不理想,应设法消除干扰。

(5)指示剂本身在空气中应稳定,便于保存。大多数金属指示剂由于自身结构特点,在空气中或在水溶液中易被氧化,所以最好现用现配。保存时应避光,密封保存在棕色容器中。有时直接使用盐稀释的固体。指示剂与某些离子生成极稳定的配合物,滴入过量EDTA也不能夺取MIn配合物中的金属离子,指示剂在化学计量点附近没有颜色变化,这种现象称为指示剂的封闭现象。如Ai对指示剂二甲酚橙有封闭作用,能和指示剂生成稳定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接触。如果干扰离子封闭指示剂,则加入另外一种比指示剂螯合能力强的配位剂与之反应,消除封闭现象。

MIn稳定性与MY相当或In、MIn不易溶于水,导致即使过了化学计量点也不变色,终点拖长,消耗过量的EDTA,这种现象称为僵化现象。可以加入有机溶剂增加其溶解性或加热来促进溶解,加快反应速率。但最好选择易溶于水的指示剂。另外示剂若保存不当,会发生氧化变质现象。

综上所述,选择金属指示剂时,需要考察给定pH下金属-指示剂螯合物的稳定性,螯合物与EDTA-金属鳌合物的稳定性差异,颜色变化的敏锐性,干扰离子的去除等,最后还需要通过实验验证指示结果的准确性。