Окисно-відновні індикатори

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Експеримент «Блакитна колба»[en]: демонстрація дії окисно-відновного індикатора

О́кисно-відно́вні індика́тори (редо́кс-індика́тори[1]) — речовини, що застосовуються для визначення точки еквівалентності в окисно-відновних реакціях.

Найчастіше такими індикаторами є органічні сполуки, які виявляють окисно-відновні властивості, та металоорганічні, у яких по досягненню певного потенціалу змінюється ступінь окиснення металу. В обох випадках зміни в структурі супроводжуються зміною забарвлення сполуки.

Класифікація[ред. | ред. код]

Метиленовий синій

У залежності від типу взаємодії розрізняють індикатори:

  • загальні — змінюють своє забарвлення відповідно до потенціалу та незалежно від природи речовин у розчині (наприклад, дифеніламін, метиленовий синій);
  • специфічні — дають реакцію лише із певними сполуками (крохмаль є індикатором на йод, тіоціанат-іони — на катіон Fe3+).

За схемою переходу кольору індикатори поділяють на:

  • однобарвні — одна форма має колір, інша — безбарвна;
  • двобарвні — обидві форми мають власні кольори.

Застосовувані індикатори повинні відповідати вимогам:

  • добре розчинятися у воді, кислотах та інших типових середовищах для титрування;
  • бути стійкими до дії світла, повітря, інших компонентів у розчині та стабільним при тривалому зберіганні;
  • забарвлення окисненої та відновленої форм має чітко відрізнятися;
  • інтервал потенціалу, на якому відбувається перехід між формами, має бути вузьким і відповідати стрибку на кривій титрування;
  • забарвлення повинно змінюватися швидко, а відповідна реакція бути повністю оборотною, не зазнавати впливу сторонніх реакцій;
  • зміна кольору розчину в кінцевий точці титрування повинна бути чіткою навіть при найменшій кількості додаваного індикатора.

Перебіг реакції[ред. | ред. код]

Окиснена і відновлена форми фероїну (та кольори їхніх комплексів)

Загальною схемою дії індикатора є зворотна реакція відновлення його окисненої форми:

Indox + ne- Indred

Інколи взаємодія також проходить за участі іонів H+:

Indox + ne- + xH+ Indred; (x може набувати як додатних, так і від'ємних значень).

Ця реакція не впливає на поведінку індикаторів, однак спричинює додаткову витрату титранту.

У загальному вигляді потенціал індикатора, що бере участь у взаємодії, описується рівнянням Нернста:

,
де E0ox/red — стандартний потенціал для даної пари форм, що відповідає умові [Indox]=[Indred]

Вважається, що перехід забарвлення помітний за десятиразового переважання однієї форми над іншою. У цьому випадку множники в рівнянні набудуть вигляду і , що дорівнює 1 та -1 відповідно. З цього припущення випливає визначення інтервалу переходу забарвлення індикатора pT:

Наприклад, дифеніламін, який має стандартний потенціал 0,76 В і здійснює перехід за участі двох електронів, змінює забарвлення в діапазоні 0,76±0,03 В. При значеннях менше 0,73 В він є безбарвним, при більших за 0,79 переважає фіолетова форма. У проміжку 0,73—0,79 В забарвлення змінюється поступово.

Похибки при використанні індикаторів[ред. | ред. код]

При використанні окисно-відновних індикаторів виділяється три похибки:

  • хімічна — відсутність збігу кінцевої точки титрування (моменту зміни забарвлення) з реальною точкою еквівалентності. Момент зміни визначається потенціалом індикатора, на який можуть впливати pH середовища та іонна сила розчину, тому, наприклад, якщо в ході визначення сильно змінюється значення pH, момент зміни забарвлення може не збігатися зі стрибком на кривій титрування й спричинити викривлення результатів;
  • візуальна — нездатність людського ока точно розрізняти зміни забарвлення;
  • індикаторна — витрата додаткової кількості титранту на взаємодію з індикатором.

Поширені індикатори[ред. | ред. код]

Neutral Red Aqueous Solution.jpg
Magnify-clip.png
Водний розчин нейтрального червоного
Індикатор Колір форми Стандартний
потенціал переходу, В[2]
Indox Indred
Нейтральний червоний червоний безбарвний 0,24
Метиленовий синій синій безбарвний 0,53
Дифеніламін фіолетовий безбарвний 0,76
Дифенілбензидин фіолетовий безбарвний 0,76
Дифеніламінсульфокислота червоно-фіолетовий безбарвний 0,85
пара-Фенілантранілова кислота червоно-фіолетовий безбарвний 1,08
Фероїн синій червоний 1,06
Трис-(2,2'-дипіридилат) рутенію безбарвний жовтий 1,33

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Термін редокс походить від англ. redox: reduction — відновлення та oxidation — окиснення.
  2. При [H+] = 1 моль/л (pH = 0).

Джерела[ред. | ред. код]

  • Пискарёва С. К. и др. Аналитическая химия. — Издание 2-е. — М. : Высшая школа, 1994. — С. 296—297. — ISBN 5-06-002179-3. (рос.)
  • Аналитическая химия. Химические методы анализа / Под ред. О. М. Петрухина. — М. : Химия, 1992. — С. 289—290. — ISBN 5-7245-0640-8. (рос.)
  • Жаровський Ф. Г., Пилипенко А. Т., П'ятницький І. В. Аналітична хімія. — 2-е. — К. : Вища школа, 1982. — С. 429—431.
  • Бишоп, Э. Индикаторы / Пер. с англ. под ред. И. Н. Марова. — М. : Мир, 1976. — Т. 2. — С. 146—162. (рос.)

Посилання[ред. | ред. код]