Химические методы анализа - 59 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

117
2) Каждый индикатор существует в двух формах (А и В), кото-
рые находятся в равновесии друг с другом и могут переходить одна в
другую:
HInd ↔ HInd
A B
Формы А и В имеют различное строение и потому имеют различную
окраску. Эти формы называются таутомерными (говорят, что обе
формулы представляют одно и то же химическое соединение в различ-
ных таутомерных формах).
3) Различные таутомерные формы индикаторов имеют различ-
ную окраску индикаторов, меняющуюся при действии кислот и осно-
ваний. Это можно объяснить тем, что форма А индикатора не может
диссоциировать, а 2 форма (В) индикатора может диссоциировать с
образованием ионов Н
+
и Ind
−
:
(HInd)
A
↔ (HInd)
B
↔ H
+
+ Ind
−
Применив закон действующих масс (ЗДМ) к диссоциации формы В,
можно записать:
K
(Hind)B
= [H
+
[·[Ind
−
]/[HInd]
B
Но между двумя формами существует равновесие, которое подчиняет-
ся ЗДМ:
[HInd]
B
/[Hind]
A
= K
таут
В большинстве случаев индикатор находится в форме А, а количество
формы В – мало и его окраска незаметна. При добавлении щелочи
(ОН
−
-ионов) концентрация [H
+
] понижается и усиливается диссоциа-
ция [HInd]
B
для постоянства K
Hind
, в результате этого уменьшается
концентрация [HInd]
B
.
III.4.1.3. Ионно-хромофорная теория индикаторов
Согласно дополняющим друг друга ионной и хромофорной тео-
риям в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно име-
ют место равновесия, обусловленные диссоциацией молекул и равно-
весия, связанные с внутримолекулярными перегруппировками одних
форм индикатора в другие, отличающиеся различным строением. По-
этому обе рассмотренные теории объединены в одну общую ионно-
хромофорную теорию индикаторов.
Рассмотрим наиболее часто применяемые индикаторы кислотно-
основного титрования, переход их окраски.
1. Фенолфталеин. Данный индикатор представляет собой бес-
цветное кристаллическое, нерастворимое в воде, но хорошо раствори-
мое в спирте вещество. Поэтому в химических лабораториях применя-
118
ют 0.1% раствор индикатора в 50% этиловом спирте. В нейтральной и
кислой среде фенолфталеин находится в так называемой лактонной
форме, не имеющей окраски и имеет следующую структурную форму-
лу:
C
C
O
O
OН
OН
бесцветная форма фенолфталеина
При действии на фенолфталеин разбавленных растворов щелочи, на-
пример NaOH, образуется двунатриевая соль, имеющая хиноидное
строение, имеющая характерное окрашивание, присущее данному хро-
мофору и окрашенное в красный цвет:
C
C
O
O
ONa
Na
O
окрашенная форма фенолфталеина
В результате реакции происходит внутримолекулярная пере-
группировка, показанная на нижеприведенной схеме:
Бесцветная лактонная форма Окрашенная хиноидная форма
C
C
O
O
OH
OH
OH
-
H
+
CO
C
O
O
O
2-
2
O
+ 2H
или в более общей форме:
фН + NaOH ↔ фNa + H
2
O
Хиноидная группа присутствует и в нейтральной, и в кислой
среде, но в малых количествах, не превышающих 10%. Эти структур-
ные изменения фенолфталеина (бесцветная лактонная форма – окра-
шенная хиноидная форма) наблюдаются при значениях рН = 8...10. Но
при дальнейшем увеличении рН раствора (при добавлении избытка
щелочи, рН = 13...14) фенолфталеин претерпевает новую структурную
перегруппировку. При этом образуется тризамещенная натриевая соль,
не имеющая хиноидного строения: 
      2) Каждый индикатор существует в двух формах (А и В), кото-    ют 0.1% раствор индикатора в 50% этиловом спирте. В нейтральной и
рые находятся в равновесии друг с другом и могут переходить одна в   кислой среде фенолфталеин находится в так называемой лактонной
другую:                                                              форме, не имеющей окраски и имеет следующую структурную форму-
                            HInd ↔ HInd                              лу:
                              A         B
Формы А и В имеют различное строение и потому имеют различную                                                                     OН
окраску. Эти формы называются таутомерными (говорят, что обе                                                      C
                                                                                                                                  OН
формулы представляют одно и то же химическое соединение в различ-                                         C        O
                                                                                                 O
ных таутомерных формах).
      3) Различные таутомерные формы индикаторов имеют различ-                              бесцветная форма фенолфталеина
ную окраску индикаторов, меняющуюся при действии кислот и осно-
ваний. Это можно объяснить тем, что форма А индикатора не может      При действии на фенолфталеин разбавленных растворов щелочи, на-
диссоциировать, а 2 форма (В) индикатора может диссоциировать с      пример NaOH, образуется двунатриевая соль, имеющая хиноидное
образованием ионов Н+ и Ind−:                                        строение, имеющая характерное окрашивание, присущее данному хро-
                   (HInd)A ↔ (HInd)B ↔ H+ + Ind−                     мофору и окрашенное в красный цвет:
Применив закон действующих масс (ЗДМ) к диссоциации формы В,                                                                      ONa
можно записать:                                                                                                   C

                    K(Hind)B = [H+[·[Ind−]/[HInd]B                                                                                    O

                                                                                                 O        C        O Na
Но между двумя формами существует равновесие, которое подчиняет-
ся ЗДМ:                                                                                 окрашенная форма фенолфталеина
                       [HInd]B/[Hind]A = Kтаут
В большинстве случаев индикатор находится в форме А, а количество          В результате реакции происходит внутримолекулярная пере-
формы В – мало и его окраска незаметна. При добавлении щелочи        группировка, показанная на нижеприведенной схеме:
(ОН−-ионов) концентрация [H+] понижается и усиливается диссоциа-
ция [HInd]B для постоянства KHind, в результате этого уменьшается           Бесцветная лактонная форма Окрашенная хиноидная форма
концентрация [HInd]B.                                                                                                                         2-

                                                                                                     OH            -                      O
                                                                                                              OH
                                                                                        C                      +
                                                                                                                                  C
        III.4.1.3. Ионно-хромофорная теория индикаторов                                              OH       H                           O
                                                                                                                                              + 2H2O

                                                                                O   C   O                                 O   C   O

      Согласно дополняющим друг друга ионной и хромофорной тео-
риям в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно име-
ют место равновесия, обусловленные диссоциацией молекул и равно-     или в более общей форме:
весия, связанные с внутримолекулярными перегруппировками одних                             фН + NaOH ↔ фNa + H2O
форм индикатора в другие, отличающиеся различным строением. По-             Хиноидная группа присутствует и в нейтральной, и в кислой
этому обе рассмотренные теории объединены в одну общую ионно-        среде, но в малых количествах, не превышающих 10%. Эти структур-
хромофорную теорию индикаторов.                                      ные изменения фенолфталеина (бесцветная лактонная форма – окра-
      Рассмотрим наиболее часто применяемые индикаторы кислотно-     шенная хиноидная форма) наблюдаются при значениях рН = 8...10. Но
основного титрования, переход их окраски.                            при дальнейшем увеличении рН раствора (при добавлении избытка
      1. Фенолфталеин. Данный индикатор представляет собой бес-      щелочи, рН = 13...14) фенолфталеин претерпевает новую структурную
цветное кристаллическое, нерастворимое в воде, но хорошо раствори-   перегруппировку. При этом образуется тризамещенная натриевая соль,
мое в спирте вещество. Поэтому в химических лабораториях применя-    не имеющая хиноидного строения:


                               117                                                                                 118

Страницы