在檢測水質時不同的項目所用試劑也不一樣，例如在配位滴定水中重金屬操作過程中，為了更準確地獲得相關參數，會使用指示劑來輔助檢測。這種滴定過程用來指示水中金屬離子濃度變化的試劑被稱為金屬指示劑。金屬指示劑通常對金屬離子濃度的改變十分靈敏,在一定的pH范圍內,當金屬離子濃度發生改變時,指示劑顏色就會隨即發生變化,用它可以確定滴定的終點。今天我們就來了解一下金屬指示劑的具體作用。

金屬指示劑的作用原理

  金屬指示劑是一種配位性的有機染料,能和金屬離子生成有色配合物或螯合物。如pH=10時,用鉻黑T指示劑指示EDTA滴定Mg2+的滴定終點。滴定前,溶液中只有Mg2+,加入鉻黑T(HIn2)后,發生配位反應,生成的Mgn呈紅色。滴定開始至化學計量點前,由于EDTA和Mg2+反應的生成產物MgY2-無色,所以溶液一直是MgIn的紅色。

  化學計量點時,金屬離子全部反應完全,稍加過量的EDTA由于具有強的螯合性,把鉻黑T金屬螯合物中的鉻黑T置換出來,pH=10時,鉻黑T為純藍色,因此反應結束時,溶液顏色由紅色轉變為藍色,利用此顏色的轉變可以指示滴定終點。

金屬指示劑應具備的條件

一個良好的金屬指示劑,一般應具備以下條件

(1)在滴定要求的pH條件下,指示劑與金屬-指示劑螯合物具有明顯的色變。

(2)金屬-指示劑螯合物應有適當的穩定性,其穩定性必須小于EDTA與金屬離子的穩定性。否則,化學計量點時EDTA不能從金屬-指示劑螯合物中奪取金屬,而看不到顏色的變化。但金屬-指示劑螯合物的穩定性也不能太低,否則,此螯合物在化學計量點前發生解離,指示劑提前釋放,游離出來,終點提前,而且變色不敏銳。因此,金屬-指示劑鰲合物的穩定性要適當,以避免引起滴定誤差。

(3)指示劑與金屬離子的反應要迅速,In與MIn應易溶于水。

(4)指示劑應具有較好的選擇性,在測定的條件下只與被測離子顯色。若選擇性不理想,應設法消除干擾。

(5)指示劑本身在空氣中應穩定,便于保存。大多數金屬指示劑由于自身結構特點,在空氣中或在水溶液中易被氧化,所以最好現用現配。保存時應避光,密封保存在棕色容器中。有時直接使用鹽稀釋的固體。指示劑與某些離子生成極穩定的配合物,滴入過量EDTA也不能奪取MIn配合物中的金屬離子,指示劑在化學計量點附近沒有顏色變化,這種現象稱為指示劑的封閉現象。如Ai對指示劑二甲酚橙有封閉作用,能和指示劑生成穩定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接觸。如果干擾離子封閉指示劑,則加入另外一種比指示劑螯合能力強的配位劑與之反應,消除封閉現象。

MIn穩定性與MY相當或In、MIn不易溶于水,導致即使過了化學計量點也不變色,終點拖長,消耗過量的EDTA,這種現象稱為僵化現象。可以加入有機溶劑增加其溶解性或加熱來促進溶解,加快反應速率。但最好選擇易溶于水的指示劑。另外示劑若保存不當,會發生氧化變質現象。

綜上所述,選擇金屬指示劑時,需要考察給定pH下金屬-指示劑螯合物的穩定性,螯合物與EDTA-金屬鰲合物的穩定性差異,顏色變化的敏銳性,干擾離子的去除等,最后還需要通過實驗驗證指示結果的準確性。