Redox-indikaattorit

Redox-indikaattorit ( pelkistysindikaattorit [K 1] ) ovat aineita , joita käytetään määrittämään ekvivalenssipiste redox - reaktioissa .

Useimmiten sellaiset indikaattorit ovat orgaanisia yhdisteitä, joilla on redox-ominaisuuksia, ja organometallisia , joissa metallin hapetustila muuttuu tietyn potentiaalin saavuttaessa . Molemmissa tapauksissa rakenteen muutoksiin liittyy yhdisteen värin muutos.

Luokitus

Vuorovaikutuksen tyypistä riippuen indikaattorit erotetaan:

yleistä - muuttaa niiden väriä mahdollisuuksien mukaan ja liuoksessa olevien aineiden luonteesta riippumatta (esimerkiksi difenyyliamiini , metyleenisininen );
spesifinen - antaa reaktion vain tiettyjen yhdisteiden kanssa ( tärkkelys on indikaattori jodille , tiosyanaatti-ionit - Fe 3+ -kationille ).

Värisiirtymäkaavasta riippuen indikaattorit jaetaan:

yksivärinen - yksi muoto on värillinen, toinen on väritön;
kaksivärinen - molemmilla muodoilla on omat värinsä.

Käytettävien indikaattoreiden on täytettävä seuraavat vaatimukset:

liukenee hyvin veteen, happoihin ja muihin tyypillisiin titrausaineisiin ;
kestää valoa, ilmaa ja muita liuoksessa olevia komponentteja ja pysyy vakaana pitkäaikaisen varastoinnin aikana;
hapettuneiden ja pelkistettyjen muotojen värien tulee olla selvästi erilaisia;
potentiaalisen aikavälin, jolla muotojen välinen siirtyminen tapahtuu, on oltava kapea ja vastattava titrauskäyrän hyppyä ;
värin tulee muuttua nopeasti, ja vasteen tulee olla täysin palautuva, eikä siinä saa olla ulkopuolisten reaktioiden vaikutusta;
liuoksen värinmuutoksen titrauksen loppupisteessä tulee olla kirkasta, vaikka lisättyä indikaattoria olisi pieninkin määrä.

Reaktion kulku

Indikaattoritoiminnan yleinen kaavio on sen hapettuneen muodon pelkistymisen käänteinen reaktio:

Ind ox + n e - ⇌ Ind punainen

Joskus vuorovaikutus tapahtuu myös H + -ionien osallistuessa :

Ind ox + n e - + x H + ⇌ Ind punainen ; ( x voi saada sekä positiivisia että negatiivisia arvoja).

Tämä reaktio ei vaikuta indikaattoreiden käyttäytymiseen, mutta se aiheuttaa titrausaineen lisäkulutusta .

Yleisesti ottaen vuorovaikutukseen osallistuvan indikaattorin potentiaalia kuvaa Nernst-yhtälö :

\mathrm{ E = E^0_{ox/red} + \frac{0 059}{n} \cdot lg\frac{[Ind_{ox}]}{[Ind_{red}]} }

, jossa E 0 ox/punainen on standardipotentiaali tietylle muotoparille, joka vastaa ehtoa [Ind ox ]=[Ind red ]

Uskotaan, että värisiirtymä on havaittavissa, kun yksi muoto ylittää kymmenen kertaa toisen. Tässä tapauksessa yhtälön tekijät ovat muotoa ja , joka on yhtä suuri kuin 1 ja -1. Tästä oletuksesta seuraa pT -indikaattorin värinmuutosvälin määritelmä: $\mathrm{ lg\frac{10}{1}}$ $\mathrm{ lg\frac{1}{10}}$

\mathrm{ pT = E^0_{ox/red} \pm \frac{0 059}{n}}

Esimerkiksi difenyyliamiini , jonka standardipotentiaali on 0,76 V ja joka tekee siirtymän kahden elektronin osallistuessa , muuttaa väriä alueella 0,76 ± 0,03 V. Arvoilla, jotka ovat alle 0,73 V, se on väritöntä, arvot yli 0,79 violetti muoto hallitsee. Alueella 0,73-0,79 V väri muuttuu vähitellen.

Virheitä käytettäessä indikaattoreita

Redox-indikaattoreita käytettäessä erottuu kolme virhettä:

kemiallinen - titrauksen päätepisteen (värinmuutoshetken) yhteensopivuuden puuttuminen todellisen ekvivalenssipisteen kanssa. Muutoshetki määräytyy indikaattorin potentiaalin mukaan, johon voi vaikuttaa väliaineen pH ja liuoksen ionivahvuus , joten esimerkiksi jos pH-arvo muuttuu suuresti määrityksen aikana, värin hetki muutos ei välttämättä tapahdu titrauskäyrän hypyn kanssa ja aiheuttaa tulosten vääristymistä;
visuaalinen - ihmissilmän kyvyttömyys erottaa värimuutokset tarkasti;
indikaattori - ylimääräisen titrausmäärän kulutus vuorovaikutukseen indikaattorin kanssa.

Yleiset indikaattorit

Indikaattori	Muodon väri		Vakioliitospotentiaali , V [K 2]
Indikaattori	Indeksi_ _	Ind punainen	Vakioliitospotentiaali , V [K 2]
Neutraali punainen	punainen	väritön	0.24
metyleenisinistä	sininen	väritön	0,53
Difenyyliamiini	violetti	väritön	0,76
Difenyylibentsidiini	violetti	väritön	0,76
Difenyyliamiinisulfonihappo	puna-violetti	väritön	0,85
para -Fenyyliantraniilihappo	puna-violetti	väritön	1.08
Ferroiini	sininen	punainen	1.06
Ruteniumtris-(2,2'-dipyridylaatti)	väritön	keltainen	1.33

Katso myös

Kommentit

↑ Termi redox tulee englannista. redox : pelkistys - pelkistys ja hapetus - hapetus.
↑ [H + ] = 1 mol/l (pH = 0).

Kirjallisuus

Piskareva S.K. ym. Analyyttinen kemia . - Painos 2. - M . : Higher School, 1994. - S. 296 -297. — ISBN 5-06-002179-3 .
Analyyttinen kemia. Kemialliset analyysimenetelmät / Toim. O. M. Petrukhina. - M .: Chemistry, 1992. - S. 289-290. — ISBN 5-7245-0640-8 .
Žarovsky F. G., Pilipenko A. T., P'yatnitsky I. B. Analyyttinen kemia. - 2. - K . : Vishcha-koulu, 1982. - S. 429-431.
Bishop, E. Indikaattorit / Per. englannista. toim. I. N. Marova. - M .: Mir, 1976. - T. 2. - S. 146-162.