Redoxní indikátory

Redoxní indikátory ( redoxní indikátory [K 1] ) jsou látky , které se používají k určení bodu ekvivalence při redoxních reakcích .

Nejčastěji jsou takovými indikátory organické sloučeniny, které vykazují redoxní vlastnosti, a organokovové , ve kterých se při dosažení určitého potenciálu mění oxidační stav kovu . V obou případech jsou změny ve struktuře doprovázeny změnou barvy sloučeniny.

Klasifikace

V závislosti na typu interakce se rozlišují indikátory:

obecně - měnit jejich barvu v souladu s potenciálem a bez ohledu na povahu látek v roztoku (například difenylamin , methylenová modř );
specifické - dávají reakci pouze s určitými sloučeninami ( škrob je indikátorem pro jód , thiokyanátové ionty - pro kation Fe 3+ ).

V závislosti na schématu přechodu barev se indikátory dělí na:

monochromatický - jedna forma má barvu, druhá je bezbarvá;
dvoubarevné - obě formy mají své vlastní barvy.

Použité indikátory musí splňovat požadavky:

dobře se rozpouštějí ve vodě, kyselinách a dalších typických titračních médiích ;
být odolný vůči světlu, vzduchu, dalším složkám v roztoku a stabilní při dlouhodobém skladování;
barvy oxidované a redukované formy by měly být zřetelně odlišné;
potenciální interval, ve kterém dochází k přechodu mezi formami, musí být úzký a odpovídat skoku na titrační křivce ;
barva by se měla rychle měnit a reakce by měla být zcela reverzibilní, neměla by nést vliv cizích reakcí;
změna barvy roztoku na konci titrace by měla být jasná i při nejmenším množství přidaného indikátoru.

Průběh reakce

Obecným schématem působení indikátoru je reverzní reakce redukce jeho oxidované formy:

Ind ox + n e - ⇌ Ind red

Někdy k interakci dochází také za účasti H + iontů :

Ind ox + n e - + x H + ⇌ Ind red ; ( x může nabývat kladných i záporných hodnot).

Tato reakce neovlivňuje chování indikátorů, způsobuje však dodatečnou spotřebu titračního činidla .

Obecně je potenciál indikátoru, který se účastní interakce, popsán Nernstovou rovnicí :

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

, kde E 0 ox/red je standardní potenciál pro danou dvojici tvarů, což odpovídá podmínce [Ind ox ]=[Ind red ]

Předpokládá se, že barevný přechod je patrný s desetinásobnou převahou jedné formy nad druhou. V tomto případě budou mít faktory v rovnici tvar a , což se rovná 1 a -1. Z tohoto předpokladu vyplývá definice intervalu barevného přechodu indikátoru pT: $\mathrm{ lg\frac{10}{1}}$ $\mathrm{ lg\frac{1}{10}}$

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

Například difenylamin , který má standardní potenciál 0,76 V a provádí přechod za účasti dvou elektronů , mění barvu v rozsahu 0,76 ± 0,03 V. Při hodnotách nižších než 0,73 V je bezbarvý, při hodnoty vyšší než 0,79 převažuje fialová forma. V rozmezí 0,73-0,79 V se barva mění postupně.

Chyby při používání indikátorů

Při použití redoxních indikátorů vynikají tři chyby:

chemický - nepřítomnost shody koncového bodu titrace (okamžiku změny barvy) se skutečným bodem ekvivalence. Okamžik změny je určen potenciálem indikátoru, který může být ovlivněn pH prostředím a iontovou silou roztoku, proto např. pokud se hodnota pH během stanovení výrazně mění, moment barvy změna se nemusí shodovat se skokem na titrační křivce a způsobit zkreslení výsledků;
vizuální - neschopnost lidského oka přesně rozlišovat změny barev;
indikátor - spotřeba dodatečného množství titračního činidla pro interakci s indikátorem.

Společné ukazatele

Indikátor	Barva tvaru		Standardní přechodový potenciál, V [K 2]
Indikátor	Indox _	Ind červená	Standardní přechodový potenciál, V [K 2]
Neutrální červená	Červené	bezbarvý	0,24
methylenová modř	modrý	bezbarvý	0,53
difenylamin	fialový	bezbarvý	0,76
difenylbenzidin	fialový	bezbarvý	0,76
Kyselina difenylaminsulfonová	červenofialová	bezbarvý	0,85
kyselina para -fenylanthranilová	červenofialová	bezbarvý	1.08
Ferroin	modrý	Červené	1.06
ruthenium tris-(2,2'-dipyridylát)	bezbarvý	žlutá	1.33

Viz také

Komentáře

↑ Termín redox pochází z angličtiny. redox : redukce - redukce a oxidace - oxidace.
↑ Při [H + ] = 1 mol/l (pH = 0).

Literatura

Piskareva S.K. a další Analytická chemie . — Vydání 2. - M .: Vyšší škola, 1994. - S. 296 -297. — ISBN 5-06-002179-3 .
Analytická chemie. Chemické metody analýzy / Ed. O. M. Petrukhina. - M .: Chemistry, 1992. - S. 289-290. — ISBN 5-7245-0640-8 .
Zharovsky F. G., Pilipenko A. T., P'jatnicky I. B. Analytická chemie. - 2. - K .: Vishcha school, 1982. - S. 429-431.
Bishop, E. Indikátory / Per. z angličtiny. vyd. I. N. Marova. - M .: Mir, 1976. - T. 2. - S. 146-162.