三种常用金属指示剂的特点,使用范围及配置

三种常用金属指示剂的特点,使用范围及配置.

2025-03-04 05:33:12

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回答1：

常用金属指示剂

① 铬黑T

铬黑T属于O,O′-二羟基偶氮类染料，简称EBT，化学名称是1-(1-羟基-2-萘偶氮基)-6-硝基-2-萘酚-4-磺酸钠，

铬黑T溶于水时，磺酸基上的Na+全都解离，形成H2In-，它在溶液中有下列酸碱平衡：
pKa2=6.3 pKa3=11.55
H2In-=== HIn2- === In3-
紫红蓝橙

根据酸碱指示剂的变色原理，可近似估计出铬黑T在不同pH下的颜色如下：pH=pKa2=6.3时，[H2In-]=[HIn2-]，呈现蓝色与紫红色的混合色；pH<6.3时，[H2In-]>[HIn2-]，呈紫红色；pH=6.3～11.55 时，呈蓝色；pH>11.55时，呈橙色。

铬黑T与金属离子形成的配合物显红色。可以预料，在pH<6.3和pH>11.55的溶液中，由于指示剂本身接近红色，故不能使用。根据实验结果，使用铬黑T的最适宜酸度是pH=9～10.5。在pH=10的缓冲溶液中，用EDTA直接滴定Mg2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+和Hg2+等离子时，铬黑T是良好的指示剂，但Al3+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Ti4+等对指示剂有封闭作用。

固体铬黑T性质稳定，但其水溶液只能保存几天。这是由于发生聚合反应和氧化反应的缘故。铬黑T的聚合反应如下：

nH2In- (H2In-)n
紫红色棕色

在pH<6.5的溶液中，聚合更为严重。指示剂聚合后，不能与金属离子显色。在配制溶液时，如加入三乙醇胺，可减慢聚合速度。

在碱性溶液中，空气中的O2以及Mn(IV)和Ce4+等能将铬黑T氧化并褪色。加入盐酸羟氨或抗坏血酸等还原剂，可防止其氧化。

配制指示剂的另一方法是：将铬黑T与干燥的纯NaCl按1:100混合研细，密闭保存。使用时用药匙取约0.1g，直接加于溶液中。

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② 二甲酚橙

二甲酚橙属于三苯甲烷类显色剂；化学名称是3,3′-双(二羧甲基氨甲基)-邻甲酚磺酞，简写为XO.

二甲酚橙是紫色结晶，易溶于水，它有6级酸式解离。其中H6In至H2In4-都是黄色，HIn5-至In6-是红色。在pH=5～6时，二甲酚橙主要以H2In4-形式存在。H2In4-的酸碱解离平衡如下：

pKa=6.3
H2In4- ======= HIn5- + H+
黄红

由此可知，pH>6.3时，它呈现红色；pH<6.3时，呈现黄色；pH=pKa=6.3时，呈现中间颜色。二甲酚橙与金属离子形成的配合物都是红紫色，因此它只适用于在pH<6的酸性溶液中。

二甲酚橙可用于许多金属离子的直接滴定，如ZrO2+(pH<1)，Bi3+(pH=l～2)，
Th4+(pH=2.5～3.5)等，终点由红紫色转变为亮黄色，变色敏锐。

Al3+、Fe3+、Ni2+、Ti4+和pH为5～6时的Th4+对二甲酚橙有封闭作用，可用NH4F掩蔽Al3+、Ti4+，抗坏血酸掩蔽Fe3+，邻二氮菲掩蔽Ni2+，乙酰丙酮掩蔽Th4+、Al3+等，以消除封闭现象;

二甲酚橙通常配成2g·L-1的水溶液，大约稳定2～3周。

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③ PAN

PAN属于吡啶偶氮类显色剂，化学名称是l-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚.

纯的PAN是橙红色针状结晶，难溶于水，可溶于碱、氨溶液及甲醇、乙醇等溶剂中，通常配成1g·L-1乙醇溶液使用。

PAN的杂环氮原子能发生质子化，因而表现为二级酸式解离：

pKa1=1.9 pKa2=12.2
H2In+ === HIn === In-
黄绿黄淡红

由此可见， PAN在pH=1.9～12.2范围内呈黄色，而PAN与金属离子的配合物为红色，故PAN可在此pH值范围内使用。

PAN与Cu2+、Bi3+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+、Sn2+、In3+、Fe2+、Ni2+、Mn2+、Th4+和稀土金属离子形成红色螯合物。但它们的水溶性差，大多出现沉淀，变色不敏锐。为了加快变色过程，可加入乙醇，并适当加热。

CuY与PAN混合溶掖(即Cu-PAN指示剂)是一种广泛性的指示剂，它可与金属离子发生置换显色反应。例如与Ca2+的反应：

CuY+ PAN + Ca2+ === CaY + Cu-PAN
蓝色黄色无色无色红色

CuY(logKCuY=18.8)较CaY(logKCaY=10.7)稳定，在没有PAN存在时，Ca2+不能置换CuY中的Cu2+。但是当有PAN存在时，由于Cu-PAN也相当稳定，故相当于减小了CuY的条件稳定常数，因此，这时候Ca2+很容易置换出CuY中的Cu2+，然后Cu2+与PAN配位，显红色。滴入EDTA时，先与Ca2+反应，当Ca2+反应完全后，过量1滴EDTA即可从Cu-PAN中夺出Cu2+，溶液由红色变为黄色，指示滴定终点已到。在这里，滴定前加入的CuY和最后生成的CuY的量是相等的，故加入的CuY不影响滴定结果。

Ca2+与PAN并不显色，但加入CuY-PAN后，由于置换反应，因而可以指示滴定终点。采用这种方法，可以滴定相当多的能与EDTA形成稳定配合物的金属离子。

在某些离子的连续滴定中，如果加入数种指示剂，往往发生颜色干扰，而采用Cu-PAN则不需要再加其他指示剂，就可连续指示滴定终点，其优越性是显而易见的。

Ni2+对Cu-PAN有封闭作用。
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④ 酸性铬蓝K

酸性铬蓝K的化学名称是1,8-二羟基2-(2-羟基-5-磺酸基-1-偶氮苯)-3,6-二磺酸萘钠盐

酸性铬蓝K在pH=8～13时呈蓝色，与Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+等形成红色螯合物。它对Ca2+的灵敏度较铬黑T高。

通常将酸性铬蓝K与萘酚绿B混合使用，简称K-B指示剂。由于酸性铬蓝K的水溶液不稳定，故通常将指示剂用固体NaCl粉末稀释后使用。混合指示剂中的萘酚绿B在滴定过程中没有颜色变化，只起衬托终点颜色的作用。K-B指示剂可用于测定Ca2+、Mg2+总量，也可以用于单独测定Ca2+量，使用方便。

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⑤ 钙指示剂

钙指示剂的化学名称是2-羟基-1-(2-羟基-4-磺酸基-1-萘偶氮基)-3-萘甲酸.

纯的钙指示剂是紫黑色粉未，它的水熔液或乙醇溶液都不稳定，故一般取固体试剂用NaCl粉末稀释后使用。

钙指示剂与Ca2+显红色，灵敏度高。在pH=12～13滴定Ca2+时，终点呈蓝色。钙指示剂受封闭的情况与铬黑T相似，但可用KCN和三乙醇胺联合掩蔽，消除指示剂的封闭现象。

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