Окисли́тельно-восстанови́тельные индика́торы (редо́кс-индика́торыТермин редокс происходит от англ. redox: reduction — восстановление и oxidation — окисление.) — вещества-индикаторы, которые применяются для определения точки эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях.
Чаще всего такими индикаторами являются органические соединения, которые проявляют окислительно-восстановительные свойства, и металлоорганические, в которых по достижении определённого потенциала меняется степень окисления металла. В обоих случаях изменения в структуре сопровождаются изменением окраски соединения.
Классификация
В зависимости от типа взаимодействия различают индикаторы: общие — меняют свою окраску в соответствии с потенциалом и независимо от природы веществ в растворе (например, дифениламин, метиленовый синий); специфические — дают реакцию только с определёнными соединениями (крахмал является индикатором на иод, тиоцианат-ионы — на катион Fe3+).
В зависимости от схемы перехода цвета индикаторы делят на: одноцветные — одна форма имеет цвет, другая — бесцветная; двухцветные — обе формы имеют собственные цвета.
Применяемые индикаторы должны соответствовать требованиям: хорошо растворяться в воде, кислотах и других типичных средах для титрования; быть устойчивыми к действию света, воздуха, других компонентов в растворе и стабильным при длительном хранении; окраски окисленной и восстановленной форм должны чётко отличаться; интервал потенциала, на котором происходит переход между формами, должен быть узким и отвечать скачку на кривой титрования; окраска должна меняться быстро, а ответная реакция быть полностью обратимой, не нести влияния посторонних реакций; изменение цвета раствора в конечный точке титрования должно быть чётким даже при наименьшем количестве добавленного индикатора.
Протекание реакции
Общей схемой действия индикатора является обратная реакция восстановления его окисленной формы: Indox + ne- ⇌ Indred
Иногда взаимодействие также проходит с участием ионов H+: Indox + ne- + xH+⇌ Indred; (x может приобретать как положительных, так и отрицательных значений).
Эта реакция не влияет на поведение индикаторов, однако вызывает дополнительный расход титранта.
В общем виде потенциал индикатора, который участвует во взаимодействии, описывается уравнением Нернста: , где E0ox/red — стандартный потенциал для данной пары форм, что соответствует условию [Indox]=[Indred]
Считается, что переход окраски заметен при десятикратном преобладании одной формы над другой. В этом случае множители в уравнении приобретут вид и , что равно 1 и -1 соответственно. Из этого предположения следует определение интервала перехода окраски индикатора pT:
Например, дифениламин, который имеет стандартный потенциал 0,76 В и совершает переход при участии двух электронов, меняет окраску в диапазоне 0,76±0,03 В. При значениях меньше 0,73 В он является бесцветным, при больших чем 0,79 преобладает фиолетовая форма. В промежутке 0,73—0,79 В окраска меняется постепенно.
Погрешности при использовании индикаторов При использовании окислительно-восстановительных индикаторов выделяется три погрешности: химическая — отсутствие совпадения конечной точки титрования (момента смены окраски) с реальной точкой эквивалентности. Момент смены определяется потенциалом индикатора, на который могут влиять pH среды и ионная сила раствора, поэтому, например, если в ходе определения сильно меняется значение pH, момент смены окраски может не совпадать со скачком на кривой титрования и вызвать искажения результатов; визуальная — неспособность человеческого глаза точно различать изменения окраски; индикаторная — расход дополнительного количества титранта на взаимодействие с индикатором.
Распространённые индикаторы
Индикатор Цвет формы Стандартныйпотенциал перехода, ВПри [H+] = 1 моль/л (pH = 0). Indox Indred Нейтральный красный красный бесцветный 0,24 Метиленовый синий синий бесцветный 0,53 Дифениламин фиолетовый бесцветный 0,76 Дифенилбензидин фиолетовый бесцветный 0,76 Дифениламинсульфокислота красно-фиолетовый бесцветный 0,85 пара-Фенилантранилова кислота красно-фиолетовый бесцветный 1,08 Ферроин синий красный 1,06 Трис-(2,2'-дипиридилат) рутения бесцветный жёлтый 1,33
См. также
Кислотно-основные индикаторы Окислительно-восстановительный потенциал Химические индикаторы
Комментарии
Литература
Категория:Физическая химия