水质检测时金属指示剂的作用

  在检测水质时不同的项目所用试剂也不一样，例如在配位滴定水中重金属操作过程中，为了更准确地获得相关参数，会使用指示剂来辅助检测。这种滴定过程用来指示水中金属离子浓度变化的试剂被称为金属指示剂。金属指示剂通常对金属离子浓度的改变十分灵敏,在一定的pH范围内,当金属离子浓度发生改变时,指示剂颜色就会随即发生变化,用它可以确定滴定的终点。今天我们就来了解一下金属指示剂的具体作用。

金属指示剂的作用原理

  金属指示剂是一种配位性的有机染料,能和金属离子生成有色配合物或螯合物。如pH=10时,用铬黑T指示剂指示EDTA滴定Mg2+的滴定终点。滴定前,溶液中只有Mg2+,加入铬黑T(HIn2)后,发生配位反应,生成的Mgn呈红色。滴定开始至化学计量点前,由于EDTA和Mg2+反应的生成产物MgY2-无色,所以溶液一直是MgIn的红色。

  化学计量点时,金属离子全部反应完全,稍加过量的EDTA由于具有强的螯合性,把铬黑T金属螯合物中的铬黑T置换出来,pH=10时,铬黑T为纯蓝色,因此反应结束时,溶液颜色由红色转变为蓝色,利用此颜色的转变可以指示滴定终点。

金属指示剂应具备的条件

一个良好的金属指示剂,一般应具备以下条件

(1)在滴定要求的pH条件下,指示剂与金属-指示剂螯合物具有明显的色变。

(2)金属-指示剂螯合物应有适当的稳定性,其稳定性必须小于EDTA与金属离子的稳定性。否则,化学计量点时EDTA不能从金属-指示剂螯合物中夺取金属,而看不到颜色的变化。但金属-指示剂螯合物的稳定性也不能太低,否则,此螯合物在化学计量点前发生解离,指示剂提前释放,游离出来,终点提前,而且变色不敏锐。因此,金属-指示剂鳌合物的稳定性要适当,以避免引起滴定误差。

(3)指示剂与金属离子的反应要迅速,In与MIn应易溶于水。

(4)指示剂应具有较好的选择性,在测定的条件下只与被测离子显色。若选择性不理想,应设法消除干扰。

(5)指示剂本身在空气中应稳定,便于保存。大多数金属指示剂由于自身结构特点,在空气中或在水溶液中易被氧化,所以最好现用现配。保存时应避光,密封保存在棕色容器中。有时直接使用盐稀释的固体。指示剂与某些离子生成极稳定的配合物,滴入过量EDTA也不能夺取MIn配合物中的金属离子,指示剂在化学计量点附近没有颜色变化,这种现象称为指示剂的封闭现象。如Ai对指示剂二甲酚橙有封闭作用,能和指示剂生成稳定螯合物,可采取返滴定的方式避免直接接触。如果干扰离子封闭指示剂,则加入另外一种比指示剂螯合能力强的配位剂与之反应,消除封闭现象。

MIn稳定性与MY相当或In、MIn不易溶于水,导致即使过了化学计量点也不变色,终点拖长,消耗过量的EDTA,这种现象称为僵化现象。可以加入有机溶剂增加其溶解性或加热来促进溶解,加快反应速率。但最好选择易溶于水的指示剂。另外示剂若保存不当,会发生氧化变质现象。

综上所述,选择金属指示剂时,需要考察给定pH下金属-指示剂螯合物的稳定性,螯合物与EDTA-金属鳌合物的稳定性差异,颜色变化的敏锐性,干扰离子的去除等,最后还需要通过实验验证指示结果的准确性。