1.3. Индикаторы

Органические реагенты применяются в качестве индикаторов — веществ, позволяющих определять конечную точку титрования, при условии, если:

• свойства этих соединений совпадают со свойствами исследуемой системы (органические индикаторы кислотно-основного титро­вания должны быть слабыми кислотами или основаниями; в ме­тодах окислительно-восстановительного титрования индикаторы должны обладать окислительно-восстановительными свойствами; при комплексонометрическом титровании индикаторы должны быть комплексообразующими лигандами);

• изменение состояния индикатора влечет за собой обратимое изме­нение его легко контролируемого свойства — изменение окраски.

Следовательно, индикаторами могут быть ОАР, содержащие кроме характерной для исследуемой системы ФАГ (в случае кислотно-основного титрования наличие групп, способных к участию в протолитических равновесиях), еще и хромофорную группу. Часто фун­кции обеих групп бывают сосредоточены в одной.

Кислотно-основные индикаторы. К указанному классу индикаторов относятся ОАР, представляющие собой слабые кислоты или основа­ния, которые могут существовать в двух взаимно переходящих (таутомерных) формах, различающихся по окраске. Переход из одной фор­мы индикатора в другую происходит под действием ионов Н⁺ и ОН^-.

Например. Водный раствор красителя метилового оранжевого имеет оранжевый цвет. При рН < 3,1 указанный краситель переходит в соедине­ние с хиноидной структурой красновато-розового цвета, а при рН > 4,4 — в азо-форму желтого цвета. Внутри интервала рН от 3,1 до 4,4 происходит изменение окраски. Эта область перехода (область таутомерии) опреде­ляется величиной рК метилового оранжевого ( K_{метилоранж} ≈ 10^-4 ). Струк­турные превращения в молекуле метилового оранжевого с изменением рН среды (при действии кислот азот азо-группы индикатора присоединяет катион водорода и в результате соответствующей перестройки всей моле­кулы образуется хиноидное соединение, окрашенное в красновато-розовый цвет) можно представить следующим образом:

Таким образом, для определения конечной точки титрования при любом значении рН можно подобрать соответствующий ОАР. Уни­версальный индикатор, непрерывно изменяющий свою окраску в ши­роком интервале рН, получают смешением нескольких индикаторов — органических реагентов.

Окислительно-восстановительные индикаторы. К данному классу индикаторов относятся ОАР, которые при определенном редокс-потенциале раствора могут либо образовывать различно окрашенные таутомеры, либо окисляться (восстанавливаться) с образованием про­дукта реакции, окраска которого значительно отличается от окраски исходного реагента.

Например. При потенциале Е⁰ = +0,76 в бесцветный дифениламин окис­ляется до дифенилбензидина, окрашенного в темно-синий цвет:

Комплексонометрические индикаторы (металлоиндикаторы). Эта группа индикаторов, применяемых при титровании с образованием устойчивых комплексов, включает сопряженные системы, состоящие из комплексообразующего органического реагента (металлоиндикатора) и окрашенного комплекса металла. Другими словами, металлоин-дикатором является ОАР, образующий окрашенный комплекс с иона­ми титруемого металла (молекула органического реагента содержит ФАГ на титруемый ион металла). Причем, во-первых, окраска образо­ванного комплекса обязательно будет резко отличаться от окраски свободного ОАР при данном значении рН, во-вторых, при прямом тит­ровании константа устойчивости окрашенного комплекса иона металла с металлиндикатором должна быть меньше константы устойчивости комплекса иона металла с комплексообразующим реагентом-титрантом.