如何理解指示剂三个选择原则在变色范围内颜色不变

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-12-15 01:32 标签： 指示剂三个选择原则
提问者说的很对，像甲基橙这种指示剂，在溶液变色的时候，确实还是酸性的。所以如果严格按照滴定的理论来说，此时并不是等量点（equivalent point）。所有的指示剂都是有它的变色范围的，一般来说，人眼能分辨的指示pH范围是指示剂pKa加减1[1]。大部分指示剂都是有机弱酸或着弱碱，据我所知，还没有pKa正好在7左右的指示剂。那么所有的滴定其实都是错误的？要回答这个问题，最直观的方法是通过滴定曲线。下面是一个我用LibreOffice Calc做的两条滴定曲线。红色是用强碱（NaOH）滴定强酸（比如HCL）的滴定曲线。而蓝线是强碱滴定弱酸（比如乙酸，acetic acid，计算中用的弱酸的pKa是1E-5）。绿色虚线是理论意义上的等量点（1：1）。绿色矩形是Bromocresol green的变色范围，而红色是phenolphthalein的变色范围。强碱滴定强酸，滴定曲线开始比较平缓，而后在等量点周围pH迅速从酸性增加到碱性。如果使用Bromocresol green,可以看到在指示剂变色终了时，虽然此时溶液还是酸性，但是滴定容量和等量点非常接近。假设Bromocresol green变色结束之后是pH=5.8, 近似计算表明，此时滴定量为24.9988mL。也就是说，基本和等量点(25mL)只有0.004%的差距。这个误差实际上已经小于实验中产生的系统误差了。同样，如果使用phenolphthalein，变色期间，滴定容量和等量点同样相距很小。所以，虽然此时溶液还是酸性/碱性，但是滴定结果是准确的。不过，当滴定弱酸时，指示剂的选择就非常重要了。弱酸的滴定曲线是那条蓝线。可以看到，如果还是使用Bromocresol green，那么在指示剂变色终了时，滴定容量离等量点还很远 （V=21mL）。所以，这时候就不能使用Bromocresol green指示剂。而phenolphthalein还是合适的。总之，当合理选择指示剂的时候，虽然滴定终点不是中性，但是由于结果的误差非常小，所以可以用来计算未知溶液的浓度。最好的方法，当然还是电势法(potentiometric titration)滴定。电势法滴定可以给出溶液的pH变化。再通过计算pH变化的二阶导数（2nd degree derivative）就能找出infection point，确定等量点。这样既能准确的知道等量点，同时又能消除人眼对于颜色上的误差的影响。同时对滴定曲线的分析还能知道弱酸的pKa。
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