Металлохромные индикаторы

Для определения точки эквивалентности в комплексонометрии применяют специальные металохромные индикаторы (металлоиндикаторы): эриохром черный Т, мурексид, эриохром темно-синий, пирокатехиновый фиолетовый и др.

Все названные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты, которые изменяют свою окраску в зависимости от рН среды. Кроме того, являясь полидентатными лигандами, металлоиндикаторы образуют окрашенные соединения с катионами различных металлов.

Эриохром черный Т – натриевая соль сложной сульфокислоты (1-окси-2-нафтилазо-6-нитро-2-нафтол-4-сульфокислота):

В водном растворе этот индикатор диссоциирует полностью на катион натрия и анион индикатора:

NaH₂Ind → Na⁺ + H₂Ind^-

В свою очередь, индикаторный анион в зависимости от среды в большей или меньшей степени диссоциирует по уравнениям:

рН=6,3 рН=11,6

H₂Ind^- ↔ H⁺ + HInd^2- ↔ 2H⁺ + Ind^3-

Красный синий оранжевый

При рН<6 равновесие сдвигается в сторону образования аниона H₂Ind^-, имеющего красную окраску. В интервале рН от 7 до 11 эриохром черный Т находится в растворе главным образом в виде ионаHInd^2-,окрашенного в синий цвет. При рН>11,6 индикатор почти полностью диссоциирован, его анионInd^3-окрашен в оранжевый цвет.

Эриохром черный Т является тетрадентатным лигандом и образует с катионами-комплексообразователями окрашенные внутрикомплексные соединения, хорошо растворимые в воде. Так с двухвалентным металлом, например с магнием, образуется комплекс вино-красного цвета следующего состава:

Как видно из схемы, ион металла образует две ковалентные связи с кислородом (из группы –ОН) и две донорно-акцепторные связи с атомами азота.

Применение металлоиндикаторов основано на том, что в интервале рН от 7 до 11, когда сам индикатор имеет синий цвет (HInd^2-), целый ряд катионов металлов (:Ca²⁺,Cu²⁺,Ba²⁺,Zn²⁺,Fe³⁺,Al³⁺,Mg²⁺,Pb²⁺,Co²⁺, и др.) дают вино-красное окрашивание.

HInd^2-+Mg²⁺↔MgInd^-+H⁺

Синий вино-красный

Образующийся комплекс эриохрома черного Т с катионом металла менее прочен, чем комплекс того же металла с трилоном, поэтому трилон Б может вытеснить индикатор из его соединения с катионом металла по следующему уравнению:

MgInd^- + H₂T^2- ↔MgT^2- + HInd^2- + H⁺

Вино-красный синий

При этом окраска раствора должна переходить из вино-красной в синюю.

При титровании раствором трилона Б, наступит момент, соответствующий одновременному присутствию в растворе вино-красного комплекса MgInd^-и свободного индикатора в виде ионаHInd^2-синего цвета. В этом случае, окраска раствора будет фиолетовой. При дальнейшем титровании до появления синей окраски произойдет полное вытеснение иона метала из комплексного ионаMeInd^-,и израсходованное количество трилона Б будет эквивалентно количеству иона металла в исследуемом растворе, поскольку синяя окраска раствора обусловлена уже ионами индикатораHInd^2-, не связанными с ионами метала.