2) константа устойчивости комплексов
3) величина адсорбции
4) окислительно-восстановительный потенциал
Кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания, у которых неионизированная и ионизированная формы имеют различную окраску. Их основным количественным показателем является константа ионизации (Kион), отражающая равновесие между этими формами. Для индикатора-кислоты это равновесие описывают уравнением HInd ⇌ H+ + Ind−, а Kион = [H+][Ind−]/[HInd].
Практически используют отрицательный логарифм константы ионизации — pKа. В соответствии с уравнением Гендерсона—Хассельбаха соотношение окрашенных форм зависит от pH раствора; наиболее заметное изменение цвета происходит в интервале примерно pKа ± 1. Поэтому выбор индикатора при титровании проводят с учетом соответствия его переходного интервала pH области эквивалентности.
Константа устойчивости характеризует равновесие комплексообразования, величина адсорбции — связывание вещества поверхностью адсорбента, а окислительно-восстановительный потенциал — способность системы принимать или отдавать электроны. Эти показатели не определяют кислотно-основный переход окраски и относятся к другим видам химических равновесий.
| Объект или характеристика | Тип равновесия | Основной количественный показатель | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Индикатор-кислота | HInd ⇌ H+ + Ind− | Константа ионизации, pKа | Определяет соотношение окрашенных форм и область изменения цвета |
| Индикатор-основание | IndOH+ ⇌ H+ + Ind | Константа протонирования или ионизации | Обусловливает изменение окраски при изменении кислотности среды |
| Переходный интервал | Изменение соотношения ионизированной и неионизированной форм | Обычно pKа ± 1 | Используется для выбора индикатора в кислотно-основном титровании |
| Фенолфталеин | Кислотно-основное превращение молекулы | pKа около 9–10 | Переход от бесцветной формы к малиновой в щелочной области |
| Метиловый оранжевый | Кислотно-основное превращение азосоединения | Переходный интервал около pH 3,1–4,4 | Подходит для титрования с конечной точкой в кислой области |
| Комплексообразователь | Связывание ионов металла лигандом | Константа устойчивости комплекса | Не характеризует кислотно-основную окраску индикатора |
| Окислительно-восстановительная система | Перенос электронов между окисленной и восстановленной формами | Окислительно-восстановительный потенциал | Применяется для оценки редокс-равновесия, а не кислотности |
Таким образом, связь окраски индикатора с pH определяется его способностью к обратимой ионизации. Чем отличается значение pKа, тем в иной области кислотности происходит смена цвета. Наиболее точный результат получают при выборе индикатора, у которого переходный интервал совпадает с резким изменением pH в точке эквивалентности. Следовательно, константа ионизации является показателем, непосредственно характеризующим кислотно-основные индикаторы.