7. Chỉ thị
7.2.Khoảng ủổ i màu của chỉ thị
Khi chuẩn ủộ, trị số chuẩn ủộ liờn tục thay ủổi làm cho cỏc thành phần của chỉ thị thay ủổi dẫn ủến màu sắc thay ủổi. Tuy vậy, trong chuẩn ủộ thường dựng mắt ủể nhận biết sự thay ủổi màu mà khả năng của mắt chỉ cú hạn, nú chỉ cú thể nhận ủược màu sắc trong những giới hạn nhất ủịnh của nồng ủộ chất màu. Khoảng nồng ủộ giới hạn ủú lại phụ thuộc vào trị số chuẩn ủộ. Khoảng trị số chuẩn ủộ mà ở ủú màu của chỉ thị thay ủổi
mắt con người nhận biết ủược, ủược gọi là khoảng ủổi màu của chỉ thị.
Khoảng ủổi màu của chỉ thị phụ thuộc vào chỉ thị một màu hay hai màu.
a. ðối với nhúm chỉ thị một màu
Với loại chỉ thị này, khụng cú sự pha trộn màu giữa cỏc dạng của chỉ thị, nờn sự nhận ủược màu của mắt phụ thuộc vào nồng ủộ của dạng mang màu. Thường mắt nhận ủược màu khi trong dung dịch cú nồng ủộ của dạng mang màu khoảng 10-5 – 10- 6 mol/lớt. Vớ dụ: với chỉ thị phenolphtalein chỉ nhận thấy màu hồng khi nồng ủộ dạng bazơ của chỉ thị này trong dung dịch là > 10- 6M.
b. ðối với nhúm chỉ thị hai màu
Ở ủõy, cú sự pha trộn màu, nờn, việc nhận thấy thay ủổi màu của mắt phụ thuộc vào tỉ lệ nồng ủộ cỏc dạng mang màu của chỉ thị.
Thường mắt chỉ nhận thấy màu của một dạng nào ủú khi nú chiếm khoảng 1/10 tổng lượng chất màu. Vớ dụ: với chỉ thị axit bazơ:
HInd ⇆ H+ + Ind– CInd = [HInd] + [Ind–]
mắt nhận thấy màu chuyển sang màu của dạng [Ind-]khi: ([Ind-]/CInd ) ≈ 1/10 và khụng thấy sự chuyển nữa khi ([Ind-]/CInd ) ≈ 9/10 và tỉ số này thay ủổi phụ thuộc vào pH dung dịch.
* Với chỉ thị axit bazơ:
Nếu kớ hiệu chỉ thị axit bazơ cú dạng axit là HInd và dạng bazơ là Ind-, cú: HInd ⇆ H+ + Ind-
với hằng số phõn li:
KaHInd = [H+] [Ind-]/ [HInd] (III- 70) Biến ủổi biểu thức III- 70 sẽ cú:
pH = pKaHInd - lg{[HInd]/[Ind-]} (III- 71) Như trờn ủó núi, sự ủổi màu mà mắt nhận ủược xảy ra khi lượng của một dạng nào ủú chiếm 1/10 tổng lượng màu, hay tỉ lệ [Ind-]/[HInd] biến ủổi từ 1/9 ủến 9/1. Từủú, biểu thức III- 71 ủược viết thành biẻu thức III- 72:
và ủược gọi là khoảng ủổi màu của chỉ thị HInd; hằng số pKaHInd ủược gọi là chỉ số chỉ thị của chỉ thị axit bazơ.
Vớ dụ: chỉ thị metyl ủỏ cú pKa = 5, thỡ sựủổi màu của nú xảy ra trong khoảng pH: 4 - 6.
* Với chỉ thị oxi húa khử:
Thường gặp cỏc chỉ thị oxi húa khử là những chất hữu cơ cú tớnh oxi hoỏ khử: Indox + ne = Indkh
ủược ủặc trưng bởi thếủiện cực EInd (III- 73):
EInd = E0 Indox / Indkh + (0,059/n)lg{[Indox]/[Indkh]} (III- 73)
Với lớ luận tương tự như ở phần chỉ thị axit bazơ, sẽ cú khoảng ủổi màu của chỉ thị oxi hoỏ khử là:
E = E0 Indox / Indkh ± 0,059/n (III- 74) và EoIndox / Indkhủược gọi là chỉ số chỉ thị của chỉ thị oxi hoỏ khử.
Vớ dụ: chỉ thị diphenylamin (ox + 2e = kh) cú Eo = 0,76V, thỡ sựủổi màu của nú xảy ra trong khoảng E: 0,73 – 0,79V.
* Với chỉ thị tạo phức:
Sự tạo phức màu của chỉ thị với ion kim loại M: M + aInd = M(Ind)a
(ởủõy, bỏ qua ủiện tớch của cỏc hạt),
ủược ủặc trưng bởi hằng số bền biểu kiến K’b (vỡ chỉ thị Ind cú thể phản ứng với H+): K’b = [M(Ind)a]/[M][Ind]a (III- 75) Sự ủổi màu xảy ra khi cú tỉ lệ ([Ind]/[M(Ind)a] bằng 1/9 hay 9/1, như vậy bằng việc biến ủổi biểu thức III- 75 cú:
pM1/9 = lgK’b - 1 và pM9/1 = lgK’b + a (III- 76) như vậy, khoảng ủổi màu của chỉ thị là từ pM1/9ủến pM9/1 hay cú trị số từ lgK’b - 1 ủến lgK’b + a. Giỏ trị lgK’b cũng ủược gọi là chỉ số chỉ thị của chỉ thị tạo phức.
* Với chỉ thị kết tủa:
Vỡ dung dịch chỉ thị và sản phẩm kết tủa giữa chỉ thị với chất xỏc ủịnh thuộc hai pha khỏc nhau, nờn cú thể coi chỉ thị như là chỉ thị một màu, do ủú lượng kết tủa cũng phải ủạt ủến một lượng nhất ủịnh mắt mới nhận ủược. Vỡ thế, nếu chuẩn ủộ với dung dịch loóng sẽ rất khú nhận màu.
Khoảng ủổi màu của chỉ thị tớnh theo cỏc biểu thức III- 72, III- 74 và III- 76 hoàn toàn mang tớnh chất lớ thuyết. Trong thực tế, khoảng ủổi màu của cỏc chỉ thị khụng như nhau do sự nhạy cảm của mắt với từng loại màu sắc cú khỏc nhau. Vớ dụ: Mắt nhạy cảm với tất cả cỏc loại màu xanh nhưng rất kộm nhạy với màu vàng. Cho nờn, ủối với một chỉ thị, thao tỏc chuẩn ủộ khỏc nhau cú thể cho sai số khỏc nhau. Vớ dụ: Khi dựng chỉ thị metyl da cam, nếu chuẩn ủộ theo chiều giảm pH, mắt cú thể nhận thấy sựủổi màu khi chỉ cú 5% dạng màu ủỏ, nhưng chuẩn ủộ theo chiều tăng pH thỡ chỉ nhận ủược màu vàng khi trong dung dịch cú tới 20 – 30% dạng màu vàng, do ủú, sai số chuẩn ủộ sẽ lớn hơn sai số ở trường hợp trờn.