Окисли́тельно-восстанови́тельные индика́торы ( редо́кс-индика́торы ) — вещества , которые применяются для определения точки эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях .

Чаще всего такими индикаторами являются органические соединения, которые проявляют окислительно-восстановительные свойства, и металлоорганические , в которых по достижении определённого потенциала меняется степень окисления металла . В обоих случаях изменения в структуре сопровождаются изменением окраски соединения.

Классификация

В зависимости от типа взаимодействия различают индикаторы:

• общие — меняют свою окраску в соответствии с потенциалом и независимо от природы веществ в растворе (например, дифениламин , метиленовый синий );
• специфические — дают реакцию только с определёнными соединениями ( крахмал является индикатором на иод , тиоцианат-ионы — на катион Fe ³⁺ ).

В зависимости от схемы перехода цвета индикаторы делят на:

• одноцветные — одна форма имеет цвет, другая — бесцветная;
• двухцветные — обе формы имеют собственные цвета.

Применяемые индикаторы должны соответствовать требованиям:

• хорошо растворяться в воде, кислотах и других типичных средах для титрования ;
• быть устойчивыми к действию света, воздуха, других компонентов в растворе и стабильным при длительном хранении;
• окраски окисленной и восстановленной форм должны чётко отличаться;
• интервал потенциала, на котором происходит переход между формами, должен быть узким и отвечать скачку на кривой титрования ;
• окраска должна меняться быстро, а ответная реакция быть полностью обратимой, не нести влияния посторонних реакций;
• изменение цвета раствора в конечный точке титрования должно быть чётким даже при наименьшем количестве добавленного индикатора.

Протекание реакции

Общей схемой действия индикатора является обратная реакция восстановления его окисленной формы:

Ind _ox + n e ^- ⇌ Ind _red

Иногда взаимодействие также проходит с участием ионов H ⁺ :

Ind _ox + n e ^- + x H ⁺ ⇌ Ind _red ; ( x может приобретать как положительных, так и отрицательных значений).

Эта реакция не влияет на поведение индикаторов, однако вызывает дополнительный расход титранта .

В общем виде потенциал индикатора, который участвует во взаимодействии, описывается уравнением Нернста :

${\displaystyle \mathrm {E=E_{ox/red}^{0}+{\frac {0,059}{n}}\cdot lg{\frac {[Ind_{ox}]}{[Ind_{red}]}}} }$ ,

где E ⁰ _ox/red — стандартный потенциал для данной пары форм, что соответствует условию [Ind _ox ]=[Ind _red ]

Считается, что переход окраски заметен при десятикратном преобладании одной формы над другой. В этом случае множители в уравнении приобретут вид ${\displaystyle \mathrm {lg{\frac {10}{1}}} }$ и ${\displaystyle \mathrm {lg{\frac {1}{10}}} }$ , что равно 1 и -1 соответственно. Из этого предположения следует определение интервала перехода окраски индикатора pT:

${\displaystyle \mathrm {pT=E_{ox/red}^{0}\pm {\frac {0,059}{n}}} }$

Например, дифениламин , который имеет стандартный потенциал 0,76 В и совершает переход при участии двух электронов , меняет окраску в диапазоне 0,76±0,03 В. При значениях меньше 0,73 В он является бесцветным, при больших чем 0,79 преобладает фиолетовая форма. В промежутке 0,73—0,79 В окраска меняется постепенно.

Погрешности при использовании индикаторов

При использовании окислительно-восстановительных индикаторов выделяется три погрешности:

• химическая — отсутствие совпадения конечной точки титрования (момента смены окраски) с реальной точкой эквивалентности. Момент смены определяется потенциалом индикатора, на который могут влиять pH среды и ионная сила раствора, поэтому, например, если в ходе определения сильно меняется значение pH, момент смены окраски может не совпадать со скачком на кривой титрования и вызвать искажения результатов;
• визуальная — неспособность человеческого глаза точно различать изменения окраски;
• индикаторная — расход дополнительного количества титранта на взаимодействие с индикатором.

Распространённые индикаторы

Индикатор	Цвет формы		Стандартный потенциал перехода, В
	Ind ox	Ind red
Нейтральный красный	красный	бесцветный	0,24
Метиленовый синий	синий	бесцветный	0,53
Дифениламин	фиолетовый	бесцветный	0,76
	фиолетовый	бесцветный	0,76
Дифениламинсульфокислота	красно-фиолетовый	бесцветный	0,85
пара -Фенилантранилова кислота	красно-фиолетовый	бесцветный	1,08
Ферроин	синий	красный	1,06
Трис-(2,2'-дипиридилат) рутения	бесцветный	жёлтый	1,33

См. также

• Кислотно-основные индикаторы
• Окислительно-восстановительный потенциал
• Химические индикаторы

Комментарии

Литература

• Пискарёва С. К. и др. . — Издание 2-е. — М. : Высшая школа, 1994. — С. —297. — ISBN 5-06-002179-3 .
• Аналитическая химия. Химические методы анализа / Под ред. О. М. Петрухина. — М. : Химия, 1992. — С. 289—290. — ISBN 5-7245-0640-8 .
• Жаровський Ф. Г., Пилипенко А. Т., П'ятницький І. В. Аналітична хімія. — 2-е. — К. : Вища школа, 1982. — С. 429—431.
• Бишоп, Э. Индикаторы / Пер. с англ. под ред. И. Н. Марова. — М. : Мир, 1976. — Т. 2. — С. 146—162.