Различают специфические, индивидуальные, смешанные и универсальные индикаторы. Специфические индикаторы позволяют обнаружить только одно конкретное вещество. Например, крахмал образует синие адсорбционные комплексы с I2, тиоцианат-ионы (CNS-) образуют красные комплексы с Fe3+-ионами и т.д. Для обнаружения КТТ(МЭ) может применяться один индикатор-индивидуальный. Смешанный индикатор - это смесь двух разных индикаторов или смесь, состоящая из индикатора и нейтрального красителя, окраска которого не изменяется при разных рН (например, метиловый оранжевый с индиго-кармином). Смешанные индикаторы применяют, чтобы сделать переход окраски более контрастным. Универсальные индикаторы - смесь нескольких индикаторов, приобретающих различную окраску при нескольких значениях рН, что позволяет судить о величине рН по всему диапазону шкалы. Индикаторы выбирают с помощью теоретических кривых титрования.

Теоретические кривые титрования

Ход реакции титрования может быть представлен графиком, называемым кривой титрования, изображающей зависимость между количеством добавленного титранта и каким-либо свойством (рН, Е, рМ, рХ) титруемого раствора. Различают реальные, полученные в ходе титрования, и рассчитанные теоретические кривые титрования (ТКТ).

ТКТ широко используют для предварительного исследования возможного характера реальных кривых титрования, выбора его условий (концентрации растворов, индикаторов, температуры и т.п.) и оценки погрешности титрования с данным индикатором.

Рассчитываемое для построения ТКТ свойство анализируемого раствора зависит от типа реакции титрования, природы определяемого вещества и вещества титранта, соотношения их количеств и продуктов взаимодействия в процессе титрования.

Первыми двумя факторами определяется совокупность математических формул, отвечающая расчету данного типа ТКТ, а последним - конкретная формула для расчета свойства (точки кривой) в один из характерных моментов титрования: 1) до начала титрования; 2) при титровании до ТЭ; 3) в ТЭ; 4) при титровании после достижения ТЭ.

Если специально не оговорено иное, то характерные участки ТКТ рассчитывают в гипотетических стандартных условиях. При этом принимают, что на титрование взято 100 см3 анализируемого раствора, его концентрацию, как и титранта, выражают в виде молярной концентрации эквивалента вещества (т.е. соотносят с концентрацией нормального раствора) и считают обычно равной 0.1моль/дм3 (0.1н.).

Точки ТКТ рассчитывают, как правило, для 0; 10; 50; 90; 99; 99,9; 100 (ТЭ); 100,1; 101; 110; 150; 200 процентов добавленного вещества титранта от его количества, необходимого для химической эквивалентности определяемому веществу. ТКТ с двумя и большим числом ТЭ рассчитывают при процентах титранта, аналогичных приведенным выше, только увеличиваемых на сто после каждой ТЭ. При равных концентрациях титранта и титруемого раствора проценты добавленного титранта могут быть заменены численно равными значениями объемов. Поэтому точки ТКТ рассчитывают в зависимости от объема добавленного титранта, от степени () или процента (100,%) оттитрования:

где А и В - определяемое вещество и вещество титранта, соответственно.

Степень оттитрования - удобный критерий для отслеживания момента смены расчетной формулы, особенно при машинном счете, поскольку до начала титрования =0, до 1-й ТЭ - 0    1; в 1-й ТЭ - =1 и т.д.

Практическое значение имеет область ТКТ, называемая скачком титрования, в которой происходит резкое (скачкообразное) изменение свойства (рН, Е, рМ, рХ) титруемого раствора. Скачком титрования считают начало участка ТКТ, отвечающего моменту добавления 99 (более точно 99,9)% титранта (т.е. недотитрование на 1(0,1)%), а концом - моменту добавления 101 (100.1)% титранта (перетитрование на 1(0,1)%).

Наличие четкого скачка титрования на ТКТ позволяет сделать заключение о возможности регистрации ТЭ в реальном титровании при аналогичных расчетным концентрациях, а также выбрать индикатор и оценить погрешность титрования с ним.

У правильно выбранного индикатора переход окраски должен происходить в интервале изменения свойств титруемого раствора, отвечающего скачку титрования. Индикаторная погрешность титрования может быть приблизительно оценена следующим образом: если переход окраски индикатора происходит в области скачка титрования при 99…101% добавленного титранта, погрешность не превышает 1%, а если при 99,9…100,1%, то меньше 0,1%. Формулы для точной количественной оценки индикаторной погрешности в случае протолиметрического, редоксиметрического и комплексонометрического титрований приведены в соответствующих разделах данного пособия.

Протолитометрия - это раздел титриметрии с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации). Название этот раздел получил от протолитической теории кислот и оснований.

Протолиметрию подразделяют на ацидиметрию (от лат. аcidum - кислота) и алкалиметрию (от лат. alcalum - щелочь). В ацидиметрии в качестве рабочего раствора используют титрованные растворы сильных кислот, а в алкалиметрии - щелочей.

Прямым титрованием в протолиметрии определяют концентрацию кислоты или основания, или содержание элементов, образующих растворимые кислоты и основания (например фосфора в виде фосфорной кислоты и т.п.). Обратным или косвенным титрованием находят содержание некоторых солей. Например, для определения содержания NH4+ в NH4Cl обратным титрованием можно добавить к анализируемому раствору точно отмеренный избыток стандартного раствора NaOH, нагреть смесь до полного удаления NH3, а затем остаток раствора NaOH оттитровать кислотой в присутствии метилового оранжевого. Косвенный вариант титрования NH4+ можно осуществить формальдегидным методом, заместив ионы NH4+ эквивалентным количеством Н+- ионов реакцией раствора NH4Cl с избытком формальдегида по реакции

NH4Cl + 6CH2O  (CH2)6N4 + HCl + 6H2O

Содержание NH4+ находят по результатам алкалиметрического титрования заместителя, т.е. HCl.

Протолиметрическое титрование в основном проводят в водной среде, но существует и неводный вариант. В последнем случае, подобрав соответствующий растворитель, можно направленно изменять силу растворенных в нем кислот и оснований, превращать соли в кислоты и основания и т.д. Например, HCN в водном растворе - слабая кислота, а в среде сжиженного аммиака - сильная, мочевина в растворе безводной СН3СООН - сильное основание, а в сжиженном аммиаке - кислота и т.п. Поэтому применение неводного титрования делает возможным титрование очень слабых кислот и оснований, различных смесей солей с близкими свойствами, смесей солей с кислотами и основаниями, определение нерастворимых в воде и разлагаемых ею соединений.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований различают четыре основных случая протолиметрического титрования, каждый из которых моделируется соответствующей ТКТ: I - сильную кислоту титруют сильным основанием; II - сильное основание титруют сильной кислотой; III - слабую кислоту титруют сильным основанием; IV - слабое основание титруют сильной кислотой.