酸鹼指示劑與 pH 值測定

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酸鹼指示劑與 pH 值測定

 國立臺灣大學化學系,大學普通化學實驗,第十二版,國立臺灣大學出版 中心:台北,民國九十七年。

 版權所有,若需轉載請先徵得同意;疏漏之處,敬請指正。

 臺大化學系普化教學組葉芝嵐助教(2007.02.10)。

一、目的:觀察各種酸鹼指示劑在不同pH 值溶液中顏色的變化,並利用指示 劑的呈色,判定鹽類水溶液的pH 值。

二、實驗技能:學習點滴試驗及溶液pH 值測定。

三、原理:

(一)鹽類之酸鹼性

一般鹽類為強電解質,當溶解於水中會完全解離產生陽離子與陰離子。這 些離子若與水發生水解反應(hydrolysis),產生 H+ OH,使溶液呈酸 性或鹼性。例如衍生自弱酸(HA)的陰離子(A)水解產生 OH(aq),使 溶液呈鹼性:

A-(aq) + H2O(l) HA(aq) + OH(aq) (1) 依據此原則,就可由組成鹽類的陰、陽離子是否水解,來判斷其水溶液的

酸鹼性。

(二)酸鹼指示劑

酸鹼指示劑本身為一種弱的有機酸(HIn)或弱的有機鹼(In),在溶液 中部分解離,以平衡狀態存在,如式 2 所示。由於酸鹼指示劑之共軛酸鹼 對(HIn / In)各具不同顏色,因此隨著溶液的 pH 值的改變,溶液的顏 色亦隨而變化。:

HIn + H2O H3O+ + In (2) 酸性顏色 鹼性顏色

K [H O ][In ] [HIn]

a

3 (3)

K [H O ]

[In ] [HIn]

a 3

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當溶液中[HIn]≧10[In]時,肉眼可看出酸性指示劑的顏色,即[H3O+]≧

10Ka,pH≦pKa-1,可見到指示劑帶酸性顏色;同理,當 pH≧pKa+1,可 見到指示劑帶鹼性顏色。由此可知,指示劑顏色變化的範圍在 pH=pKa1 之間:

因此一般酸鹼滴定於選擇指示劑時,若溶液當量點的 pH 值介於指示劑 pKa1 的變色範圍內,那麼該指示劑就可用在這個滴定反應上。

酸鹼指示劑各具有不同的 pKa值,因此變色範圍也不同。如果使用變 色範圍不同的指示劑分別滴入溶液中,由各別顏色的變化就可進一步推定 出溶液的 pH 值為何。在本實驗中,將觀察七種指示劑顏色的變化並用以 測定各種鹽類水溶液的pH 值。

三、儀器與材料:投影片一張、塑膠滴管25 支。

四、藥品:

(一)指示劑:

0.1% 甲基橙(methyl orange)、0.1% 甲基紅(methyl red)、0.1% 酚紅

(phenol red)、0.1% 酚酞(phenolphthalein)、0.1% 茜素黃 R(alizarin yellow R)、0.1% 溴瑞香草酚藍(bromthymol blue)、廣用指示劑

(universal indicator,含甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚酞)

(二)鹽類水溶液:

1 M 氯化銨(ammonium chloride,NH4Cl)、1 M 氯化鈉(sodium

chloride,NaCl)、1 M 醋酸銨(ammonium acetate,CH3COONH4)、1 M 醋酸鈉(sodium acetate,CH3COONa)、1 M 碳酸氫鈉(sodium hydrogen carbonate,NaHCO3)、待測溶液。

(三)pH 2~13 緩衝溶液 實驗流程:

準備塑膠滴管→ 倒置於試管架上待用→ 在投影片上滴標準 pH 及鹽類溶液→

滴加指示劑→記錄顏色變化或拍照→ 判斷指示劑變色範圍及鹽類 pH 值 酸性顏色 變色範圍 鹼性顏色

pKa - 1 pKa + 1 pH 値增加

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五、實驗步驟:

步驟 示範照片

1.

準備乾淨塑膠滴管,在吸球上貼妥各種指示 劑、標準 pH 值緩衝溶液及鹽類水溶液的標 籤。

依標籤所示吸取各種試劑約 1 mL,將吸球部 分朝下,滴管口向上,倒置於試管架上。

2.

在印有「酸鹼指示劑顏色變化測試表」之投影 片上,每一方格內依縱軸標示橫向滴加pH 2

~13 緩衝溶液及 1 M 鹽類水溶液各一滴。

再於直欄格位內依橫軸標示滴加一滴指示劑,

使二液滴混合。觀察並記錄顏色變化。

1:保持滴管口垂直懸空向下,小心擠壓吸 球,使所滴溶液恰為一滴,且滴於欄位的中 央。滴管口不可碰觸到投影片上之液滴,以避 免污染。

2:實驗過程中若滴管不慎污染,應先將其 內所裝試劑壓擠出,以蒸餾水沖洗數次後,再 更換新試劑。

3. 記錄顏色變化。依顏色變化判斷酸鹼指示劑變 色範圍、鹽類及待測液之pH 值。

4. 用水將投影片沖洗乾淨並用紙巾拭乾;裝盛試 劑的塑膠滴管管口朝上吸球向下置於試管架 上,留待下一班使用。

數據

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參考文獻

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