Chỉ thị oxy hóa - khử | Khái niệm hoá học

1. Định nghĩa

Chỉ thị oxy - hóa khử là các hệ thống oxy hóa - khử mà dạng oxy hóa và dạng khử có màu khác nhau để xác định điểm kết thúc phản ứng.

2. Cơ chế chuyển màu của chỉ thị oxy hóa - khử

- Có vài chỉ thị chuyển màu do các dạng oxy hóa và dạng khử của chỉ thị có màu sắc khác nhau.

Thí dụ: dung dịch MnO₄^- có màu tím đậm. Tuy nhiên, trong dung dịch acid thì dạng khử của permanganat là Mn²⁺ gần như không màu. Khi MnO₄^- được sử dụng như chất chuẩn độ oxy hóa thì dung dịch sẽ không màu (do dung dịch phân tích có tính khử) cho đến lúc giọt thừa MnO₄^- đầu tiên được thêm vào thì dung dịch nhuộm màu hơi tím xanh sẽ cho biết điểm kết thúc của phản ứng.

- Có vài chất chỉ thị chuyển màu khi kết hợp với các chất oxy hóa - khử đặc biệt có trong dung dịch chuẩn độ.

Thí dụ: tinh bột tạo phức xanh dương với I₃^- nên có thể sử dụng để phát hiện sự có mặt của lượng thừa I₃^- (Chuyển màu từ không màu sang xanh dương) hay tinh bột phát hiện điểm kết thúc của phản ứng mà trong đó I₃^- đã được tiêu thụ hết (chuyển từ màu xanh dương sang không màu). Thí dụ khác của một chỉ thị loại này là thiocyanat tạo với Fe3+ phức đỏ Fe(SCN)²⁺ hòa tan.

- Tuy nhiên, có loại chỉ thị chuyển màu là do thế điện hóa của dung dịch thay đổi.

Loại chỉ thị oxy hóa - khử rất quan trọng này là các chất không tham dự vào chuẩn độ oxy hóa - khử nhưng chuyển màu là do khi thêm chỉ thị loại này vào dung dịch phân tích thì màu chỉ thị sẽ tùy thuộc vào thế điện hóa của dung dịch. Vì sự thay đổi màu đáp ứng với thế điện hóa nên những hợp chất này gọi chung là chỉ thị oxy hóa - khử chuyên biệt

3. Phân loại chỉ thị oxy hóa - khử

Chỉ thị oxy hóa - khử: có 2 loại chủ yếu là chỉ thị chung và chỉ thị chuyên biệt

- Chỉ thị chung: là những chất có màu thay đổi khi bị oxy hóa hay bị khử

- Chỉ thị chuyên biệt: sự thay đổi màu của chỉ thị oxy hóa - khử thật sự độc lập với bản chất hóa học của chất phân tích, chất chuẩn độ và tùy thuộc vào sự thay đổi thế điện cực của hệ thống xảy ra trong lúc chuẩn độ.

Để chọn chất chỉ thị cho một phép chuẩn độ người ta thường dùng phương pháp vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của thế theo thể tích, chỉ thị sẽ chọn thường có thế chuẩn gần với thế chuẩn tại điểm tương đương của phản ứng oxi hóa - khử.

Phản ứng đổi màu không luôn luôn nhanh của chỉ thị mang màu sẽ dẫn đến sai hệ thống trong khi định lượng.

Mặt khác, vài môi trường phản ứng có màu không sử dụng được chất chỉ thị. Để loại đi các bất lợi này, người ta sử dụng phép chuẩn độ thế.

- Khoảng đổi màu của chỉ thị oxy hóa - khử

E đổi màu $\approx {\mathrm{E}}_{\mathrm{In}}^{\mathrm{o}}\pm \frac{0,0591}{\mathrm{n}}$

Trong nghiều trường hợp các hệ thống oxy hóa - khử có sự tham gia của các H⁺ thì khoảng đổi màu của chỉ thị (chủ yếu phụ thuộc vào thế chuẩn biểu kiến E_o của chỉ thị) sẽ biến thiên theo pH và do vậy khoảng đổi màu sẽ phụ thuộc pH.