Blant variasjonen av organiske stoffer er det spesielle forbindelser som er preget av fargeendringer i ulike miljøer. Før bruken av moderne elektroniske pH-målere var indikatorer uunnværlige "verktøy" for å bestemme syre-base-indikatorene for miljøet, og fortsetter å bli brukt i laboratoriepraksis som hjelpestoffer i analytisk kjemi, og også i mangel av nødvendig utstyr.
Hva er indikatorer for?
Opprinnelig ble egenskapen til disse forbindelsene til å endre farge i ulike medier mye brukt for å visuelt bestemme syre-base-egenskapene til stoffer i oppløsning, noe som bidro til å bestemme ikke bare naturen til mediet, men også til å tegne en konklusjon om de resulterende reaksjonsproduktene. Indikatorløsninger fortsetter å bli brukt i laboratoriepraksis for å bestemme konsentrasjonen av stoffer ved titrering og lar deg lære hvordan du bruker improviserte metoder for mangel påmoderne pH-målere.
Det finnes flere titalls slike stoffer, som hver er følsomme for et ganske sm alt område: vanligvis overstiger det ikke 3 poeng på informativitetsskalaen. Takket være en slik variasjon av kromoforer og deres lave aktivitet seg imellom, klarte forskerne å lage universelle indikatorer som er mye brukt i laboratorie- og produksjonsforhold.
Mest brukte pH-indikatorer
Det er verdt å merke seg at i tillegg til identifikasjonsegenskapen har disse forbindelsene en god fargingsevne, som gjør at de kan brukes til farging av stoffer i tekstilindustrien. Av det store antallet fargeindikatorer i kjemi er de mest kjente og brukte metyloransje (metyloransje) og fenolftalein. De fleste andre kromoforer brukes for tiden blandet med hverandre, eller for spesifikke synteser og reaksjoner.
Methyloransje
Mange fargestoffer er oppk alt etter primærfargene i et nøytr alt miljø, noe som også er sant for denne kromoforen. Metyloransje er et azofargestoff med en gruppe - N=N - i sammensetningen, som er ansvarlig for overgangen av fargen på indikatoren til rød i et surt miljø og til gult i et alkalisk. Azoforbindelser i seg selv er ikke sterke baser, men tilstedeværelsen av elektrondonorgrupper (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 og andre) øker basisiteten til ett av nitrogenatomene,som blir i stand til å feste hydrogenprotoner i henhold til donor-akseptor-prinsippet. Derfor, når du endrer konsentrasjonene av H+ ioner i løsningen, kan det observeres en endring i fargen på syre-base-indikatoren.
Mer om å lage metyloransje
Få metyloransje ved reaksjon med diazotering av sulfanilsyre C6H4(SO3H)NH2 etterfulgt av en kombinasjon med dimetylanilin C6H5N(CH3)2. Sulfanilsyre løses opp i en natriumalkaliløsning ved å tilsette natriumnitritt NaNO 2, og deretter avkjølt med is for å utføre syntesen ved temperaturer så nær 0°C som mulig og s altsyre HCl tilsettes. Deretter tilberedes en separat løsning av dimetylanilin i HCl, som helles i den første løsningen når den er avkjølt, for å oppnå et fargestoff. Den alkaliseres ytterligere, og mørkoransje krystaller utfelles fra løsningen, som etter flere timer filtreres av og tørkes i vannbad.
Fenolftalein
Denne kromoforen har fått navnet sitt fra tillegg av navnene på de to reagensene som er involvert i syntesen. Fargen på indikatoren er kjent for dens fargeendring i et alkalisk medium med anskaffelse av en bringebær (rød-fiolett, bringebær-rød) nyanse, som blir fargeløs når løsningen er sterkt alkalisert. Fenolftalein kan ha flere former avhengig av pH i miljøet, og i sterkt sure miljøer har det en oransje farge.
Denne kromoforen produseres ved kondensering av fenol og ftalsyreanhydrid i nærvær av sinkklorid ZnCl2 eller konsentrert svovelsyre H2 SO 4. I fast tilstand er fenolftaleinmolekyler fargeløse krystaller.
Tidligere ble fenolftalein aktivt brukt til å lage avføringsmidler, men etter hvert ble bruken betydelig redusert på grunn av de etablerte kumulative egenskapene.
Litmus
Denne indikatoren var en av de første reagensene som ble brukt på faste medier. Lakmus er en kompleks blanding av naturlige forbindelser som er oppnådd fra visse typer lav. Det brukes ikke bare som et fargestoff, men også som et middel for å bestemme pH i mediet. Dette er en av de første indikatorene som begynte å bli brukt av mennesker i kjemisk praksis: den brukes i form av vandige løsninger eller strimler av filterpapir impregnert med det. Lakmus i fast tilstand er et mørkt pulver med en lett ammoniakklukt. Når den er oppløst i rent vann, blir fargen på indikatoren lilla, og når den blir sur, blir den rød. I et alkalisk medium blir lakmus blå, noe som gjør det mulig å bruke den som en universell indikator for generell bestemmelse av mediumindikatoren.
Det er ikke mulig å nøyaktig fastslå mekanismen og arten av reaksjonen som oppstår når pH-endringer i strukturene til lakmuskomponenter, siden den kan omfatte opptil 15 forskjellige forbindelser, hvorav noende kan være uatskillelige aktive ingredienser, noe som kompliserer deres individuelle studier av kjemiske og fysiske egenskaper.
Universelt indikatorpapir
Med utviklingen av vitenskap og fremveksten av indikatorpapirer, har etableringen av miljøindikatorer blitt mye enklere, siden det nå ikke var nødvendig å ha ferdige flytende reagenser for noen feltforskning, som forskere og rettsmedisinere fortsatt vellykket bruk. Så løsningene ble erstattet av universelle indikatorpapirer, som på grunn av deres brede spekter av virkning nesten fullstendig eliminerte behovet for å bruke andre syre-base-indikatorer.
Sammensetningen av de impregnerte stripene kan variere fra produsent til produsent, så en omtrentlig liste over ingredienser kan være som følger:
- fenolftalein (0-3, 0 og 8, 2-11);
- (di)metylgul (2, 9–4, 0);
- metyloransje (3, 1–4, 4);
- metylrød (4, 2–6, 2);
- bromtymolblått (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- thymol blå (8, 0–9, 6);
- cresolphtalein (8, 2–9, 8).
Emballasjen inneholder nødvendigvis fargeskalastandarder som lar deg bestemme pH til mediet fra 0 til 12 (ca. 14) med en nøyaktighet på ett heltall.
Disse forbindelsene kan blant annet brukes sammen i vandige og vann-alkoholløsninger, noe som gjør bruken av slike blandinger veldig praktisk. Noen av disse stoffene kan imidlertid være dårlig løselige i vann, så det er nødvendigvelg universelt organisk løsemiddel.
På grunn av egenskapene deres har syre-base-indikatorer funnet sin anvendelse i mange vitenskapsfelt, og deres mangfold har gjort det mulig å lage universelle blandinger som er følsomme for et bredt spekter av pH-indikatorer.
