Med raznovrstnimi organskimi snovmi so posebne spojine, za katere je značilna sprememba barve v različnih okoljih. Pred prihodom sodobnih elektronskih pH metrov so bili indikatorji nepogrešljiva "orodja" za določanje kislinsko-baznih indikatorjev okolja in se še naprej uporabljajo v laboratorijski praksi kot pomožne snovi v analitični kemiji in tudi v odsotnosti potrebne opreme..
Za kaj so kazalniki?
Na začetku je bila lastnost teh spojin, da spreminjajo barvo v različnih medijih, široko uporabljena za vizualno določanje kislinsko-baznih lastnosti snovi v raztopini, kar je pomagalo določiti ne le naravo medija, ampak tudi risati sklep o nastalih reakcijskih produktih. Indikatorske raztopine se še naprej uporabljajo v laboratorijski praksi za določanje koncentracije snovi s titracijo in vam omogočajo, da se naučite uporabljati improvizirane metode zaradi pomanjkanjasodobni pH metri.
Takšnih snovi je več deset, od katerih je vsaka občutljiva na precej ozko področje: običajno ne presega 3 točk na lestvici informativnosti. Zahvaljujoč tako raznolikosti kromoforov in njihovi nizki aktivnosti med seboj je znanstvenikom uspelo ustvariti univerzalne kazalnike, ki se pogosto uporabljajo v laboratorijskih in proizvodnih pogojih.
Najpogosteje uporabljeni pH indikatorji
Omeniti velja, da imajo te spojine poleg identifikacijske lastnosti tudi dobro barvno sposobnost, kar jim omogoča uporabo za barvanje tkanin v tekstilni industriji. Od velikega števila barvnih indikatorjev v kemiji sta najbolj znana in uporabljena metil oranžna (metil oranžna) in fenoftalein. Večina drugih kromoforov se trenutno uporablja v mešanici med seboj ali za specifične sinteze in reakcije.
metil pomaranča
Mnoga barvila so poimenovana po svojih primarnih barvah v nevtralnem okolju, kar velja tudi za ta kromofor. Metil oranžna je azo barvilo, ki ima v svoji sestavi skupino - N=N -, ki je odgovorna za prehod barve indikatorja v rdečo v kislem okolju in v rumeno v alkalnem. Azo spojine same po sebi niso močne baze, vendar je prisotnost skupin darovalcev elektronov (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 in drugi) poveča bazičnost enega od atomov dušika,ki postane sposoben vezati vodikove protone po principu darovalec-akceptor. Zato lahko pri spreminjanju koncentracij ionov H+ v raztopini opazimo spremembo barve kislinsko-bazičnega indikatorja.
Več o izdelavi metil pomaranče
Pridobite metil pomarančo z reakcijo z diazotizacijo sulfanilne kisline C6H4(SO3H)NH2, ki ji sledi kombinacija z dimetilanilinom C6H5N(CH3)2. Sulfanilna kislina se raztopi v raztopini natrijeve alkalije z dodatkom natrijevega nitrita NaNO 2in nato ohladimo z ledom, da izvedemo sintezo pri temperaturah, ki so čim bližje 0°C, dodamo klorovodikovo kislino HCl. Nato pripravimo ločeno raztopino dimetilanilina v HCl, ki jo ohlajeno vlijemo v prvo raztopino, pri čemer dobimo barvilo. Nadalje se alkalizira in iz raztopine se oborijo temno oranžni kristali, ki jih po nekaj urah odfiltriramo in posušimo v vodni kopeli.
fenolftalein
Ta kromofor je dobil ime po dodatku imen dveh reagentov, ki sodelujeta pri njegovi sintezi. Barva indikatorja je značilna po spremembi barve v alkalnem mediju s pridobitvijo malinovega (rdeče-vijoličnega, malino-rdečega) odtenka, ki postane brezbarven, ko je raztopina močno alkalizirana. Fenolftalein ima lahko več oblik, odvisno od pH okolja, v močno kislem okolju pa ima oranžno barvo.
Ta kromofor nastane s kondenzacijo fenola in ftalnega anhidrida v prisotnosti cinkovega klorida ZnCl2 ali koncentrirane žveplove kisline H2 SO 4. V trdnem stanju so molekule fenolftaleina brezbarvni kristali.
Prej se je fenolftalein aktivno uporabljal pri ustvarjanju odvajal, vendar se je postopoma njegova uporaba zaradi uveljavljenih kumulativnih lastnosti znatno zmanjšala.
lakmus
Ta indikator je bil eden prvih reagentov, uporabljenih na trdnih medijih. Lakmus je kompleksna mešanica naravnih spojin, ki se pridobiva iz nekaterih vrst lišajev. Uporablja se ne le kot barvilo, ampak tudi kot sredstvo za določanje pH medija. To je eden prvih indikatorjev, ki jih je človek začel uporabljati v kemični praksi: uporablja se v obliki vodnih raztopin ali trakov filtrirnega papirja, impregniranega z njim. Lakmus v trdnem stanju je temen prah z rahlim vonjem po amoniaku. Ko se raztopi v čisti vodi, barva indikatorja postane vijolična, pri nakisanju pa postane rdeča. V alkalnem mediju se lakmus obarva modro, kar omogoča uporabo kot univerzalni indikator za splošno določanje indikatorja medija.
Ni mogoče natančno določiti mehanizma in narave reakcije, ki se pojavi, ko se pH spremeni v strukturah lakmusovih komponent, saj lahko vključuje do 15 različnih spojin, od katerih so nekatereso lahko neločljive učinkovine, kar otežuje njihove individualne študije kemičnih in fizikalnih lastnosti.
Univerzalni indikatorski papir
Z razvojem znanosti in pojavom indikatorskih dokumentov je vzpostavitev okoljskih indikatorjev postala veliko enostavnejša, saj zdaj ni bilo treba imeti že pripravljenih tekočih reagentov za kakršne koli terenske raziskave, kar so znanstveniki in forenziki še vedno uspešno uporablja. Tako so bile rešitve zamenjane z univerzalnimi indikatorskimi papirji, ki so zaradi širokega spektra delovanja skoraj popolnoma odpravili potrebo po uporabi drugih kislinsko-baznih indikatorjev.
Sestava impregniranih trakov se lahko razlikuje od proizvajalca do proizvajalca, zato je lahko približen seznam sestavin naslednji:
- fenolftalein (0-3, 0 in 8, 2-11);
- (di)metil rumena (2, 9–4, 0);
- metil oranžna (3, 1–4, 4);
- metil rdeča (4, 2–6, 2);
- bromotimol modra (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- timol modra (8, 0–9, 6);
- krezolftalein (8, 2–9, 8).
Embalaže nujno vsebujejo standarde barvne lestvice, ki vam omogočajo, da določite pH medija od 0 do 12 (približno 14) z natančnostjo enega celega števila.
Med drugim se te spojine lahko uporabljajo skupaj v vodnih in vodno-alkoholnih raztopinah, zaradi česar je uporaba takšnih mešanic zelo priročna. Nekatere od teh snovi pa so lahko slabo topne v vodi, zato je to nujnoizberite univerzalno organsko topilo.
Zaradi svojih lastnosti so kislinsko-bazni indikatorji našli svojo uporabo na številnih področjih znanosti, njihova raznolikost pa je omogočila ustvarjanje univerzalnih mešanic, ki so občutljive na širok nabor pH indikatorjev.
