A sokféle szerves anyag között vannak olyan speciális vegyületek, amelyeket a különböző környezetekben bekövetkező színváltozások jellemeznek. A modern elektronikus pH-mérők megjelenése előtt az indikátorok nélkülözhetetlen "eszközök" voltak a környezet sav-bázis mutatóinak meghatározásához, és a laboratóriumi gyakorlatban továbbra is az analitikai kémia segédanyagaként, valamint a szükséges berendezések hiányában használták őket..
Mire szolgálnak a mutatók?
Kezdetben ezeknek a vegyületeknek a színváltoztatási tulajdonságát széles körben használták az oldatban lévő anyagok sav-bázis tulajdonságainak vizuális meghatározására, ami segített nemcsak a közeg természetének meghatározásában, hanem a rajzolásban is. következtetés a keletkező reakciótermékekről. Az indikátor oldatokat továbbra is használják a laboratóriumi gyakorlatban az anyagok koncentrációjának titrálással történő meghatározására, és lehetővé teszik, hogy megtanulják, hogyan kell rögtönzött módszereket alkalmaznimodern pH-mérők.
Több tucat ilyen anyag létezik, amelyek mindegyike meglehetősen szűk területre érzékeny: általában nem haladja meg a 3 pontot az informativitási skálán. A kromoforok ilyen sokféleségének és egymás közötti alacsony aktivitásuknak köszönhetően a tudósoknak sikerült univerzális indikátorokat létrehozniuk, amelyeket széles körben használnak laboratóriumi és termelési körülmények között.
Leggyakrabban használt pH indikátorok
Figyelemre méltó, hogy az azonosítási tulajdonságon kívül ezek a vegyületek jó festőképességgel rendelkeznek, ami lehetővé teszi szövetek festésére a textiliparban. A kémia nagyszámú színindikátora közül a leghíresebb és leghasznosabb a metilnarancs (metilnarancs) és a fenolftalein. A legtöbb más kromofort jelenleg egymással keverve vagy meghatározott szintézisekhez és reakciókhoz használják.
Metilnarancs
Sok festéket a semleges környezetben elhelyezett elsődleges színükről neveztek el, ami erre a kromoforra is igaz. A metil-narancs egy azofesték, amelynek összetételében N=N csoport van, és amely az indikátor színének savas környezetben pirosra, lúgos környezetben sárgára való átmenetéért felelős. Az azovegyületek önmagukban nem erős bázisok, azonban az elektrondonor csoportok jelenléte (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 és mások) növeli az egyik nitrogénatom bázikusságát,amely a donor-akceptor elv szerint képessé válik a hidrogén protonok megkötésére. Ezért az oldatban a H+ ionok koncentrációjának megváltoztatásakor a sav-bázis indikátor színének változása figyelhető meg.
További információ a metilnarancs készítéséről
Szerezzen metilnarancsot a szulfanilsav diazotálásával reagáltatva C6H4(SO3H)NH2, majd dimetil-anilinnel való kombináció C6H5N(CH3)2. A szulfanilsavat nátrium-lúg-oldatban oldjuk nátrium-nitrit NaNO 2, majd jéggel lehűtjük, hogy a szintézist 0 °C-hoz lehető legközelebbi hőmérsékleten végezzük, és sósav-HCl-t adunk hozzá. Ezután külön dimetil-anilin-oldatot készítünk HCl-ben, amelyet lehűtve az első oldatba öntünk, így színezéket kapunk. Tovább lúgosodik, és az oldatból sötétnarancssárga kristályok válnak ki, amelyeket néhány óra elteltével leszűrünk és vízfürdőn szárítunk.
Fenolftalein
Ez a kromofor a nevét a szintézisben részt vevő két reagens nevének összeadásával kapta. Az indikátor színe figyelemre méltó, hogy lúgos közegben színe megváltozik egy málna (vörös-ibolya, málna-vörös) árnyalat megszerzésével, amely színtelenné válik, ha az oldatot erősen lúgosítják. A fenolftalein a környezet pH-jától függően többféle formát ölthet, erősen savas környezetben pedig narancssárga színű.
Ez a kromofor fenol és ftálsavanhidrid kondenzációjával jön létre cink-klorid ZnCl2 vagy tömény kénsav H2 jelenlétében. SO 4. Szilárd állapotban a fenolftalein molekulák színtelen kristályok.
Korábban a fenolftaleint aktívan használták hashajtók előállításához, de fokozatosan jelentősen csökkent a felhasználása a megállapított kumulatív tulajdonságok miatt.
Lakmusz
Ez az indikátor volt az egyik első reagens, amelyet szilárd táptalajokon használtak. A lakmusz természetes vegyületek összetett keveréke, amelyet bizonyos típusú zuzmókból nyernek. Nemcsak színezőanyagként, hanem a közeg pH-értékének meghatározására is szolgál. Ez az egyik első mutató, amelyet az ember kezdett használni a kémiai gyakorlatban: vizes oldatok vagy vele impregnált szűrőpapír csíkok formájában használják. A lakmusz szilárd állapotban sötét por, enyhe ammónia szaggal. Tiszta vízben feloldva az indikátor színe lila, savanyításkor pedig pirosra válik. Lúgos közegben a lakmusz kék színűvé válik, ami lehetővé teszi, hogy univerzális indikátorként használjuk a közegindikátor általános meghatározásához.
Nem lehet pontosan megállapítani annak a reakciónak a mechanizmusát és természetét, amely a lakmusz komponensek szerkezetében bekövetkező pH-változás hatására következik be, mivel legfeljebb 15 különböző vegyületet tartalmazhat, amelyek közül néhányelválaszthatatlan hatóanyagok lehetnek, ami megnehezíti a kémiai és fizikai tulajdonságok egyéni vizsgálatát.
Univerzális indikátorpapír
A tudomány fejlődésével és az indikátorpapírok megjelenésével a környezeti indikátorok felállítása sokkal egyszerűbbé vált, hiszen most már nem kellett kész folyékony reagensekkel rendelkezni semmilyen terepkutatáshoz, amit a tudósok és igazságügyi szakértők továbbra is sikeresen használja. Így a megoldásokat felváltották az univerzális indikátorpapírok, amelyek széles hatásspektrumuk miatt szinte teljesen kiküszöbölték az egyéb sav-bázis indikátorok használatát.
Az impregnált csíkok összetétele gyártónként változhat, ezért az összetevők hozzávetőleges listája a következő lehet:
- fenolftalein (0-3, 0 és 8, 2-11);
- (di)metilsárga (2, 9–4, 0);
- metilnarancs (3, 1–4, 4);
- metilvörös (4, 2–6, 2);
- brómtimolkék (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- timolkék (8, 0–9, 6);
- krezolftalein (8, 2–9, 8).
A csomagolás szükségszerűen tartalmaz színskála szabványokat, amelyek lehetővé teszik a közeg pH-értékének 0 és 12 (körülbelül 14) közötti meghatározását egy egész szám pontossággal.
Egyebek mellett ezek a vegyületek együtt használhatók vizes és víz-alkoholos oldatokban, ami nagyon kényelmessé teszi az ilyen keverékek használatát. Azonban ezeknek az anyagoknak egy része rosszul oldódik vízben, ezért szükségesválasszon univerzális szerves oldószert.
Tulajdonságaikból adódóan a sav-bázis indikátorok a tudomány számos területén megtalálták alkalmazásukat, sokszínűségük pedig lehetővé tette olyan univerzális keverékek készítését, amelyek érzékenyek a pH-indikátorok széles skálájára.
