Bland mängden organiska ämnen finns speciella föreningar som kännetecknas av färgförändringar i olika miljöer. Före tillkomsten av moderna elektroniska pH-mätare var indikatorer oumbärliga "verktyg" för att bestämma miljöns syra-basindikatorer och fortsätter att användas i laboratoriepraxis som hjälpämnen i analytisk kemi, och även i avsaknad av nödvändig utrustning.
Vad är indikatorer för?
Initi alt användes dessa föreningars egenskap att ändra färg i olika medier i stor utsträckning för att visuellt bestämma syra-basegenskaperna hos ämnen i lösning, vilket hjälpte till att bestämma inte bara mediets natur, utan också att rita en slutsats om de resulterande reaktionsprodukterna. Indikatorlösningar fortsätter att användas i laboratoriepraxis för att bestämma koncentrationen av ämnen genom titrering och låta dig lära dig hur man använder improviserade metoder för brist påmoderna pH-mätare.
Det finns flera dussintals sådana ämnen, som var och en är känslig för ett ganska sm alt område: vanligtvis överstiger det inte 3 poäng på informativitetsskalan. Tack vare en sådan variation av kromoforer och deras låga aktivitet sinsemellan lyckades forskare skapa universella indikatorer som används allmänt i laboratorie- och produktionsförhållanden.
Mest använda pH-indikatorer
Det är anmärkningsvärt att förutom identifieringsegenskapen har dessa föreningar en god färgningsförmåga, vilket gör att de kan användas för färgning av tyger inom textilindustrin. Av det stora antalet färgindikatorer inom kemi är de mest kända och använda metylorange (metylorange) och fenolftalein. De flesta andra kromoforer används för närvarande blandade med varandra, eller för specifika synteser och reaktioner.
Methyl orange
Många färgämnen är uppkallade efter sina primära färger i en neutral miljö, vilket också är sant för denna kromofor. Metylorange är ett azofärgämne med en grupp - N=N - i sin sammansättning, vilket är ansvarigt för övergången av indikatorns färg till röd i en sur miljö och till gul i en alkalisk. Azoföreningar i sig är inte starka baser, men närvaron av elektrondonatorgrupper (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 och andra) ökar basiciteten hos en av kväveatomerna,som blir kapabel att fästa väteprotoner enligt donator-acceptor-principen. När man ändrar koncentrationerna av H+ joner i lösningen kan därför en förändring i färgen på syra-basindikatorn observeras.
Mer om att göra metylorange
Få metylorange genom reaktion med diazotering av sulfanilsyra C6H4(SO3H)NH2 följt av en kombination med dimetylanilin C6H5N(CH3)2. Sulfanilsyra löses i en alkalisk natriumlösning genom att tillsätta natriumnitrit NaNO 2, och kyls sedan med is för att utföra syntesen vid temperaturer så nära 0°C som möjligt och s altsyra HCl tillsätts. Därefter framställs en separat lösning av dimetylanilin i HCl, som hälls i den första lösningen när den kyls, vilket ger ett färgämne. Den alkaliseras ytterligare och mörkorange kristaller faller ut ur lösningen, som efter flera timmar filtreras av och torkas i vattenbad.
Fenolftalein
Denna kromofor har fått sitt namn från tillägget av namnen på de två reagenser som är involverade i dess syntes. Färgen på indikatorn är anmärkningsvärd för dess färgförändring i ett alkaliskt medium med förvärvet av en hallon (röd-violett, hallon-röd) nyans, som blir färglös när lösningen är starkt alkaliserad. Fenolftalein kan ta flera former beroende på miljöns pH, och i starkt sura miljöer har det en orange färg.
Denna kromofor produceras genom kondensation av fenol och ftalsyraanhydrid i närvaro av zinkklorid ZnCl2 eller koncentrerad svavelsyra H2 SO 4. I fast tillstånd är fenolftaleinmolekyler färglösa kristaller.
Tidigare användes fenolftalein aktivt för att skapa laxermedel, men gradvis minskades användningen avsevärt på grund av de etablerade kumulativa egenskaperna.
Litmus
Denna indikator var en av de första reagensen som användes på fasta medier. Lakmus är en komplex blandning av naturliga föreningar som erhålls från vissa typer av lavar. Det används inte bara som färgämne utan också som ett sätt att bestämma mediets pH. Detta är en av de första indikatorerna som började användas av människan i kemisk praxis: den används i form av vattenlösningar eller remsor av filterpapper impregnerade med det. Lakmus i fast tillstånd är ett mörkt pulver med en lätt ammoniaklukt. När den löses i rent vatten blir färgen på indikatorn lila, och när den surgörs blir den röd. I ett alkaliskt medium blir lackmus blå, vilket gör det möjligt att använda den som en universell indikator för allmän bestämning av mediumindikatorn.
Det är inte möjligt att noggrant fastställa mekanismen och karaktären av reaktionen som uppstår när pH-värdet ändras i strukturerna hos lackmuskomponenter, eftersom den kan innehålla upp till 15 olika föreningar, varav någrade kan vara oskiljaktiga aktiva ingredienser, vilket komplicerar deras individuella studier av kemiska och fysikaliska egenskaper.
Universellt indikatorpapper
Med utvecklingen av vetenskapen och tillkomsten av indikatorpapper har upprättandet av miljöindikatorer blivit mycket enklare, eftersom det nu inte var nödvändigt att ha färdiga flytande reagenser för någon fältforskning, som forskare och krimin altekniker fortfarande framgångsrikt använda. Så, lösningar ersattes av universella indikatorpapper, som, på grund av sitt breda spektrum av verkan, nästan helt eliminerade behovet av att använda andra syra-basindikatorer.
Sammansättningen av de impregnerade remsorna kan variera från tillverkare till tillverkare, så en ungefärlig lista över ingredienser kan vara följande:
- fenolftalein (0-3, 0 och 8, 2-11);
- (di)metylgul (2, 9–4, 0);
- metylorange (3, 1–4, 4);
- metylrött (4, 2–6, 2);
- bromtymolblått (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- tymolblått (8, 0–9, 6);
- cresolphtalein (8, 2–9, 8).
Förpackningen innehåller nödvändigtvis färgskalestandarder som gör att du kan bestämma mediets pH från 0 till 12 (cirka 14) med en noggrannhet på ett heltal.
Bland annat kan dessa föreningar användas tillsammans i vattenlösningar och vatten-alkohollösningar, vilket gör användningen av sådana blandningar mycket bekväm. Vissa av dessa ämnen kan dock vara dåligt lösliga i vatten, så det är nödvändigtvälj universellt organiskt lösningsmedel.
På grund av sina egenskaper har syra-basindikatorer funnit sin tillämpning inom många vetenskapsområden, och deras mångfald har gjort det möjligt att skapa universella blandningar som är känsliga för ett brett spektrum av pH-indikatorer.
