Сред разнообразието от органични вещества има специални съединения, които се характеризират с промяна на цвета в различни среди. Преди появата на съвременни електронни pH-метри, индикаторите бяха незаменими „инструменти“за определяне на киселинно-основните показатели на околната среда и продължават да се използват в лабораторната практика като помощни вещества в аналитичната химия, а също и при липса на необходимото оборудване.
За какво са индикаторите?
Първоначално свойството на тези съединения да променят цвета си в различни среди беше широко използвано за визуално определяне на киселинно-основните свойства на веществата в разтвор, което помогна да се определи не само природата на средата, но и да се изчертае заключение за получените реакционни продукти. Индикаторните разтвори продължават да се използват в лабораторната практика за определяне на концентрацията на вещества чрез титруване и ви позволяват да научите как да използвате импровизирани методи при липса намодерни pH метри.
Има няколко десетки такива вещества, всяко от които е чувствително към доста тясна област: обикновено не надвишава 3 точки по скалата за информативност. Благодарение на такова разнообразие от хромофори и ниската им активност помежду си, учените успяха да създадат универсални индикатори, които се използват широко в лабораторни и производствени условия.
Най-използвани pH индикатори
Заслужава да се отбележи, че в допълнение към свойството за идентификация, тези съединения имат добра способност за боядисване, което им позволява да се използват за боядисване на тъкани в текстилната индустрия. От големия брой цветни индикатори в химията, най-известните и използвани са метилоранж (метилоранж) и фенолфталеин. Повечето други хромофори в момента се използват смесени един с друг или за специфични синтези и реакции.
Метил портокал
Много багрила са кръстени заради основните си цветове в неутрална среда, което важи и за този хромофор. Метил оранжевото е азо багрило, което има групировка - N=N - в състава си, която е отговорна за преминаването на цвета на индикатора в червено в кисела среда и в жълто в алкална. Азосъединенията сами по себе си не са силни основи, но наличието на групи донори на електрони (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 и други) увеличава основността на един от азотните атоми,който става способен да свързва водородни протони според принципа донор-акцептор. Следователно, когато се променят концентрациите на йони H+ в разтвора, може да се наблюдава промяна в цвета на киселинно-алкалния индикатор.
Още за приготвянето на метил портокал
Получаване на метилово оранжево чрез реакция с диазотиране на сулфанилова киселина C6H4(SO3H)NH2 последвано от комбинация с диметиланилин C6H5N(CH3)2. Сулфаниловата киселина се разтваря в натриев алкален разтвор чрез добавяне на натриев нитрит NaNO 2и след това се охлажда с лед за извършване на синтеза при температури, възможно най-близки до 0°C, и се добавя солна киселина HCl. След това се приготвя отделен разтвор на диметиланилин в HCl, който се излива в първия разтвор при охлаждане, като се получава багрило. По-нататък се алкализира и от разтвора се утаяват тъмно оранжеви кристали, които след няколко часа се филтруват и се сушат на водна баня.
Фенолфталеин
Този хромофор получи името си от добавянето на имената на двата реагента, участващи в неговия синтез. Цветът на индикатора се отличава с промяната му в цвета в алкална среда с придобиване на малинов (червено-виолетов, малиново-червен) оттенък, който става безцветен, когато разтворът е силно алкализиран. Фенолфталеинът може да приеме няколко форми в зависимост от pH на околната среда, а в силно кисела среда има оранжев цвят.
Този хромофор се получава чрез кондензация на фенол и фталов анхидрид в присъствието на цинков хлорид ZnCl2 или концентрирана сярна киселина H2 SO 4. В твърдо състояние молекулите на фенолфталеина са безцветни кристали.
Преди това фенолфталеинът се използваше активно при създаването на лаксативи, но постепенно употребата му беше значително намалена поради установените кумулативни свойства.
Лакмус
Този индикатор е един от първите реагенти, използвани върху твърди среди. Лакмусът е сложна смес от естествени съединения, която се получава от определени видове лишеи. Използва се не само като оцветител, но и като средство за определяне на pH на средата. Това е един от първите индикатори, които започнаха да се използват от човека в химическата практика: използва се под формата на водни разтвори или ленти от филтърна хартия, импрегнирани с нея. Лакмусът в твърдо състояние е тъмен прах с лек мирис на амоняк. При разтваряне в чиста вода цветът на индикатора става лилав, а при подкиселяване става червен. В алкална среда лакмусът става син, което го прави възможно да се използва като универсален индикатор за общото определяне на индикатора на средата.
Не е възможно точно да се установи механизмът и естеството на реакцията, която възниква при промяна на pH в структурите на лакмусовите компоненти, тъй като може да включва до 15 различни съединения, някои от коитоте могат да бъдат неразделни активни съставки, което усложнява индивидуалните им изследвания на химични и физични свойства.
Универсална индикаторна хартия
С развитието на науката и появата на индикаторни документи, установяването на екологични индикатори стана много по-лесно, тъй като сега не беше необходимо да има готови течни реагенти за каквито и да било теренни изследвания, които учените и криминалистите все още се използва успешно. Така разтворите бяха заменени с универсални индикаторни хартии, които поради широкия си спектър на действие почти напълно елиминираха необходимостта от използване на други киселинно-основни индикатори.
Съставът на импрегнираните ленти може да варира от производител до производител, така че приблизителен списък на съставките може да бъде както следва:
- фенолфталеин (0-3, 0 и 8, 2-11);
- (ди)метил жълто (2, 9–4, 0);
- метилоранж (3, 1–4, 4);
- метилово червено (4, 2–6, 2);
- бромотимол синьо (6, 0–7, 8);
- α‒нафтолфталеин (7, 3–8, 7);
- тимолово синьо (8, 0–9, 6);
- крезолфталеин (8, 2–9, 8).
Опаковката задължително съдържа стандарти за цветова скала, които ви позволяват да определите pH на средата от 0 до 12 (около 14) с точност до едно цяло число.
Наред с други неща, тези съединения могат да се използват заедно във водни и водно-алкохолни разтвори, което прави използването на такива смеси много удобно. Някои от тези вещества обаче може да са слабо разтворими във вода, така че е необходимоизберете универсален органичен разтворител.
Поради своите свойства, киселинно-алкалните индикатори са намерили своето приложение в много области на науката и тяхното разнообразие направи възможно създаването на универсални смеси, които са чувствителни към широк спектър от pH индикатори.
