Među raznolikošću organskih tvari postoje posebni spojevi koje karakteriziraju promjene boje u različitim sredinama. Prije pojave modernih elektroničkih pH mjerača, indikatori su bili nezamjenjivi "alati" za određivanje kiselinsko-baznih pokazatelja okoliša, a i dalje se koriste u laboratorijskoj praksi kao pomoćne tvari u analitičkoj kemiji, a također i u nedostatku potrebne opreme..
Čemu služe pokazatelji?
U početku se svojstvo ovih spojeva da mijenjaju boju u različitim medijima naširoko koristilo za vizualno određivanje kiselinsko-baznih svojstava tvari u otopini, što je pomoglo u određivanju ne samo prirode medija, već i crtanja zaključak o nastalim produktima reakcije. Otopine indikatora i dalje se koriste u laboratorijskoj praksi za određivanje koncentracije tvari titracijom i omogućuju vam da naučite kako koristiti improvizirane metode za nedostatakmoderni pH metri.
Postoji nekoliko desetaka takvih tvari, od kojih je svaka osjetljiva na prilično usko područje: obično ne prelazi 3 boda na ljestvici informativnosti. Zahvaljujući takvoj raznolikosti kromofora i njihovoj niskoj aktivnosti među sobom, znanstvenici su uspjeli stvoriti univerzalne indikatore koji se široko koriste u laboratorijskim i proizvodnim uvjetima.
Najčešće korišteni pH indikatori
Vrijedi napomenuti da osim svojstva identifikacije, ovi spojevi imaju dobru sposobnost bojenja, što im omogućuje da se koriste za bojenje tkanina u tekstilnoj industriji. Od velikog broja indikatora boja u kemiji, najpoznatiji i korišteni su metilnaranča (metilnaranča) i fenolftalein. Većina drugih kromofora trenutno se koristi pomiješana jedni s drugima, ili za specifične sinteze i reakcije.
Metilnaranča
Mnoge boje su nazvane po svojim primarnim bojama u neutralnom okruženju, što vrijedi i za ovaj kromofor. Metilnaranča je azo boja koja u svom sastavu ima skupinu - N=N - koja je odgovorna za prijelaz boje indikatora u crvenu u kiseloj sredini i žutu u alkalnoj. Azo spojevi sami po sebi nisu jake baze, međutim, prisutnost grupa donora elektrona (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 i drugi) povećava bazičnost jednog od atoma dušika,koji postaje sposoban vezati vodikove protone prema principu donor-akceptor. Stoga, pri promjeni koncentracija H+ iona u otopini, može se uočiti promjena boje acido-baznog indikatora.
Više o pravljenju metil naranče
Dobijte metil naranču reakcijom s diazotizacijom sulfanilne kiseline C6H4(SO3H)NH2 nakon čega slijedi kombinacija s dimetilanilinom C6H5N(CH3)2. Sulfanilna kiselina se otopi u otopini natrijeve alkalije dodavanjem natrijevog nitrita NaNO 2, a zatim se ohladi ledom da se izvede sinteza na temperaturama što je bliže 0°C i doda se klorovodična kiselina HCl. Zatim se priprema zasebna otopina dimetilanilina u HCl, koja se nakon hlađenja ulije u prvu otopinu, čime se dobije boja. Dalje se alkalizira, a iz otopine se talože tamnonarančasti kristali koji se nakon nekoliko sati odfiltriraju i osuše u vodenoj kupelji.
Fenolftalein
Ovaj kromofor je dobio ime po dodavanju imena dvaju reagensa uključenih u njegovu sintezu. Boja indikatora je značajna po promjeni boje u alkalnom mediju s stjecanjem malinaste (crveno-ljubičaste, malinasto-crvene) nijanse, koja postaje bezbojna kada se otopina jako alkalizira. Fenolftalein može imati nekoliko oblika ovisno o pH okoliša, a u jako kiselim sredinama ima narančastu boju.
Ovaj kromofor nastaje kondenzacijom fenola i ftalnog anhidrida u prisutnosti cink klorida ZnCl2 ili koncentrirane sumporne kiseline H2 SO 4. U čvrstom stanju, molekule fenolftaleina su bezbojni kristali.
Prije se fenolftalein aktivno koristio u stvaranju laksativa, ali je postupno njegova upotreba značajno smanjena zbog utvrđenih kumulativnih svojstava.
Lakmus
Ovaj indikator je bio jedan od prvih reagensa korištenih na čvrstim medijima. Lakmus je složena mješavina prirodnih spojeva koja se dobiva iz određenih vrsta lišajeva. Koristi se ne samo kao sredstvo za bojenje, već i kao sredstvo za određivanje pH medija. Ovo je jedan od prvih pokazatelja koji je čovjek počeo koristiti u kemijskoj praksi: koristi se u obliku vodenih otopina ili traka filter papira impregniranog njime. Lakmus u čvrstom stanju je tamni prah s blagim mirisom amonijaka. Kada se otopi u čistoj vodi, boja indikatora postaje ljubičasta, a kada se zakiseli, postaje crvena. U alkalnom mediju lakmus postaje plav, što ga omogućuje korištenje kao univerzalni indikator za opće određivanje indikatora medija.
Nije moguće točno utvrditi mehanizam i prirodu reakcije koja se javlja kada se pH mijenja u strukturama lakmusovih komponenti, budući da može uključivati do 15 različitih spojeva, od kojih nekioni mogu biti neodvojivi aktivni sastojci, što komplicira njihova pojedinačna istraživanja kemijskih i fizikalnih svojstava.
Univerzalni indikatorski papir
Razvojom znanosti i pojavom indikatorskih radova, uspostavljanje indikatora okoliša postalo je puno jednostavnije, jer sada nije bilo potrebno imati gotove tekuće reagense za bilo kakva terenska istraživanja, što znanstvenici i forenzičari još uvijek uspješno koristi. Dakle, rješenja su zamijenjena univerzalnim indikatorskim papirima, koji su zbog svog širokog spektra djelovanja gotovo u potpunosti eliminirali potrebu za korištenjem drugih acidobaznih indikatora.
Sastav impregniranih traka može se razlikovati od proizvođača do proizvođača, tako da približni popis sastojaka može biti sljedeći:
- fenolftalein (0-3, 0 i 8, 2-11);
- (di)metil žuta (2, 9–4, 0);
- metilnaranča (3, 1–4, 4);
- metil crveno (4, 2–6, 2);
- bromotimol plava (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- timol plava (8, 0–9, 6);
- krezolftalein (8, 2–9, 8).
Pakiranje nužno sadrži standarde za ljestvicu boja koji vam omogućuju da odredite pH medija od 0 do 12 (oko 14) s točnošću od jednog cijelog broja.
Između ostalog, ovi spojevi se mogu koristiti zajedno u vodenim i vodeno-alkoholnim otopinama, što čini korištenje ovakvih smjesa vrlo povoljnim. Međutim, neke od tih tvari mogu biti slabo topive u vodi, pa je potrebnoodaberite univerzalno organsko otapalo.
Zbog svojih svojstava kiselo-bazni indikatori našli su svoju primjenu u mnogim područjima znanosti, a njihova raznolikost je omogućila stvaranje univerzalnih smjesa koje su osjetljive na širok raspon pH indikatora.
