Tarp organinių medžiagų įvairovės yra ypatingų junginių, kuriems būdingas spalvos pasikeitimas įvairiose aplinkose. Prieš atsirandant šiuolaikiniams elektroniniams pH matuokliams, indikatoriai buvo nepakeičiami „įrankiai“nustatant aplinkos rūgščių-šarmų rodiklius ir toliau naudojami laboratorinėje praktikoje kaip analitinės chemijos pagalbinės medžiagos, taip pat nesant reikiamos įrangos..
Kam skirti rodikliai?
Iš pradžių šių junginių savybė keisti spalvą įvairiose terpėse buvo plačiai naudojama vizualiai nustatyti tirpale esančių medžiagų rūgščių-šarmų savybes, kurios padėjo nustatyti ne tik terpės pobūdį, bet ir nubrėžti. išvada apie susidariusius reakcijos produktus. Indikatorių tirpalai ir toliau naudojami laboratorinėje praktikoje, siekiant nustatyti medžiagų koncentraciją titruojant ir leidžia išmokti naudoti improvizuotus metodus, kai trūkstamodernūs pH matuokliai.
Tokių medžiagų yra kelios dešimtys, kurių kiekviena yra jautri gana siaurai sričiai: paprastai ji neviršija 3 balų informatyvumo skalėje. Dėl tokios chromoforų įvairovės ir mažo jų aktyvumo mokslininkams pavyko sukurti universalius rodiklius, plačiai naudojamus laboratorijos ir gamybos sąlygomis.
Dažniausiai naudojami pH indikatoriai
Pažymėtina, kad, be identifikavimo savybių, šie junginiai pasižymi geromis dažymo savybėmis, todėl juos galima naudoti audiniams dažyti tekstilės pramonėje. Iš daugybės chemijos spalvų indikatorių žinomiausi ir naudojami yra metiloranžinė (metiloranžinė) ir fenolftaleinas. Dauguma kitų chromoforų šiuo metu naudojami sumaišyti vienas su kitu arba specifinėms sintezėms ir reakcijoms.
Metilo oranžinė
Daugelis dažų pavadinti dėl pagrindinių spalvų neutralioje aplinkoje, o tai pasakytina ir apie šį chromoforą. Metilo oranžinė spalva yra azodažiklis, kurio sudėtyje yra N=N, kuris yra atsakingas už indikatoriaus spalvos perėjimą į raudoną rūgščioje aplinkoje, o į geltoną - šarminėje. Patys azo junginiai nėra stiprios bazės, tačiau elektronų donorų grupių buvimas (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 ir kiti) padidina vieno iš azoto atomų baziškumą,kuris tampa pajėgus prijungti vandenilio protonus pagal donoro-akceptoriaus principą. Todėl keičiant H+ jonų koncentracijas tirpale, galima pastebėti rūgščių-šarmų indikatoriaus spalvos pasikeitimą.
Daugiau apie metilo apelsino gaminimą
Gaukite metiloranžą reaguodami su sulfanilo rūgšties diazotizavimu C6H4(SO3H)NH2, po kurio seka derinys su dimetilanilinu C6H5N(CH3)2. Sulfanilo rūgštis ištirpinama natrio šarminiame tirpale, pridedant natrio nitrito NaNO 2, o po to atšaldomas ledu, kad sintezė būtų atlikta kuo artimesnėje 0 °C temperatūroje, ir pridedama druskos rūgšties HCl. Tada paruošiamas atskiras dimetilanilino tirpalas HCl, kuris atvėsus pilamas į pirmąjį tirpalą, gaunant dažus. Jis toliau šarminamas, o iš tirpalo nusėda tamsiai oranžiniai kristalai, kurie po kelių valandų nufiltruojami ir džiovinami vandens vonioje.
Fenolftaleinas
Šis chromoforas gavo savo pavadinimą pridėjus dviejų jo sintezėje dalyvaujančių reagentų pavadinimus. Indikatoriaus spalva išsiskiria dėl jo spalvos pasikeitimo šarminėje terpėje, įgyjant avietinį (raudonai violetinį, aviečių raudoną) atspalvį, kuris tampa bespalvis, kai tirpalas stipriai šarminamas. Fenolftaleinas gali būti įvairių formų, priklausomai nuo aplinkos pH, o stipriai rūgščioje aplinkoje jis yra oranžinės spalvos.
Šis chromoforas susidaro kondensuojantis fenoliui ir ftalio anhidridui, dalyvaujant cinko chloridui ZnCl2 arba koncentruotai sieros rūgščiai H2 SO 4. Kietos būsenos fenolftaleino molekulės yra bespalviai kristalai.
Anksčiau fenolftaleinas buvo aktyviai naudojamas kuriant vidurius laisvinančius vaistus, tačiau pamažu jo naudojimas gerokai sumažėjo dėl nusistovėjusių kumuliacinių savybių.
Litmusas
Šis indikatorius buvo vienas iš pirmųjų reagentų, naudojamų ant kietos terpės. Lakmusas yra sudėtingas natūralių junginių mišinys, gaunamas iš tam tikrų rūšių kerpių. Jis naudojamas ne tik kaip dažiklis, bet ir kaip priemonė nustatyti terpės pH. Tai vienas pirmųjų rodiklių, kurį žmogus pradėjo naudoti chemijos praktikoje: jis naudojamas vandeninių tirpalų arba juo impregnuotų filtravimo popieriaus juostelių pavidalu. Kietas lakmusas yra tamsūs milteliai su lengvu amoniako kvapu. Ištirpinus gryname vandenyje, indikatoriaus spalva tampa purpurinė, o parūgštinta – raudona. Šarminėje terpėje lakmusas pasidaro mėlynas, todėl jį galima naudoti kaip universalų indikatorių bendram terpės indikatoriui nustatyti.
Neįmanoma tiksliai nustatyti reakcijos, atsirandančios, kai pH keičiasi lakmuso komponentų struktūrose, mechanizmo ir pobūdžio, nes joje gali būti iki 15 skirtingų junginių, kai kurie iš jųjie gali būti neatskiriamos veikliosios medžiagos, o tai apsunkina individualius jų cheminių ir fizinių savybių tyrimus.
Universalus indikatorinis popierius
Tobulėjant mokslui ir atsirandant indikatoriniams dokumentams, aplinkos rodiklių nustatymas tapo daug paprastesnis, nes dabar jokiems lauko tyrimams nebereikėjo turėti paruoštų skystųjų reagentų, kuriuos mokslininkai ir kriminalistai vis dar sėkmingai naudojasi. Taigi sprendimai buvo pakeisti universaliais indikatoriniais popieriais, kurie dėl plataus veikimo spektro beveik visiškai pašalino poreikį naudoti kitus rūgščių-šarmų indikatorius.
Įmirkytų juostelių sudėtis gali skirtis priklausomai nuo gamintojo, todėl apytikslis ingredientų sąrašas gali būti toks:
- fenolftaleinas (0–3, 0 ir 8, 2–11);
- (di)metilo geltona (2, 9–4, 0);
- metiloranžinė (3, 1–4, 4);
- metilraudona (4, 2–6, 2);
- bromotimolio mėlyna (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftaleinas (7, 3–8, 7);
- timolio mėlyna (8, 0–9, 6);
- krezolftaleinas (8, 2–9, 8).
Pakuotėje būtinai yra spalvų skalės standartai, leidžiantys nustatyti terpės pH nuo 0 iki 12 (apie 14) vieno sveikojo skaičiaus tikslumu.
Be kitų dalykų, šie junginiai gali būti naudojami kartu vandeniniuose ir vandens-alkoholio tirpaluose, todėl tokius mišinius naudoti labai patogu. Tačiau kai kurios iš šių medžiagų gali blogai tirpti vandenyje, todėl tai būtinapasirinkite universalų organinį tirpiklį.
Dėl savo savybių rūgščių-šarmų indikatoriai buvo pritaikyti daugelyje mokslo sričių, o jų įvairovė leido sukurti universalius mišinius, jautrius įvairiems pH rodikliams.
