Universalus indikatorius neutralioje aplinkoje. Spalvų indikatoriai
Vandenilio jonų koncentracijai (tiksliau, aktyvumui) (ir atitinkamai hidroksido jonų koncentracijai) nustatyti yra įvairių metodų. Vienas iš paprasčiausių (kolorimetrinis) yra pagrįstas naudojimu rūgščių-šarmų rodikliai. Daugelis organinių rūgščių ir bazių, kurios keičia spalvą tam tikrame siaurame pH verčių diapazone, gali būti tokie rodikliai.
Indikatoriai yra silpnos rūgštys arba bazės, kurios turi skirtingas spalvas nedisocijuotomis ir disocijuotomis (joninėmis) formomis.
Pavyzdys.
1.Fenolftaleinas yra rūgštis, kuri yra bespalvė molekulinės formos (HJnd), kai pH8,1. Fenolftaleino anijonai (Jnd -), kai pH 9,6, turi raudonai violetinę spalvą:
H Jnd H + + Jnd -
Bespalvis raudonai violetinis
pH8,1 pH9,6
Sumažėjus H + jonų koncentracijai ir padidėjus OH - jonų koncentracijai, fenolftaleino molekulinė forma tampa anijonine dėl vandenilio jono abstrahavimo iš molekulių ir jo prisijungimo su hidroksido jonu į vandenį. Todėl esant pH9,6, tirpalas, esant fenolftaleinui, įgauna raudonai violetinę spalvą. Priešingai, rūgštiniuose tirpaluose, kurių pH8,1, pusiausvyra pasislenka link indikatoriaus molekulinės formos, kuri neturi spalvos.
2.Metilo apelsinas yra silpna bazė JndOH , kuri molekulinėje formoje esant pH 4.4 turi geltona. Jnd + katijonai, kai pH 3,0 nuspalvina tirpalą raudonai:
JndOH Jnd + +OH -
geltona raudona
pH4,4 pH3,0
Rūgštinė forma indikatorius yra forma, kuri vyrauja rūgštiniuose tirpaluose, ir pagrindinis figūra – ta, kuri egzistuoja pagrindiniuose (šarminiuose) tirpaluose. Tam tikrame tirpalo pH verčių diapazone tam tikras kiekis abiejų indikatoriaus formų vienu metu gali būti pusiausvyroje, dėl to atsiranda pereinamoji indikatoriaus spalva - tai spalvos perėjimo pH intervalas. rodiklio, arba tiesiog indikatoriaus perėjimo intervalas.
1 lentelėje parodyti kai kurių dažniausiai naudojamų rodiklių perėjimo intervalai.
1 lentelė
Rūgščių-šarmų rodikliai
Rodiklis |
pH vertė |
|||||||||||||
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
||||||||||||||
Timolio mėlyna | ||||||||||||||
Metilo oranžinė |
geltonai oranžinė |
|||||||||||||
Bromfenolio mėlyna | ||||||||||||||
Alizarinas raudonas |
violetinė |
|||||||||||||
Metilo raudona | ||||||||||||||
Fenolio raudona | ||||||||||||||
Fenolftaleinas |
bespalvis |
raudona (rožinė) |
||||||||||||
Alizarinas geltonas |
šviesiai geltona |
geltonai rudos spalvos |
||||||||||||
Indigo karminas |
11,6-14,0 14 - geltona |
Norint greitai nustatyti pH, taip pat patogu naudoti universalų indikatoriaus tirpalą, kuris yra įvairių indikatorių mišinys ir turi didelį pereinamąjį intervalą (pH reikšmės nuo 1 iki 10). Remiantis universaliu indikatoriumi, pramonė gamina specialias popierines juostas, skirtas tirpalų pH nustatyti lyginant su specialia skale, skirta jų spalvos pasikeitimui veikiant tiriamajam tirpalui.
Kolorimetriniu metodu pH tiksliai nustatyti naudojami standartiniai buferiniai tirpalai, kurių pH reikšmė tiksliai žinoma ir pastovi.
Buferiai yra silpnų rūgščių arba bazių mišiniai su jų druskomis. Tokie mišiniai išlaiko tam tikrą pH vertę tiek skiedžiant, tiek dedant nedidelius stiprių rūgščių ar šarmų kiekius.
Indikatorių spalvos pasikeitimas priklausomai nuo pH
Rūgščių-šarmų indikatoriai – tai junginiai, kurių spalva kinta priklausomai nuo terpės rūgštingumo.
Pavyzdžiui, rūgštinėje aplinkoje lakmusas yra raudonas, o šarminėje – mėlynas. Ši savybė gali būti naudojama norint greitai įvertinti tirpalų pH.
Rūgščių-šarmų rodikliai plačiai naudojami chemijoje. Pavyzdžiui, žinoma, kad rūgštinėje ir šarminėje aplinkoje daugelis reakcijų vyksta skirtingai. Reguliuodami pH, galite pakeisti reakcijos kryptį. Rodikliai gali būti naudojami ne tik kokybiniam, bet ir kiekybiniam rūgšties kiekio tirpale įvertinimui (rūgšties-šarmų titravimo metodas).
Rodiklių naudojimas neapsiriboja „gryna“ chemija. Aplinkos rūgštingumas turi būti kontroliuojamas daugelyje gamybos procesų, vertinant maisto produktų kokybę, medicinoje ir kt.
IN 1 lentelė nurodomi „populiariausi“ rodikliai ir pažymima jų spalva neutralioje, rūgštinėje ir šarminėje terpėje.
1 lentelė
Metilo oranžinė
Fenolftaleinas
Tiesą sakant, kiekvienas indikatorius pasižymi savo pH intervalu, kuriame įvyksta spalvos pasikeitimas (perėjimo intervalas). Spalvos pasikeitimas atsiranda dėl vienos indikatoriaus formos (molekulinės) transformacijos į kitą (joninę). Mažėjant terpės rūgštingumui (didėjant pH), joninės formos koncentracija didėja, o molekulinė – mažėja. 2 lentelėje išvardyti kai kurie rūgščių-šarmų rodikliai ir juos atitinkantys perėjimo intervalai.
2 lentelėRūgščių-šarmų indikatoriai (kitaip vadinami indikatoriais) – tai medžiagos, kurios keičia savo spalvą, priklausomai nuo aplinkos, kurioje jie yra Panagrinėkime indikatorių, kuris yra silpna rūgštis, turinti formulę bendras vaizdas Ištirpinus vandenyje, tarp šios silpnos rūgšties ir jos konjuguotos bazės susidaro tokia pusiausvyra:
Rūgštis, kurios spalva pastebimai skiriasi nuo jos konjuguotos bazės spalvos, naudojama kaip indikatorius. Esant mažoms vertėms, jonų koncentracija tirpale yra didelė, todėl pusiausvyros padėtis pasislenka į kairę. Esant tokioms sąlygoms, pusiausvyros tirpalas turi A spalvą
Ryžiai. 8.1. Fenolftaleinas.
pH vertės, koncentracija tirpale yra maža, todėl pusiausvyros padėtis pasislenka į dešinę, o tai reiškia, kad pusiausvyros tirpalas turi B spalvą.
Indikatoriaus vandeniniame tirpale, kurio pusiausvyra nustatoma tokio tipo, pavyzdys yra fenolftaleinas (8.1 pav.). Fenolftaleinas yra bespalvė silpna rūgštis, kuri, ištirpusi vandenyje, sudaro rausvos spalvos anijonus. Rūgščioje aplinkoje pusiausvyra tarp rūgšties ir jos anijono pasislenka į kairę. Anijonų koncentracija tokia maža, kad jų rausva spalva nematoma. Tačiau šarminėje (bazinėje) aplinkoje pusiausvyra pasislenka į dešinę ir anijonų koncentracija tampa pakankama, kad būtų galima nustatyti jų rausvą spalvą.
Jei rodiklio pusiausvyrai vandeniniame tirpale pritaikome masės veikimo dėsnį, tai bendruoju atveju indikatoriui, kuris yra silpna rūgštis, gauname tokią pusiausvyros konstantos išraišką:
Reikšmė vadinama indikatoriaus disociacijos konstanta.
Indikatoriaus spalva keičiasi nuo A iki B tam tikrame spalvų perėjimo taške. Šiuo atveju
Todėl iš (5) lygties
Rodoma tirpalo pH reikšmė indikatoriaus spalvos perėjimo taške. Taigi, tai reiškia pH vertę, kai pusė indikatoriaus yra rūgšties pavidalu, o pusė – konjuguotos bazės pavidalu.
Indikatoriaus spalvų pokyčių diapazonas
Esant mažoms vertėms, indikatorius, kuris yra silpna rūgštis, beveik visiškai yra formoje, todėl tirpale vyrauja šios formos spalva. Jai didėjant, formai būdingos spalvos A intensyvumas mažėja, o (4) lygtimi aprašyta pusiausvyra pasislenka į dešinę. Taigi, formai būdingos spalvos B intensyvumas didėja. Stebėtas spalvos pasikeitimas iš A į B iš tikrųjų vyksta tam tikruose verčių diapazonuose
8.5 lentelė. Rodikliai
mano spalvos pasikeitimas vyksta siaurame reikšmių diapazone. Daugumos rodiklių šis diapazonas yra reikšmės ribose (8.5 lentelė).
Universalus indikatorius – tai indikatorių mišinys, suteikiantis laipsnišką spalvos pasikeitimą įvairiuose pokyčiuose
Rūgščių-šarmų titravimas
Rūgščių ir šarmų titravimas yra eksperimentinis metodas, skirtas nustatyti rūgšties arba bazės koncentraciją, daugiausia naudojamas kiekybiniam tyrimui. cheminė analizė. Paprastai žinomos koncentracijos rūgštis palaipsniui pridedama iš biuretės į kūginėje kolboje esantį nežinomos koncentracijos šarminį tirpalą. Titravimo lygiavertiškumo taškas pasiekiamas, kai į bazę įdedama tiksliai stechiometrinis rūgšties kiekis. Šiuo metu visi šarmai buvo neutralizuoti, o tirpale nėra nei rūgšties, nei bazės pertekliaus. Tirpalas susideda tik iš druskos ir vandens. Pavyzdžiui, pridedant druskos rūgšties esant natrio hidroksido tirpalo koncentracijai su koncentracija, titravimo lygiavertiškumo taškas pasiekiamas tuo momentu, kai į tirpalą įpilama tiksliai druskos rūgšties. Tai išplaukia iš stechiometrinės lygties
Atliekant rūgščių ir šarmų titravimą, lygiavertiškumo taškui nustatyti dažnai naudojami rodikliai. Tačiau lygiavertiškumo tašką galima nustatyti ir potenciometriniu būdu, naudojant -metrą arba konduktometrinius metodus (žr. 10 skyrių).
Tarkime, kad titravimas atliekamas į rūgštį pridedant bazės. Jei nubraižysite tirpalo pokytį didėjant pridėtos bazės tūriui, tada priklausomai nuo to, ar rūgštis ir bazė yra stiprios ar silpnos, gausite keturių tipų kreives. Šios keturių tipų titravimo kreivės parodytos Fig. 8.2. Reikėtų pažymėti, kad pasiekus lygiavertiškumo tašką, būdingas staigus padidėjimas. Vienintelė išimtis šiuo atžvilgiu yra silpnos rūgšties titravimas su silpna baze. Jei už
Norint nustatyti rūgščių-šarmų titravimo lygiavertiškumo tašką, reikia naudoti indikatorių, kuris turi būti parinktas taip, kad pH diapazonas, kuriame pasikeičia spalva, patektų į vertikalią titravimo kreivės dalį. Tai užtikrina staigų indikatoriaus spalvos pokytį tuo metu, kai pasiekiamas titravimo lygiavertiškumo taškas.
Stiprios rūgšties titravimas stipria baze. Pavyzdžiui,
Vertikali šio titravimo kreivės dalis patenka į pH pokyčių diapazoną nuo 4 iki 10. Vadinasi, titravimo lygiavertiškumo taške, į rūgštį įlašinus dar vieną lašą bazės, pH iš karto padidėja 6 vienetais. Tai reiškia, kad tokiam titravimui galite naudoti indikatorius, kurių spalvų diapazonas yra tarp pH 4 ir 10. Tokių indikatorių pavyzdžiai yra metilo raudonasis dažiklis ir fenolftaleinas. Atkreipkite dėmesį, kad jei metiloranžinė spalva naudojama kaip stiprios rūgšties su stipria baze titravimo indikatorius, spalvos pokytis nėra toks dramatiškas.
Stiprios rūgšties titravimas su silpna baze. Pavyzdžiui,
Vertikali šio titravimo kreivės dalis patenka į pH pokyčių diapazoną nuo 4 iki 8. Patogūs jo indikatoriai yra metilo raudonasis arba
bromtimolio mėlynasis, bet ne fenolftaleinas, nes jo spalvos pokyčių diapazonas patenka į plokščiąją titravimo kreivės dalį.
Silpnos rūgšties titravimas stipria baze. Pavyzdžiui,
Vertikali šios titravimo kreivės dalis patenka į pH intervalą nuo 6,5 iki 11. Vadinasi, fenolio raudonasis arba fenolftaleinas yra patogūs jos rodikliai. Indikatoriai, kurių spalvų diapazonas mažesnis nei 6 pH, pvz., metilo oranžinis, šiam titravimui netinka.
Ryžiai. 8.2. 25,00 cm3 rūgšties, kurios koncentracija 0,10 mol/dm3, titravimo kreivės su baze, kurios koncentracija 0,10 mol/dm3: a - stiprios rūgšties titravimas stipria baze; b - stiprios rūgšties titravimas silpna baze; c - silpnos rūgšties titravimas stipria baze; d - silpnos rūgšties titravimas silpna baze. I-fenolftaleinas, II-metilo apelsinas.
kadangi jų spalvų pokyčių diapazonas patenka į plokščiąją titravimo kreivės dalį ir todėl neleidžia tiksliai nustatyti lygiavertiškumo taško.
Silpnos rūgšties titronavimas silpna baze. Pavyzdžiui,
Šio tipo titravimui būdingas staigus pH pokyčio nebuvimas, kai pasiekiamas ekvivalentiškumo taškas. pH pokyčiai vyksta sklandžiai visame priimtų verčių diapazone. Todėl tokio tipo titravimui indikatoriaus pasirinkti neįmanoma.
Taigi pakartokime
1. Stiprus elektrolitas, ištirpęs arba išlydytas, visiškai jonizuojasi.
2. Silpnas elektrolitas, ištirpęs arba išsilydęs, tik iš dalies disocijuoja į jonus.
3. Ostvaldo skiedimo dėsnis sieja elektrolito disociacijos konstantą su jo disociacijos laipsniu a ir koncentracija c:
4. Pagal Bronstedo-Lowry teoriją rūgštis yra medžiaga, kuri dovanoja (dovanoja) protonus, o bazė – tai medžiaga, kuri priima (prideda) protonus.
5. Stipri rūgštis turi silpną konjuguotą bazę.
6. Silpna rūgštis turi stiprią konjuguotą bazę.
7. Amfoterinė medžiaga galintis reaguoti ir kaip rūgštis, ir kaip bazė.
8. Lewiso rūgštis yra medžiaga, galinti priimti elektronų porą, kurią suteikia bazė.
9. Lewiso bazė yra medžiaga, turinti vienišą elektronų porą.
10. kur yra rūgšties disociacijos konstanta.
11. , kur yra pagrindo disociacijos konstanta.
12. , kur yra joninis vandens produktas.
16. Indikatoriaus, kuris yra silpna rūgštis, vandeniniame tirpale pusiausvyra nustatoma pagal lygtį
17. Rūgščių ir šarmų titravimo lygiavertiškumo taškas pasiekiamas, kai į rūgštį pridedamas stechiometrinis bazės kiekis.
18. Vaizdo indikatoriaus spalvų pokyčių diapazonas turi patekti į vertikalią titravimo kreivės dalį.
RODIKLIAI(iš lotynų kalbos indikatorius - rodyklė) - medžiagos, leidžiančios stebėti aplinkos sudėtį ar srautą cheminė reakcija. Vieni iš labiausiai paplitusių yra rūgščių-šarmų indikatoriai, kurie keičia spalvą priklausomai nuo tirpalo rūgštingumo. Taip atsitinka todėl, kad rūgštinėje ir šarminėje aplinkoje indikatorių molekulės turi skirtingą struktūrą. Pavyzdys yra bendras indikatorius fenolftaleinas, kuris anksčiau taip pat buvo naudojamas kaip vidurius laisvinantis vaistas pavadinimu purgen. Rūgščioje aplinkoje šis junginys yra nedisocijuotų molekulių pavidalo, o tirpalas yra bespalvis, o šarminėje aplinkoje - viengubo krūvio anijonų pavidalu, o tirpalas yra tamsiai raudonos spalvos ( cm. ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA. ELEKTROLITAI). Tačiau labai šarminėje aplinkoje fenolftaleinas vėl pasikeičia! Taip atsitinka dėl to, kad susidaro kita bespalvė indikatoriaus forma - trigubai įkrauto anijono pavidalu. Galiausiai koncentruotoje sieros rūgštyje vėl atsiranda raudona spalva, nors ir ne tokia intensyvi. Jo kaltininkas yra fenolftaleino katijonas. Tai mažai žinomas faktas gali sukelti klaidą nustatant aplinkos reakciją.
Rūgščių-šarmų rodikliai yra labai įvairūs; daugelis jų yra lengvai prieinami, todėl žinomi šimtmečius. Tai spalvotų gėlių, uogų ir vaisių nuovirai arba ekstraktai. Taigi vilkdalgių, našlaičių, tulpių, mėlynių, gervuogių, aviečių, juodųjų serbentų, raudonųjų kopūstų, burokėlių ir kitų augalų nuoviras rūgščioje aplinkoje parausta, o šarminėje – žaliai mėlynai. Tai nesunku pastebėti, jei keptuvę su barščių likučiais išplaunate muiluotu (t. y. šarminiu) vandeniu. Naudodami rūgštinį tirpalą (actą) ir šarminį tirpalą (kepimo soda, o dar geriau – skalbimo soda), taip pat galite padaryti raudonos arba mėlynos spalvos užrašus ant įvairių spalvų žiedlapių.
Įprasta arbata taip pat yra rodiklis. Įlašinus citrinos sulčių į stiprios arbatos stiklinę arba ištirpinus kelis citrinos rūgšties kristalus, arbata iš karto taps šviesesnė. Jei arbatoje ištirpinsite soda, tirpalas patamsės (žinoma, tokios arbatos gerti nereikėtų). Arbata iš gėlių („hibiscus“) išgauna daug ryškesnių spalvų.
Bene seniausias rūgščių-šarmų indikatorius yra lakmusas. Jau 1640 m. botanikai aprašė heliotropą (Heliotropium turnesole) – kvapnų augalą tamsiai violetiniais žiedais, iš kurių buvo išskirta dažanti medžiaga. Šis dažiklis kartu su violetinių sultimis chemikų buvo plačiai naudojamas kaip indikatorius, kuris rūgštinėje aplinkoje buvo raudonas, o šarminėje – mėlynas. Apie tai galite perskaityti garsaus XVII amžiaus fiziko ir chemiko Roberto Boyle'o darbuose. Iš pradžių mineraliniai vandenys buvo tiriami naudojant naują indikatorių, o maždaug nuo 1670 metų pradėtas naudoti cheminiams eksperimentams. „Kai tik pridedu nežymiai mažą rūgšties kiekį“, – apie „turnezolį“ rašė prancūzų chemikas Pierre'as Paume'as 1694 m., „Jis pasidaro raudonas, taigi, jei kas nori sužinoti, ar kame yra rūgšties, ją galima panaudoti 1704 m. vokiečių mokslininkas M. Valentinas pavadino šį dažą lakmusu, išskyrus prancūzų kalbą , „heliotropas“ tas pats, tik graikiškai Netrukus paaiškėjo, kad lakmuso galima gauti iš pigesnių žaliavų, pavyzdžiui, iš tam tikrų rūšių kerpių.
Deja, beveik visi natūralūs rodikliai turi rimtą trūkumą: jų nuovirai gana greitai genda – rūgsta arba supelija (alkoholiniai tirpalai stabilesni). Kitas trūkumas – per platus spalvų keitimo intervalas. Šiuo atveju sunku arba neįmanoma atskirti, pavyzdžiui, neutralią terpę nuo silpnai rūgštinės arba silpnai šarminę nuo stipriai šarminės. Todėl chemijos laboratorijose naudojami sintetiniai indikatoriai, kurie staigiai pakeičia spalvą gana siaurose pH ribose. Yra žinoma daug tokių rodiklių, ir kiekvienas iš jų turi savo taikymo sritį. Pavyzdžiui, metilo violetinė spalva keičia spalvą iš geltonos į žalią, kai pH yra 0,13–0,5; metiloranžinė – nuo raudonos (pH< 3,1) до оранжево-желтой (рН 4); бромтимоловый синий – от желтой (рН < 6,0) до сине-фиолетовой (рН 7,0); фенолфталеин – от бесцветной (рН < 8,2) до малиновой (рН 10); тринитробензол – от бесцветной (pH < 12,2) до оранжевой (рН 14,0).
Laboratorijose dažnai naudojami universalūs indikatoriai – kelių atskirų indikatorių mišinys, parinktas taip, kad jų tirpalas pakaitomis keistų spalvą, pereinantis per visas vaivorykštės spalvas, kai tirpalo rūgštingumas kinta plačiame pH diapazone (pavyzdžiui, nuo 1 iki 11). ). Popieriaus juostelės dažnai impregnuojamos universalaus indikatoriaus tirpalu, kuris leidžia greitai (nors ir ne itin tiksliai) nustatyti analizuojamo tirpalo pH, lyginant tirpale įmirkytos juostelės spalvą su etalonine spalva. skalė.
Be rūgščių-šarmų rodiklių, naudojami ir kitų tipų indikatoriai. Taigi redokso indikatoriai keičia savo spalvą priklausomai nuo to, ar tirpale yra oksiduojančios medžiagos, ar reduktorius. Pavyzdžiui, oksiduota difenilamino forma yra violetinė, o redukuota forma yra bespalvė. Kai kurie oksidatoriai gali būti patys rodikliai. Pavyzdžiui, analizuojant geležies(II) junginius reakcijos metu
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4? 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
pridėtas permanganato tirpalas keičia spalvą tol, kol tirpale yra Fe 2+ jonų. Kai tik atsiranda menkiausias permanganato perteklius, tirpalas pasidaro rausvas. Remiantis sunaudoto permanganato kiekiu, nesunku apskaičiuoti geležies kiekį tirpale. Panašiai daugelyje analizių, naudojant jodometrijos metodą, pats jodas yra indikatorius; Norint padidinti analizės jautrumą, naudojamas krakmolas, kuris leidžia aptikti menkiausią jodo perteklių.
Plačiai naudojami kompleksometriniai indikatoriai – medžiagos, sudarančios spalvotus kompleksinius junginius su metalo jonais (daugelis jų yra bespalviai). Pavyzdys yra eriochromo juodas T; šio sudėtingo organinio junginio tirpalas turi Mėlyna spalva, o esant magnio, kalcio ir kai kuriems kitiems jonams susidaro kompleksai, kurie nusidažo intensyviai vyno raudonumu. Analizė atliekama taip: į tirpalą, kuriame yra analizuojami katijonai ir indikatorius, lašinamas kompleksinis agentas, dažniausiai Trilon B, kuris yra stipresnis už indikatorių. Kai tik Trilonas visiškai suriša visus metalo katijonus įvyks perėjimas iš raudonos į mėlyną. Remiantis pridėto trilono kiekiu, nesunku apskaičiuoti metalo katijonų kiekį tirpale.
Taip pat žinomi kitų tipų rodikliai. Pavyzdžiui, kai kurios medžiagos adsorbuojamos nuosėdų paviršiuje, keičiant jų spalvą; tokie rodikliai vadinami adsorbcijos rodikliais. Titruojant drumstus ar spalvotus tirpalus, kuriuose beveik neįmanoma pastebėti įprastų rūgščių-šarmų indikatorių spalvos pasikeitimo, naudojami fluorescenciniai indikatoriai. Jie švyti (fluorescuoja) skirtingos spalvos priklausomai nuo tirpalo pH. Pavyzdžiui, akridino fluorescencija pasikeičia iš žalios, kai pH = 4,5, į mėlyną, kai pH = 5,5; Svarbu, kad indikatoriaus švytėjimas nepriklausytų nuo tirpalo skaidrumo ir būdingos spalvos.
Ilja Leensonas
Vykdant cheminį procesą labai svarbu stebėti reakcijos sąlygas arba nustatyti, ar ji baigta. Kartais tai galima pastebėti iš kai kurių išoriniai ženklai: dujų burbuliukų išsiskyrimo nutraukimas, tirpalo spalvos pasikeitimas, nuosėdų susidarymas arba, priešingai, vieno iš reakcijos komponentų perėjimas į tirpalą ir tt Daugeliu atvejų, norint nustatyti pabaigą reakcijos metu naudojami pagalbiniai reagentai, vadinamieji indikatoriai, kurie paprastai įvedami į analizuojamą medžiagos tirpalą nedideliais kiekiais.
Rodikliai yra vadinami cheminiai junginiai, galintis pakeisti tirpalo spalvą priklausomai nuo aplinkos sąlygų, tiesiogiai nepaveikdamas tiriamojo tirpalo ar reakcijos krypties. Taigi rūgščių-šarmų indikatoriai keičia spalvą priklausomai nuo aplinkos pH; redokso rodikliai – iš aplinkos potencialo; adsorbcijos rodikliai - apie adsorbcijos laipsnį ir kt.
Rodikliai ypač plačiai naudojami analitinėje praktikoje atliekant titrimetrinę analizę. Jie taip pat yra svarbiausia priemonė chemijos, metalurgijos, tekstilės, maisto ir kitų pramonės šakų technologiniams procesams stebėti. IN Žemdirbystė Rodiklių pagalba analizuojami ir klasifikuojami dirvožemiai, nustatomas trąšų pobūdis ir reikalingas kiekis, kurį reikia įterpti į dirvą.
Išskirti rūgščių-šarmų, fluorescenciniai, redokso, adsorbcijos ir chemiliuminescenciniai indikatoriai.
RŪGŠTIS-ŠARĖS (PH) RODIKLIAI
Kaip žinoma iš teorijos elektrolitinė disociacija, vandenyje ištirpę cheminiai junginiai disocijuoja į teigiamo krūvio jonus - katijonus ir neigiamo krūvio turinčius - anijonus. Vanduo taip pat labai mažai disocijuoja į vandenilio jonus, kurie yra teigiamai įkrauti, ir hidroksilo jonus, kurie yra neigiamai įkrauti:
Vandenilio jonų koncentracija tirpale nurodoma simboliu.
Jei vandenilio ir hidroksilo jonų koncentracija tirpale yra vienoda, tai tokie tirpalai yra neutralūs ir pH = 7. Esant vandenilio jonų koncentracijai, atitinkančiai pH nuo 7 iki 0, tirpalas yra rūgštus, bet jei hidroksilo koncentracija jonai yra didesni (pH = nuo 7 iki 14), tirpalas šarminis.
Norėdami išmatuoti pH vertę, naudokite įvairių metodų. Kokybiškai tirpalo reakciją galima nustatyti naudojant specialius indikatorius, kurie keičia spalvą priklausomai nuo vandenilio jonų koncentracijos. Tokie rodikliai yra rūgščių-šarmų rodikliai, reaguojantys į aplinkos pH pokyčius.
Didžioji dauguma rūgščių-šarmų indikatorių yra dažikliai ar kt organiniai junginiai, kurių molekulėse vyksta struktūriniai pokyčiai, priklausomai nuo aplinkos reakcijos. Jie naudojami atliekant titrimetrinę analizę neutralizavimo reakcijoms, taip pat kolorimetriniam pH nustatymui.
Rodiklis | Spalvos perėjimo pH diapazonas | Spalvos pasikeitimas |
---|---|---|
Metilo violetinė | 0,13-3,2 | Geltona – violetinė |
Timolio mėlyna | 1,2-2,8 | Raudona - geltona |
Tropeolinas 00 | 1,4-3,2 | Raudona - geltona |
- Dinitrofenolis | 2,4-4,0 | Bespalvis - geltonas |
Metilo apelsinas | 3,1-4,4 | Raudona - geltona |
Naftilo raudona | 4,0-5,0 | Raudona - oranžinė |
Metilo raudona | 4,2-6,2 | Raudona - geltona |
Bromtimolio mėlyna | 6,0-7,6 | Geltona - mėlyna |
Fenolio raudona | 6,8-8,4 | Geltona - raudona |
Metakrezolio violetinė | 7,4-9,0 | Geltona – violetinė |
Timolio mėlyna | 8,0-9,6 | Geltona - mėlyna |
Fenolftaleinas | 8,2-10,0 | Bespalvis - raudonas |
Timolftaleinas | 9,4-10,6 | Bespalvis - mėlynas |
Alizarinas geltonas P | 10,0-12,0 | Šviesiai geltona - raudonai oranžinė |
Tropeolinas 0 | 11,0-13,0 | Geltona – vidutinė |
Malachito žalia | 11,6-13,6 | Žalsvai mėlyna – bespalvė |
Jei reikia padidinti pH matavimų tikslumą, naudojami mišrūs indikatoriai. Norėdami tai padaryti, pasirinkite du indikatorius su artimais spalvų perėjimo pH intervalais, o šiame intervale yra papildomų spalvų. Naudojant tokį mišrų indikatorių, galima nustatyti 0,2 pH vieneto tikslumą.
Taip pat plačiai naudojami universalūs indikatoriai, galintys daug kartų pakeisti spalvą įvairiose pH vertėse. Nors nustatymo tikslumas tokiais rodikliais neviršija 1,0 pH vieneto, jie leidžia nustatyti platų pH diapazoną: nuo 1,0 iki 10,0. Universalūs indikatoriai dažniausiai yra keturių – septynių dvispalvių arba vienos spalvos indikatorių derinys su skirtingais pH spalvų perėjimo intervalais, suprojektuoti taip, kad pasikeitus terpės pH įvyktų pastebimas spalvos pokytis.
Pavyzdžiui, pramoniniu būdu gaminamas universalus indikatorius PKS yra septynių indikatorių mišinys: bromkrezolio violetinė, bromkrezolio žalia, metilo oranžinė, tropeolinas 00, fenolftaleinas, timolio mėlynasis ir bromtimolio mėlynasis.
Šis indikatorius, priklausomai nuo pH, turi tokią spalvą: esant pH = 1 - raudona, pH = 2 - rausvai oranžinė, pH = 3 - oranžinė, pH = 4 - geltonai oranžinė, pH = 5 geltona, pH = 6 - žalsvai geltona, pH = 7 – geltonai žalia. pH = 8 – žalia, pH = 9 – melsvai žalia, pH = 10 – pilkšvai mėlyna.
Dažniausiai tirpinami atskiri, mišrūs ir universalūs rūgščių-šarmų indikatoriai etilo alkoholis ir įlašinkite kelis lašus į tiriamąjį tirpalą. PH vertė nustatoma pagal tirpalo spalvos pasikeitimą. Be alkoholyje tirpių indikatorių, gaminamos ir vandenyje tirpios formos, kurios yra šių indikatorių amonio arba natrio druskos.
Daugeliu atvejų patogiau naudoti indikatorinius popierius, o ne indikatoriaus sprendimus. Pastarieji ruošiami taip: filtravimo popierius perleidžiamas per standartinį indikatorinį tirpalą, tirpalo perteklius išspaudžiamas iš popieriaus, išdžiovinamas, supjaustomas siauromis juostelėmis ir surišamas į knygeles. Tyrimui atlikti indikatorinis popierius įmerkiamas į tiriamąjį tirpalą arba vienas tirpalo lašas užlašinamas ant indikatoriaus popieriaus juostelės ir stebima jo spalvos pasikeitimas.
FLUORESCENTINIAI INDIKATORIAI
Kai kurie cheminiai junginiai, veikiami ultravioletinių spindulių, turi savybę, esant tam tikrai pH vertei, sukelti tirpalo fluorescenciją arba pakeisti jo spalvą ar atspalvį.
Ši savybė naudojama alyvų, drumstų ir labai spalvotų tirpalų titravimui su rūgštimi, nes įprasti indikatoriai šiems tikslams netinka.
Darbas su fluorescenciniais indikatoriais atliekamas apšviečiant tiriamąjį tirpalą ultravioletine šviesa.
Rodiklis | Fluorescencijos pokyčio pH diapazonas (ultravioletinėje šviesoje) | Fluorescencijos spalvos pasikeitimas |
4-etoksiakridonas | 1,4-3,2 | Žalia - mėlyna |
2-naftilaminas | 2,8-4,4 | Violetinės fluorescencijos padidėjimas |
Dimetnlnafteirodinas | 3,2-3,8 | Alyvinė - oranžinė |
1-Naftilamnn | 3,4-4,8 | Mėlynos fluorescencijos padidėjimas |
Akridinas | 4,8-6,6 | Žalia - violetinė |
3,6-dioksiftalimidas | 6,0-8,0 | Geltona-žalia - geltona |
2,3-Dicianhidrochinonas | 6,8-8,8 | Mėlyna Žalia |
Eukrizinas | 8,4-10,4 | Oranžinė - žalia |
1,5-naftilaminosulfonamidas | 9,5-13,0 | Geltona žalia |
CC rūgštis (1,8-aminonaftolio 2,4-disulfonrūgštis) | 10,0-12,0 | Violetinė - žalia |
REDOKSO INDIKATORIAI
Redokso rodikliai- cheminiai junginiai, kurie keičia tirpalo spalvą priklausomai nuo redokso potencialo vertės. Jie naudojami titrimetriniuose analizės metoduose, taip pat biologiniuose tyrimuose redokso potencialo kolorimetriniam nustatymui.
Rodiklis | Normalus redokso potencialas (esant pH = 7), V | Tirpalo dažymas | |
oksidacinė forma | atkurta forma | ||
Neutrali raudona | -0,330 | Raudonai violetinė | Bespalvis |
Safraninas T | -0,289 | Ruda | Bespalvis |
Kalio indigomonosulfonatas | -0,160 | Mėlyna | Bespalvis |
Kalio indigodisulfonatas | -0,125 | Mėlyna | Bespalvis |
Kalio indigotrisulfonatas | -0,081 | Mėlyna | Bespalvis |
Kalio indigo tetrasulfonatas | -0,046 | Mėlyna | Bespalvis |
Toluidino mėlyna | +0,007 | Mėlyna | Bespalvis |
Tnoninas | +0,06 | Violetinė | Bespalvis |
Natrio o-krezolindofenolatas | +0,195 | Rausvai mėlyna | Bespalvis |
Natrio 2,6-Dnchlorfenolindofenolatas | +0,217 | Rausvai mėlyna | Bespalvis |
Natrio m-bromfenolindofenolatas | +0,248 | Rausvai mėlyna | Bespalvis |
Difenilbenzidinas | +0,76 (rūgštinis tirpalas) | Violetinė | Bespalvis |
ADSORPCIJOS INDIKATORIAI
Adsorbcijos rodikliai- medžiagos, kurioms esant pasikeičia titruojant nuosėdomis susidariusių nuosėdų spalva. Daugelis rūgščių-šarmų indikatorių, kai kurie dažikliai ir kiti cheminiai junginiai gali pakeisti nuosėdų spalvą esant tam tikram pH lygiui, todėl jie tinkami naudoti kaip adsorbcijos indikatoriai.
Rodiklis | Jonas, kurį reikia aptikti | Jonų nusodintuvas | Spalvos pasikeitimas |
Raudonasis alizarinas C | Geltona – rožinė-raudona | ||
Bromfenolio mėlyna | Geltona žalia | ||
Alyvinė - geltona | |||
Violetinė - mėlyna-žalia | |||
Difenilkarbazidas | , , | Bespalvis - violetinis | |
Kongo raudona | , , | Raudona Melyna | |
Mėlyna - raudona | |||
Fluoresceinas | , | Geltona-žalia - rožinė | |
Eozinas | , | Geltona-raudona - raudona-violetinė | |
Eritrozinas | Raudona-geltona - tamsiai raudona |
CHEMILUMINESCENCIJOS RODIKLIAI
Šiai rodiklių grupei priskiriamos medžiagos, galinčios skleisti matomą šviesą esant tam tikroms pH vertėms. Chemiliuminescencinius indikatorius patogu naudoti dirbant su tamsiais skysčiais, nes šiuo atveju pabaigos taškas titruojant, atsiranda švytėjimas.