Medzi rôznymi organickými látkami sú špeciálne zlúčeniny, ktoré sa vyznačujú farebnými zmenami v rôznych prostrediach. Pred príchodom moderných elektronických pH metrov boli indikátory nepostrádateľným „nástrojom“na stanovenie acidobázických indikátorov prostredia a naďalej sa používajú v laboratórnej praxi ako pomocné látky v analytickej chémii, a to aj pri absencii potrebného vybavenia..
Na čo slúžia indikátory?
Vlastnosť týchto zlúčenín meniť farbu v rôznych médiách bola spočiatku široko používaná na vizuálne stanovenie acidobázických vlastností látok v roztoku, čo pomohlo určiť nielen povahu média, ale aj nakresliť záver o výsledných reakčných produktoch. Indikátorové roztoky sa naďalej používajú v laboratórnej praxi na stanovenie koncentrácie látok titráciou a umožňujú vám naučiť sa používať improvizované metódy pri nedostatkumoderné pH metre.
Takýchto látok je niekoľko desiatok, z ktorých každá je citlivá na pomerne úzku oblasť: zvyčajne nepresahuje 3 body na stupnici informatívnosti. Vďaka takejto rôznorodosti chromoforov a ich nízkej vzájomnej aktivite sa vedcom podarilo vytvoriť univerzálne indikátory, ktoré sú široko používané v laboratórnych a výrobných podmienkach.
Najpoužívanejšie indikátory pH
Je pozoruhodné, že okrem identifikačných vlastností majú tieto zlúčeniny dobrú farbiacu schopnosť, čo umožňuje ich použitie na farbenie látok v textilnom priemysle. Z veľkého množstva farebných indikátorov v chémii sú najznámejšie a najpoužívanejšie metyl pomaranč (metyl pomaranč) a fenolftaleín. Väčšina ostatných chromofórov sa v súčasnosti používa zmiešaná medzi sebou alebo na špecifické syntézy a reakcie.
Metylpomaranč
Mnohé farbivá sú pomenované podľa svojich základných farieb v neutrálnom prostredí, čo platí aj pre tento chromofór. Metyl oranž je azofarbivo, ktoré má vo svojom zložení skupinu - N=N -, ktorá je zodpovedná za prechod farby indikátora na červenú v kyslom prostredí a na žltú v alkalickom prostredí. Azo zlúčeniny samotné nie sú silnými zásadami, avšak prítomnosť elektrónových donorových skupín (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 a ďalšie) zvyšuje zásaditosť jedného z atómov dusíka,ktorý sa stáva schopným pripájať vodíkové protóny podľa princípu donor-akceptor. Preto pri zmene koncentrácií iónov H+ v roztoku možno pozorovať zmenu farby acidobázického indikátora.
Viac o výrobe metylpomaranča
Získajte metyloranž reakciou s diazotáciou kyseliny sulfanilovej C6H4(SO3H)NH2 nasleduje kombinácia s dimetylanilínom C6H5N(CH3)2. Kyselina sulfanilová sa rozpustí v alkalickom roztoku sodnom pridaním dusitanu sodného NaNO 2, a potom sa ochladí ľadom, aby sa uskutočnila syntéza pri teplotách čo najbližšie k 0 °C a pridala sa kyselina chlorovodíková HCl. Ďalej sa pripraví samostatný roztok dimetylanilínu v HCl, ktorý sa po ochladení naleje do prvého roztoku, čím sa získa farbivo. Ďalej sa alkalizuje a z roztoku sa vyzrážajú tmavooranžové kryštály, ktoré sa po niekoľkých hodinách odfiltrujú a vysušia vo vodnom kúpeli.
Fenolftaleín
Tento chromofór dostal svoje meno podľa pridania názvov dvoch činidiel, ktoré sa podieľajú na jeho syntéze. Farba indikátora sa vyznačuje zmenou farby v alkalickom prostredí so získaním malinového (červenofialového, malinovočerveného) odtieňa, ktorý sa stáva bezfarebným, keď je roztok silne alkalizovaný. Fenolftaleín môže mať niekoľko foriem v závislosti od pH prostredia a v silne kyslom prostredí má oranžovú farbu.
Tento chromofor sa vyrába kondenzáciou fenolu a anhydridu kyseliny ftalovej v prítomnosti chloridu zinočnatého ZnCl2 alebo koncentrovanej kyseliny sírovej H2 SO 4. V pevnom stave sú molekuly fenolftaleínu bezfarebné kryštály.
Predtým sa fenolftaleín aktívne používal pri výrobe laxatív, no postupne sa jeho použitie výrazne znížilo v dôsledku zistených kumulatívnych vlastností.
Litmus
Tento indikátor bol jedným z prvých činidiel používaných na pevných médiách. Lakmus je komplexná zmes prírodných zlúčenín, ktorá sa získava z určitých druhov lišajníkov. Používa sa nielen ako farbivo, ale aj ako prostriedok na stanovenie pH média. Ide o jeden z prvých indikátorov, ktorý začal človek využívať v chemickej praxi: používa sa vo forme vodných roztokov alebo pásikov filtračného papiera, ktoré sú ním impregnované. Lakmus v pevnom stave je tmavý prášok s miernym zápachom po amoniaku. Po rozpustení v čistej vode sa farba indikátora zmení na fialovú a po okyslení sa zmení na červenú. V alkalickom prostredí sa lakmus zmení na modrý, čo umožňuje jeho použitie ako univerzálneho indikátora pre všeobecné stanovenie indikátora média.
Nie je možné presne určiť mechanizmus a povahu reakcie, ktorá nastáva pri zmene pH v štruktúrach lakmusových zložiek, pretože môže zahŕňať až 15 rôznych zlúčenín, z ktorých niektorémôžu byť neoddeliteľnými aktívnymi zložkami, čo komplikuje ich individuálne štúdium chemických a fyzikálnych vlastností.
Univerzálny indikátorový papier
S rozvojom vedy a príchodom indikátorových papierov sa stanovovanie environmentálnych indikátorov značne zjednodušilo, keďže teraz nebolo potrebné mať hotové tekuté reagencie na akýkoľvek terénny výskum, ktorý vedci a forenzní vedci stále úspešne používať. Riešenia boli nahradené univerzálnymi indikátorovými papierikmi, ktoré vďaka svojmu širokému spektru účinku takmer úplne eliminovali potrebu použitia akýchkoľvek iných acidobázických indikátorov.
Zloženie impregnovaných prúžkov sa môže líšiť od výrobcu k výrobcovi, takže približný zoznam zložiek môže byť nasledovný:
- fenolftaleín (0-3, 0 a 8, 2-11);
- (di)metyl žltá (2, 9–4, 0);
- metyl oranž (3, 1–4, 4);
- metylčervená (4, 2–6, 2);
- brómtymolová modrá (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftaleín (7, 3–8, 7);
- tymolová modrá (8, 0–9, 6);
- krezolftaleín (8, 2–9, 8).
Obal nevyhnutne obsahuje štandardy farebnej škály, ktoré vám umožňujú určiť pH média od 0 do 12 (asi 14) s presnosťou na jedno celé číslo.
Okrem iného sa tieto zlúčeniny môžu používať spoločne vo vodných a vodno-alkoholových roztokoch, čo robí použitie takýchto zmesí veľmi pohodlným. Niektoré z týchto látok však môžu byť zle rozpustné vo vode, preto je to nevyhnutnévyberte univerzálne organické rozpúšťadlo.
Vďaka svojim vlastnostiam si acidobázické indikátory našli uplatnenie v mnohých oblastiach vedy a ich rozmanitosť umožnila vytvárať univerzálne zmesi, ktoré sú citlivé na široké spektrum indikátorov pH.
