Wskaźniki kolorów. Metody oznaczania pH roztworów. Wskaźniki. Zmiana koloru wskaźników w zależności od pH
Każdy uczeń jest zaznajomiony z papierkiem lakmusowym - służy do określania kwasowości środowiska. Substancja ta jest wskaźnikiem kwasowo-zasadowym, to znaczy ma zdolność odwracalnej zmiany koloru w zależności od kwasowości roztworu: w środowisku kwaśnym lac-mus staje się czerwony, aw środowisku zasadowym zmienia kolor na niebieski. W neutralnym środowisku fioletowy kolor lakmusowy jest połączeniem równych ilości niebieskiego i czerwonego. Chociaż lakmus wiernie służy ludziom od kilku stuleci, jego skład nie został w pełni zbadany. Nie jest to zaskakujące: w końcu lakier jest złożoną mieszaniną naturalnych związków. Znany był już w starożytnym Egipcie i starożytnym Rzymie, gdzie był używany jako purpurowy barwnik – substytut drogiej purpury. Wtedy zaginął przepis na zrobienie lakmusu. Dopiero na początku XIV w. we Florencji odkryto na nowo identyczną z lakmusem fioletową farbę orseil, a sposób jej przygotowania przez wiele lat utrzymywano w tajemnicy.
Przy zmianie odczynu kwaśnego na zasadowy kolor lakmusu zmienia się z czerwonego na niebieski.
Lakmus przygotowywano ze specjalnych rodzajów porostów. Zmiażdżone porosty zwilżono, a następnie do tej mieszaniny dodano popiół i sodę. Tak przygotowaną gęstą masę umieszczano w drewnianych beczkach, dodawano mocz i długo przechowywano. Stopniowo roztwór nabrał ciemnoniebieskiego koloru. Odparowywano go iw tej postaci używano do barwienia tkanin. W XVII wieku produkcję orseili rozpoczęto we Flandrii i Holandii, a jako surowiec wykorzystywano porosty sprowadzone z Wysp Kanaryjskich.
W XVII wieku wyizolowano substancję barwiącą podobną do orseilu. z heliotropu - pachnącej rośliny ogrodowej o ciemnofioletowych kwiatach.
Słynny fizyk i chemik XVII wieku. Robert Boyle tak pisał o heliotropie: „Owoce tej rośliny wytwarzają sok, który po nałożeniu na papier lub tkaninę ma najpierw świeży jasnozielony kolor, ale nagle zmienia go na fioletowy. Jeśli materiał zostanie namoczony w wodzie i wyciśnięty, woda zmieni kolor na winny; tego typu barwniki (potocznie zwane "tournesolem") są dostępne w aptekach, sklepach spożywczych i innych miejscach, które służą do barwienia galaretek lub innych substancji wedle uznania. Od tego czasu orseil i heliotrop są używane w laboratoriach chemicznych. I dopiero w 1704 roku niemiecki naukowiec M. Valentin nazwał tę farbę lakmusową.
Dziś w celu wytworzenia lakmusu rozdrobnione porosty poddaje się fermentacji w roztworach potażu (węglanu potasu) i amoniaku, a następnie do powstałej mieszaniny dodaje się kredę lub gips. Uważa się, że substancjami barwiącymi lakmusu są indofenole, które w środowisku kwaśnym występują w postaci kationowej, a w środowisku zasadowym w postaci anionowej, np.:
W niektórych krajach farbę podobną do lakmusu pozyskiwano także z innych roślin. Najprostszym przykładem jest sok z buraka, który również zmienia kolor w zależności od kwasowości podłoża.
Oranż metylowy jest czerwony w środowisku silnie kwaśnym, pomarańczowy w środowisku lekko kwaśnym i obojętnym, a żółty w środowisku zasadowym.
Oranż metylowy w środowisku alkalicznym.
W 19-stym wieku lakmus został zastąpiony mocniejszymi i tańszymi barwnikami syntetycznymi, więc użycie lakmusu ogranicza się tylko do zgrubnego określenia kwasowości podłoża. W tym celu stosuje się paski bibuły filtracyjnej nasączone roztworem lakmusu. W praktyce analitycznej stosowanie lakmusu jest ograniczone przez fakt, że w miarę jak staje się bardziej kwaśny, zmienia kolor stopniowo, a nie w wąskim zakresie pH, jak wiele współczesnych wskaźników. W chemii analitycznej papierek lakmusowy został zastąpiony przez lakmoid, błękit rezorcynowy, który różni się budową od naturalnego lakmusu, ale jest do niego podobny w kolorze: w środowisku kwaśnym jest czerwony, aw środowisku zasadowym jest niebieski.
Wraz ze wzrostem pH do 8-8,5 kolor fenoloftaleiny zmienia się z bezbarwnego na karmazynowy.
Obecnie znanych jest kilkaset wskaźników kwasowo-zasadowych, sztucznie syntetyzowanych od połowy XIX wieku. Niektóre z nich można znaleźć w szkolnej pracowni chemicznej. Wskaźnik oranż metylowy (oranż metylowy) jest czerwony w środowisku kwaśnym, pomarańczowy w środowisku obojętnym i żółty w środowisku zasadowym. Jaśniejsza kolorystyka jest charakterystyczna dla wskaźnika błękitu tymolowego: w środowisku kwaśnym jest malinowo-czerwona, w środowisku neutralnym jest żółta, aw środowisku zasadowym jest niebieska. Wskaźnik fenoloftaleina (jest sprzedawany w aptece pod nazwą „purgen”) jest bezbarwny w środowisku kwaśnym i obojętnym, aw środowisku zasadowym ma szkarłatny kolor. Dlatego fenoloftaleina jest używana tylko do oznaczania środowiska alkalicznego. W zależności od kwasowości podłoża barwnik zmienia również kolor, jaskrawozielony (sto alkoholowy roztwór służy jako środek dezynfekujący - „zieleń”). Aby to sprawdzić, należy przygotować rozcieńczony roztwór zieleni brylantowej: do probówki wlać kilka mililitrów wody i dodać do niej jedną lub dwie krople preparatu farmaceutycznego. Roztwór nabierze pięknego zielono-niebieskiego koloru. W silnie kwaśnym środowisku jego kolor zmieni się na żółty, aw silnie zasadowym roztworze stanie się bezbarwny.
W kwaśnym roztworze pH< 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН >7. Im niższe pH, tym większa kwasowość roztworu. Przy wartościach pH > 7 mówi się o zasadowości roztworu.
Istnieją różne metody określania pH roztworu. Jakościowo charakter ośrodka roztworu określa się za pomocą wskaźników. Wskaźniki to substancje, które odwracalnie zmieniają kolor w zależności od medium roztworu. W praktyce najczęściej stosuje się lakmus, oranż metylowy, fenoloftaleinę oraz wskaźnik uniwersalny (tab. 2).
Tabela 2
Zabarwienie wskaźników w różnych ośrodkach roztworów
Indeks wodoru jest bardzo ważny dla medycyny, jego odchylenie od normalnych wartości nawet o 0,01 jednostki wskazuje na procesy patologiczne w organizmie. Przy normalnej kwasowości sok żołądkowy ma pH = 1,7; ludzka krew ma pH = 7,4; ślina - pH = 6,9.
Reakcje wymiany jonowej i warunki ich zachodzenia
Ponieważ cząsteczki elektrolitu w roztworach rozkładają się na jony, reakcje w roztworach elektrolitów zachodzą między jonami. Reakcje wymiany jonowej- są to reakcje między jonami powstałe w wyniku dysocjacji elektrolitów. Istotą takich reakcji jest wiązanie jonów poprzez tworzenie słabego elektrolitu. Innymi słowy, reakcja wymiany jonowej ma sens i przebiega prawie do końca, jeśli w jej wyniku powstają słabe elektrolity (osad, gaz, H 2 O itp.). Jeśli w roztworze nie ma jonów, które mogą wiązać się ze sobą, tworząc słaby elektrolit, reakcja jest odwracalna; równania dla takich reakcji wymiany nie są napisane.
Podczas rejestrowania reakcji wymiany jonowej stosuje się formy molekularne, w pełni jonowe i skrócone formy jonowe. Przykład zapisu reakcji wymiany jonowej w trzech postaciach:
K2SO4 + BaCl2 \u003d BaSO4 + 2KCl,
2K + + SO 4 2– + Ba 2+ + 2Cl – = BaSO 4 + 2K + + 2Cl – ,
Ba 2+ + SO 4 2– \u003d BaSO 4.
Zasady układania równań reakcji jonowych
1. Wzory słabych elektrolitów są zapisywane w postaci molekularnej, mocne w formie jonowej.
2. Do reakcji pobierane są roztwory substancji, dlatego nawet słabo rozpuszczalne substancje w przypadku odczynników są rejestrowane w postaci jonów.
3. Jeśli w wyniku reakcji powstaje słabo rozpuszczalna substancja, to przy zapisie równania jonowego uważa się ją za nierozpuszczalną.
4. Suma ładunków jonów po lewej stronie równania musi być równa sumie ładunków jonów po prawej stronie.
Test na temat „Teoria dysocjacji elektrolitycznej. Reakcje wymiany jonowej »
1. Reakcję zachodzącą po rozpuszczeniu wodorotlenku magnezu w kwasie siarkowym opisuje zredukowane równanie jonowe:
a) Mg 2+ + SO 4 2– = MgSO 4;
b) H + + OH- = H2O;
c) Mg(OH)2 + 2H + = Mg2+ + 2H2O;
d) Mg(OH) 2 + SO 4 2– = MgSO 4 + 2OH –.
2. Cztery naczynia zawierają jeden litr 1M roztworów następujących substancji. Który roztwór zawiera najwięcej jonów?
a) siarczan potasu; b) wodorotlenek potasu;
c) kwas fosforowy; d) alkohol etylowy.
3. Stopień dysocjacji nie zależy od:
a) objętość roztworu; b) charakter elektrolitu;
c) rozpuszczalnik; d) koncentracja.
4. Zredukowane równanie jonowe
Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3
odpowiada interakcji:
a) chlorek glinu z wodą;
b) chlorek glinu z wodorotlenkiem potasu;
c) aluminium z wodą;
d) glin z wodorotlenkiem potasu.
5. Elektrolit, który nie dysocjuje krokowo, to:
a) wodorotlenek magnezu; b) kwas fosforowy;
c) wodorotlenek potasu; d) siarczan sodu.
6. Słaby elektrolit to:
a) wodorotlenek baru;
b) wodorotlenek glinu;
c) kwas fluorowodorowy;
d) kwas jodowodorowy.
7. Suma współczynników w krótkim równaniu jonowym interakcji wody barytowej i dwutlenku węgla wynosi:
a) 6; b) 4; w 7; d) 8.
8. Następujące pary substancji nie mogą znajdować się w roztworze:
a) chlorek miedzi i wodorotlenek sodu;
b) chlorek potasu i wodorotlenek sodu;
c) kwas solny i wodorotlenek sodu;
d) kwas siarkowy i chlorek baru.
9. Substancja, której dodanie do wody nie zmienia jej przewodnictwa elektrycznego to:
a) kwas octowy; b) chlorek srebra;
c) kwas siarkowy; d) chlorek potasu.
10. Jak będzie wyglądał wykres zależności żarzenia żarówki elektrycznej zawartej w obwodzie od czasu, jeśli elektrody zanurzymy w roztworze wody wapiennej, przez który przepuszcza się dwutlenek węgla przez długi czas?
a) wzrost liniowy;
b) spadek liniowy;
c) najpierw zmniejsz, a następnie zwiększ;
d) najpierw zwiększyć, a następnie zmniejszyć.
pH można przybliżyć za pomocą wskaźników, dokładnie zmierzyć pehametrem lub określić analitycznie, przeprowadzając miareczkowanie kwasowo-zasadowe.
1. Do przybliżonego oszacowania stężenia jonów wodorowych są szeroko stosowane wskaźniki kwasowo-zasadowe- barwniki organiczne, których kolor zależy od pH podłoża. Do najbardziej znanych wskaźników należą lakmus, fenoloftaleina, oranż metylowy (oranż metylowy) i inne. Wskaźniki mogą występować w dwóch różnokolorowych formach, kwaśnej lub zasadowej. Zmiana barwy każdego wskaźnika następuje w jego własnym zakresie kwasowości, zwykle 1-2 jednostki (tab. 3.1). Ich zaletą jest niski koszt, szybkość i widoczność badania.
Metoda ta jest mało dokładna, wymaga wprowadzenia poprawek soli i temperatury oraz daje znaczny błąd przy bardzo małym zasoleniu badanych wód (poniżej 30 mg/l) oraz przy oznaczaniu pH wód zabarwionych i mętnych. Metody nie można stosować do mediów zawierających silne utleniacze lub reduktory. Zwykle jest używany w terenie i do przybliżonych oznaczeń.
Zmiana koloru wskaźników kwasowo-zasadowych
w zależności od pH roztworu
2. Aby rozszerzyć zakres roboczy pomiaru pH, należy zastosować tzw Uniwersalny wskaźnik, który jest mieszanką kilku wskaźników. Uniwersalny wskaźnik konsekwentnie zmienia kolor od czerwonego przez żółty, zielony, niebieski do fioletowego, gdy przechodzi z obszaru kwaśnego do zasadowego. Wskaźnik zmienia barwę w zakresie pH 1,0-10,0 (tab. 3.2).
Zmiana koloru wskaźnika uniwersalnego
w zależności od pH roztworu
3. Za pomocą specjalnego urządzenia - pH-metr- pozwala mierzyć pH w szerszym zakresie i dokładniej (do 0,01 jednostki pH) niż za pomocą wskaźników. Jonometryczna metoda określania pH polega na pomiarze pola elektromagnetycznego obwodu galwanicznego za pomocą jonometru miliwoltomierza, w tym specjalnej elektrody szklanej, której potencjał zależy od stężenia jonów H+ w otaczającym roztworze. Metoda jest wygodna i bardzo dokładna, zwłaszcza po skalibrowaniu elektrody wskaźnikowej w wybranym zakresie pH, pozwala na pomiar pH roztworów nieprzezroczystych i barwnych, dlatego ma szerokie zastosowanie.
Szklana elektroda to szklana rurka z wydmuchaną na końcu kulką o bardzo cienkiej ściance, do której wlewa się zawiesinę AgCl w roztworze HCl i zanurza srebrny drut. Tak więc wewnątrz rurki z kulką znajduje się elektroda z chlorku srebra. Aby zmierzyć pH, szklana elektroda jest zanurzona w roztworze testowym (nie wprowadzając do niego żadnych ciał obcych). Elektrodę odniesienia zanurza się w tym samym roztworze bezpośrednio lub za pomocą klucza elektrolitycznego. W powstałym układzie przeniesieniu elektronów z elektrody chlorku srebra na elektrodę odniesienia, które zachodzi pod wpływem bezpośrednio mierzonej różnicy potencjałów, nieuchronnie towarzyszy przeniesienie równoważnej ilości protonów z wnętrza elektrody szklanej do roztworu testowego. Jeżeli uznamy, że stężenie jonów H+ wewnątrz szklanej elektrody jest stałe, to zmierzona EMF jest funkcją wyłącznie aktywności jonów wodorowych, tj. pH roztworu testowego.
4. Analityczna metoda wolumetryczna- miareczkowanie kwasowo-zasadowe - daje również dokładne wyniki do oznaczania kwasowości roztworów. Do badanego roztworu wkrapla się roztwór o znanym stężeniu (titrant). Po ich zmieszaniu zachodzi reakcja chemiczna. Punkt równoważnikowy - moment, w którym titrant jest dokładnie wystarczający do całkowitego zakończenia reakcji - jest ustalany za pomocą wskaźnika. Ponadto, znając stężenie i objętość dodanego roztworu titranta, oblicza się kwasowość roztworu.
WSKAŹNIKI(wskaźnik późnej łaciny - wskaźnik), chem. in-va, zmieniając kolor lub tworząc osad podczas zmiany na .-l. składnik w roztworze. Wskazują określony stan systemu lub moment osiągnięcia tego stanu. Istnieją odwracalne i nieodwracalne wskaźniki. Zmiana koloru pierwszego, gdy zmienia się stan układu (na przykład, gdy zmienia się pH pożywki), może być. powtarzane wiele razy. Nieodwracalne wskaźniki przechodzą nieodwracalną chemię. przemiany, na przykład w BrO3 - są zniszczone. Wskaźniki, do żyta wstrzyknięto do roztworu badawczego, tzw. wewnętrzna, w przeciwieństwie do zewnętrznej, p-tion z to-rymi odbywa się poza analizowaną mieszaniną. W tym drugim przypadku jeden lub więcej krople analizowanego roztworu umieszcza się na kartce papieru nasączonej wskaźnikiem lub miesza z kroplą wskaźnika na białej porcelanowej płytce. I Wskaźniki są najczęściej używane do ustalenia końca c.-l. chemia r-tion, Ch. arr. punkt końcowy (ktt). Według miareczkowania metody rozróżniają kwasowo-zasadowe, adsorpcyjne, utleniająco-redukujące. i kompleksometryczne. wskaźniki. są p-rime org komp., to-żyto zmienia kolor lub w zależności od H+ (pH podłoża). Aplikacja do ustalenia końca p-tionu między to-tami a (w tym at) lub innymi p-tionami, jeśli dotyczą one H +, a także dla kolorymetrii. oznaczanie pH roztworów wodnych. Naib. ważne podano w tabeli. 1. Przyczyną zmiany barwy wskaźników jest to, że jej dodanie lub uwolnienie wiąże się z zastąpieniem niektórych grup chromoforowych innymi lub z pojawieniem się nowych grup chromoforowych. Jeśli wskaźnik jest słaby do -ta HIn, to w roztworze wodnym zachodzi: HIn + H 2 O D W- + H3O +. Jeśli wskaźnik jest słaby In, to: In + H 2 O D HIn + + OH - . Ogólnie możemy napisać: W a + H 2 O D W b + H 3 O + , gdzie In a i In b - odpowiednio. kwaśne i zasadowe formy wskaźnika, które różnią się kolorem. ten proces K ln = / naz. wskaźnik. Kolor roztworu zależy od stosunku /, cięcie zależy od pH roztworu.Uważa się, że kolor jednej formy wskaźnika jest zauważalny, jeśli jest 10 razy większy niż innych form, tj. jeśli stosunek / = /K ln jest równy 0,1 lub 10. Zmianę koloru wskaźnika obserwuje się w obszarze pH = pK lp b 1, to-ry tzw. interwał przejścia wskaźnika. Zmień maks. wyraźnie, gdy = i K ln = [H 3 O] +, tj. przy pH = pKln. Wartość pH, w Kromie, zwykle kończy się, tzw. wskaźnik czasu rzeczywistego. Wskaźniki dla dobiera się w taki sposób, aby przedział przejścia barw zawierał wartość pH, jaką roztwór powinien mieć w punkcie równoważnikowym. Często ta wartość pH nie odpowiada pT stosowanego wskaźnika, co prowadzi do tzw. błąd wskaźnika. Jeśli w K. t. t. pozostaje nadmiar niemiareczkowanych słabych lub do ciebie, wywoływany jest błąd. odp. zasadowy lub kwaśny.
Określono czułość wskaźnika - (w / l) (w tym przypadku H + lub OH -
) w punkcie maks. nagła zmiana koloru. Rozróżnij: wskaźniki, wrażliwe na nie, z interwałem przejściowym w zakresie zasadowych wartości pH (np. Tymoloftaleina); wrażliwy na wskaźniki z przerwą przejściową w regionie kwaśnym (jak w przypadku żółcieni dimetylowej itp.); neutralnych wskaźników, odstęp przejścia do-rykh wynosi ok. pH 7 (neutralna czerwień itp.). I wskaźniki mają jedno lub dwa kolorowe formularze; takie wskaźniki nazywane są odp. jednokolorowe i dwukolorowe. Naib. można by zaobserwować wyraźną zmianę koloru tych wskaźników, których formy kwasowe i zasadowe są dodatkowo zabarwione. zabarwienie. Nie ma jednak takich wskaźników. Dlatego dodanie , odpowiednio zmienia kolory obu formularzy. Tak więc w czerwieni metylowej przejście z czerwieni na żółć następuje w zakresie 2 jednostek pH, a jeśli dodasz do roztworu, to przejście koloru z czerwono-fioletowego na zielony obserwuje się ostro i wyraźnie przy pH 5,3. Podobny efekt można uzyskać stosując mieszankę dwóch wskaźników, których kolory wzajemnie się uzupełniają. przyjaciel. Takie wskaźniki są nazywane mieszane (tab. 2).
Mieszanki wskaźników, żytnich w sposób ciągły zmieniają swoją barwę w całym zakresie wartości pH od 1 do 14, tzw. uniwersalny. Używane są przez ok. ocena pH roztworów.
Ma to wpływ na zmianę koloru wskaźnika. W przypadku wskaźników dwukolorowych im wyższy , tym mniej gwałtowna zmiana koloru, ponieważ. widma absorpcji obu postaci bardziej się pokrywają, a zmiana koloru staje się trudniejsza do wykrycia. Zwykle używaj tej samej minimalnej (kilka kropli roztworu) ilości wskaźnika.
Przedział przejściowy wielu wskaźników zależy od t-ry. Zmienia więc kolor w temperaturze pokojowej w zakresie pH 3,4-4,4, aw 100°C w zakresie pH 2,5-3,3. Ma to związek ze zmianą.
Cząsteczki koloidalne obecne w roztworze adsorbują indykatory, co prowadzi do całkowitej zmiany jego barwy. Aby uniknąć błędów w obecności dodatnio naładowanych cząstek koloidalnych, należy stosować wskaźniki-podstawy iw ich obecności. naładowane ujemnie - wskaźniki kwasowe.
W normalnych warunkach należy wziąć pod uwagę wpływ rozpuszczonego CO 2 , zwłaszcza gdy stosuje się wskaźniki o pK ln > 4 (np. czerwień metylowa, ). Czasami CO 2 jest wcześniej usuwany przez gotowanie lub miareczkowanie roztworem bez kontaktu z nim.
Wpływ obcych neutralnych (efekt soli) przejawia się w przesunięciu wskaźników. W przypadku wskaźników kwaśnych przedział przejściowy przesuwa się w rejon bardziej kwaśny, aw przypadku wskaźników zasadowych w bardziej zasadowy.
W zależności od rodzaju rozpuszczalnika zmieniają się kolory wskaźników, ich pKln i czułość. Tak więc czerwień metylowa daje przejście barwne przy wyższych wartościach H+ niż błękit bromofenolowy i odwrotnie w roztworze glikolu etylenowego. W roztworach wodno-metanolowych i wodno-etanolowych zmiana w porównaniu ze środowiskiem wodnym jest nieznaczna. W środowisku alkoholowym wskaźniki kwasowe są bardziej wrażliwe na H + niż wskaźniki zasadowe.
Chociaż w środowiskach nietoksycznych zwykle ktt ustawia się potencjometrycznie za pomocą szklanego wskaźnika, są one również stosowane (tabela 3).
Najczęściej dla słabych stosuje się czerwień metylową w bezwodnym CH3COOH lub w bezwodnym; przy słabym do-t - w DMF.
Zachowanie się wskaźników w ośrodkach niewodnych i wodnych jest podobne. Na przykład dla słabego do ciebie HIn w p-rozpuszczalniku SH można zapisać: HIn + SH D W- + SH 2 + . Mechanizm działania wskaźników jest taki sam jak w, tylko w ośrodkach niewodnych używają odpowiednich skal kwasowości (pH p, pA; patrz).
Stosowane są również w jakości, zmieniając kolor i intensywność w zależności od pH oraz umożliwiając miareczkowanie silnie zabarwionych i mętnych roztworów.
Dla słabego do-t stosuje się t tzw. wskaźniki zmętnienia in-va, tworzące odwracalne, koagulujące w bardzo wąskim zakresie pH (np. izonitroacetylo-n-aminobenzen daje zmętnienie przy pH 10,7-11,0). Jak możesz używać kompleksów z (patrz poniżej); kompleksy te, zapadając się, zmieniają kolor roztworu w wąskim zakresie pH.
Aby określić org. do-t iw obecności. stosuje się niemieszający się z nim roztwór tzw. amphi-wskaźniki, żyto to wskaźniki kwasowości (np. 00) z rozkładem. org. (np. ). Wskaźniki te są dobrze rozpuszczone. w org. p-rodzice, źli w; są bardzo wrażliwe.
Wskaźniki adsorpcji na wyspach, które mogą być adsorbowane na powierzchni osadu i jednocześnie zmieniać kolor lub intensywność. Wskaźniki te są zwykle odwracalne i są stosowane w opadach atmosferycznych, w których wskaźnik jest adsorbowany. Duża grupa wskaźników (tabela 4) adsorbowana przez powierzchnię osadu wraz z tworzeniem c zawartych w osadzie.
Na przykład roztwór o barwie różowej to-ry nie zmienia się po dodaniu AgNO 3 . Ale przy p-rum KBr osad adsorbuje Ag +, które przyczepiają się do siebie. Osad staje się czerwono-fioletowy. W c.t.t., gdy zmiareczkowane jest całe Ag+, kolor osadu zanika, a roztwór ponownie staje się różowy.
Inorg. adsorpcja wskaźniki tworzą z titranta barwny osad lub kompleks (jak na przykład stosowany jako wskaźnik CrO 4- i SCN - w ). jako adsorbent. stosowane są również wskaźniki nek-ry kwas-zasada, utlenianie.-regeneracja. i kompleksometryczne. wskaźniki, St. Islands to-rykh (kwas, potencjał redoks. i stabilność kompleksów z) w adsorpcji. stan zależy od charakteru i powierzchni osadu.
Redukcja utleniania wskaźniki - in-va, zdolne do zmiany koloru w zależności od utlenienia.-restore. r-ra potencjał. Służy do ustalenia K. t. t. przywracanie utleniania. i dla kolorymetrii definicje okislit.-restore. potencjał (przede wszystkim w biologii). Takie wskaźniki są z reguły in-va, aby same żyto przechodziło lub, a formy utlenione (In Ox) i zredukowane (In Red) mają różne kolory.
Do odwracalnego utleniania.-przywracania. wskaźniki można zapisać: W Ox + ne D Na czerwono, gdzie n jest liczbą. Przy potencjale E stosunek obu form wskaźnika określa się przez:
,
gdzie E ln - prawdziwy okislit.-restore. potencjał wskaźnika, w zależności od składu roztworu. Przedział przejścia kolorów jest praktycznie obserwowany, gdy stosunek / zmienia się od 0,1 do 10, co w temperaturze 25°C odpowiada D mi (w V) = E ln b (0,059/n). Potencjał odpowiadający najostrzejszej zmianie barwy to Eln. Wybierając wskaźnik, weź pod uwagę Ch. arr. wartości E ln , współczynnik umorzenie molowe obu form wskaźnika i potencjał rozwiązania w punkcie równoważnikowym. Przy silnym (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 itp.) Stosowane są wskaźniki, które mają na przykład stosunkowo wysoki Eln i jego pochodne; przy silnym [Ti(III), V(II) itp.] stosuje się np. wskaźniki o relatywnie niskim Eln (tab. 5).
Niektóre in-va nieodwracalnie zmieniają swój kolor, na przykład po zniszczeniu z utworzeniem bezbarwnych. produktów, jak pod działaniem naftolu lub niebiesko-czarnego pod działaniem BrO 3 .
Wskaźniki kompleksometryczne - in-va, tworzące kolorowe kompleksy z (M), różniące się kolorem od samych wskaźników. Służą do ustalania c.t.t. Stabilność kompleksów ze wskaźnikami (In) jest mniejsza niż odpowiednich kompleksonianów,
dlatego w c.t.t. wskaźniki są przesunięte z kompleksów z . W momencie zmiany koloru w punkcie równoważnikowym = a więc pM = - lg K Mln , gdzie pM = - lg[M] jest wywołane. punkt przejścia wskaźnika, K Mln - stabilność kompleksu ze wskaźnikiem. Błąd w wynika z faktu, że pewną ilość można przypisać do wskaźnika, a nie do titranta. Naib. często stosuje się tzw.
Podczas prowadzenia procesu chemicznego niezwykle ważne jest monitorowanie warunków przebiegu reakcji lub ustalenie osiągnięcia jej zakończenia. Czasami można to zaobserwować za pomocą pewnych zewnętrznych znaków: zaprzestania wydzielania się pęcherzyków gazu, zmiany koloru roztworu, wytrącania lub odwrotnie, przejścia jednego ze składników reakcji do roztworu itp. W większości przypadkach do określenia końca reakcji stosuje się odczynniki pomocnicze, tzw. wskaźniki, które zazwyczaj wprowadza się do analizowanego roztworu w niewielkich ilościach.
wskaźniki zwane związkami chemicznymi, które mogą zmieniać kolor roztworu w zależności od warunków środowiskowych, bez bezpośredniego wpływu na badany roztwór i kierunek reakcji. Tak więc wskaźniki kwasowo-zasadowe zmieniają kolor w zależności od pH podłoża; wskaźniki redoks - z potencjału środowiska; wskaźniki adsorpcji - od stopnia adsorpcji itp.
Wskaźniki są szczególnie szeroko stosowane w praktyce analitycznej do analizy miareczkowej. Służą również jako najważniejsze narzędzie kontroli procesów technologicznych w przemyśle chemicznym, hutniczym, włókienniczym, spożywczym i innych. W rolnictwie za pomocą wskaźników przeprowadza się analizę i klasyfikację gleb, ustala się charakter nawozów i wymaganą ich ilość do zastosowania w glebie.
Wyróżnić wskaźniki kwasowo-zasadowe, fluorescencyjne, redoks, adsorpcyjne i chemiluminescencyjne.
WSKAŹNIKI KWASOWO-ZASADOWE (PH).
Jak wiadomo z teorii dysocjacji elektrolitycznej, związki chemiczne rozpuszczone w wodzie dysocjują na dodatnio naładowane jony - kationy i ujemnie naładowane - aniony. Woda dysocjuje również w bardzo małym stopniu na dodatnio naładowane jony wodoru i ujemnie naładowane jony hydroksylowe:
Stężenie jonów wodorowych w roztworze oznacza się symbolem .
Jeżeli stężenie jonów wodorowych i wodorotlenkowych w roztworze jest takie samo, to takie roztwory są obojętne i mają pH = 7. Przy stężeniu jonów wodorowych odpowiadającym pH od 7 do 0, roztwór jest kwaśny, ale jeśli stężenie wodorotlenków jony są wyższe (pH = od 7 do 14), roztwór ma odczyn zasadowy.
Do pomiaru wartości pH stosuje się różne metody. Jakościowo reakcję roztworu można określić za pomocą specjalnych wskaźników, które zmieniają kolor w zależności od stężenia jonów wodorowych. Takie wskaźniki są wskaźnikami kwasowo-zasadowymi, które reagują na zmiany pH pożywki.
Zdecydowana większość wskaźników kwasowo-zasadowych to barwniki lub inne związki organiczne, których cząsteczki ulegają zmianom strukturalnym w zależności od reakcji medium. Stosowane są w analizie miareczkowej w reakcjach zobojętniania, a także do kolorymetrycznego oznaczania pH.
Wskaźnik | Zakres pH przejścia kolorów | Zmiana koloru |
---|---|---|
fiolet metylowy | 0,13-3,2 | Żółto - fioletowy |
błękit tymolowy | 1,2-2,8 | Czerwony żółty |
Tropeolina 00 | 1,4-3,2 | Czerwony żółty |
- Dinitrofenol | 2,4-4,0 | Bezbarwny - żółty |
Oranż metylowy | 3,1-4,4 | Czerwony żółty |
Czerwień naftylowa | 4,0-5,0 | Czerwony pomarańczowy |
czerwień metylowa | 4,2-6,2 | Czerwony żółty |
Błękit bromotymolowy | 6,0-7,6 | Żółty niebieski |
Czerwień fenolowa | 6,8-8,4 | Żółto czerwony |
Fiolet metakrezolowy | 7,4-9,0 | Żółto - fioletowy |
błękit tymolowy | 8,0-9,6 | Żółty niebieski |
fenoloftaleina | 8,2-10,0 | Bezbarwny - czerwony |
tymoloftaleina | 9,4-10,6 | Bezbarwny - niebieski |
Żółcień alizarynowa P | 10,0-12,0 | Jasnożółty - czerwono-pomarańczowy |
Tropeolina 0 | 11,0-13,0 | Żółty - średni |
Malachitowa zieleń | 11,6-13,6 | Zielonkawoniebieski - bezbarwny |
Jeśli konieczne jest poprawienie dokładności pomiaru pH, stosuje się wskaźniki mieszane. Aby to zrobić, wybiera się dwa wskaźniki o bliskich odstępach pH przejścia kolorów, mające dodatkowe kolory w tym przedziale. Za pomocą tego mieszanego wskaźnika można dokonywać oznaczeń z dokładnością do 0,2 jednostki pH.
Powszechnie stosowane są również wskaźniki uniwersalne, które mogą wielokrotnie zmieniać kolor w szerokim zakresie wartości pH. Chociaż dokładność oznaczania takimi wskaźnikami nie przekracza 1,0 jednostki pH, pozwalają one na oznaczanie w szerokim zakresie pH: od 1,0 do 10,0. Wskaźniki uniwersalne to najczęściej kombinacja od czterech do siedmiu wskaźników dwukolorowych lub jednokolorowych o różnych zakresach pH przejść barwnych, zaprojektowanych w taki sposób, aby przy zmianie pH podłoża następowała zauważalna zmiana barwy.
Na przykład dostępny w handlu uniwersalny wskaźnik PKC jest mieszaniną siedmiu wskaźników: purpury bromokrezolowej, zieleni bromokrezolowej, oranżu metylowego, tropeoliny 00, fenoloftaleiny, błękitu tymolowego i błękitu bromotymolowego.
Wskaźnik ten w zależności od pH ma kolor: przy pH = 1 - malinowy, pH = 2 - różowawo-pomarańczowy, pH = 3 - pomarańczowy, pH = 4 - żółto-pomarańczowy, pH = 5 żółty, pH = 6 - zielonkawo-żółty, pH = 7 - żółto-zielony,. pH = 8 - zielony, pH = 9 - niebiesko-zielony, pH = 10 - szaro-niebieski.
Indywidualne, mieszane i uniwersalne wskaźniki kwasowo-zasadowe zwykle rozpuszcza się w etanolu i dodaje kilka kropli do badanego roztworu. Zmieniając kolor roztworu, ocenia się wartość pH. Oprócz wskaźników rozpuszczalnych w alkoholu wytwarzane są również formy rozpuszczalne w wodzie, które są solami amonowymi lub sodowymi tych wskaźników.
W wielu przypadkach wygodniej jest używać nie roztworów wskaźnikowych, ale papierków wskaźnikowych. Te ostatnie są przygotowywane w następujący sposób: bibułę filtracyjną przepuszcza się przez standardowy roztwór wskaźnika, bibułę wyciska się z nadmiaru roztworu, suszy, kroi w wąskie paski i broszuruje. W celu przeprowadzenia testu papierek wskaźnikowy zanurza się w roztworze testowym lub umieszcza się jedną kroplę roztworu na pasku papieru wskaźnikowego i obserwuje się zmianę jego barwy.
WSKAŹNIKI FLUORESCENCYJNE
Niektóre związki chemiczne wystawione na działanie promieni ultrafioletowych mają zdolność, przy określonej wartości pH, powodowania fluorescencji roztworu lub zmiany jego koloru lub odcienia.
Ta właściwość jest wykorzystywana do miareczkowania kwasowo-zasadowego olejów, mętnych i mocno zabarwionych roztworów, ponieważ konwencjonalne wskaźniki nie nadają się do tych celów.
Praca ze wskaźnikami fluorescencyjnymi odbywa się poprzez oświetlanie roztworu testowego światłem ultrafioletowym.
Wskaźnik | Zakres pH fluorescencji (w świetle ultrafioletowym) | Zmiana koloru fluorescencji |
4-etoksyakrydon | 1,4-3,2 | Zielono-niebieski |
2-Naftyloamina | 2,8-4,4 | Zwiększenie fluorescencji fioletowej |
dimetnafteirodyna | 3,2-3,8 | Liliowy - pomarańczowy |
1-Naftylam | 3,4-4,8 | Wzrost niebieskiej fluorescencji |
Akrydyna | 4,8-6,6 | Zielono-fioletowy |
3,6-dioksyftalimid | 6,0-8,0 | żółto-zielony - żółty |
2,3-dicyjanohydrochinon | 6,8-8,8 | Niebieski zielony |
Euchrysin | 8,4-10,4 | Pomarańczowo - zielony |
1,5-Naftyloaminosulfamid | 9,5-13,0 | Żółty zielony |
Kwas CC (kwas 1,8-aminonaftolo-2,4-disulfonowy) | 10,0-12,0 | Fioletowo zielony |
WSKAŹNIKI REDOKS
Wskaźniki redoks- związki chemiczne zmieniające kolor roztworu w zależności od wartości potencjału redoks. Stosowane są w miareczkowych metodach analizy, a także w badaniach biologicznych do kolorymetrycznego oznaczania potencjału redoks.
Wskaźnik | Normalny potencjał redoks (przy pH=7), V | Barwienie zaprawy | |
forma utleniająca | przywrócona forma | ||
Neutralna czerwień | -0,330 | Czerwony fiolet | Bezbarwny |
Safranin T | -0,289 | brązowy | Bezbarwny |
Indihomonosulfonian potasu | -0,160 | Niebieski | Bezbarwny |
Indygodisulfonian potasu | -0,125 | Niebieski | Bezbarwny |
Indygotrisulfonian potasu | -0,081 | Niebieski | Bezbarwny |
Inngtetrasulfonian potasu | -0,046 | Niebieski | Bezbarwny |
Błękit toluidynowy | +0,007 | Niebieski | Bezbarwny |
Tnonina | +0,06 | fioletowy | Bezbarwny |
sól sodowa o-krezolindofenolanu | +0,195 | czerwonawy niebieski | Bezbarwny |
2,6-Dnchlorofenoloindofenolan sodu | +0,217 | czerwonawy niebieski | Bezbarwny |
sól sodowa m-bromofenoloindofenolanu | +0,248 | czerwonawy niebieski | Bezbarwny |
difeinlbenzydyna | +0,76 (roztwór kwasu) | fioletowy | Bezbarwny |
WSKAŹNIKI ADSORPCJI
Wskaźniki adsorpcji- substancje, w obecności których zmienia się kolor osadu powstającego podczas miareczkowania metodą wytrącania. Wiele wskaźników kwasowo-zasadowych, niektóre barwniki i inne związki chemiczne są w stanie zmienić kolor osadu przy określonej wartości pH, co czyni je odpowiednimi do stosowania jako wskaźniki adsorpcyjne.
Wskaźnik | Zdefiniowany jon | Środek strącający jony | Zmiana koloru |
czerwień alizaryna C | Żółto-różowo-czerwony | ||
Błękit bromofenolowy | Żółty zielony | ||
Liliowy - żółty | |||
Fioletowy - niebiesko-zielony | |||
difenylokarbazyd | , , | Bezbarwny - fioletowy | |
Kongo czerwone | , , | Czerwony niebieski | |
Niebieski czerwony | |||
fluoresceina | , | żółto-zielony - różowy | |
eozyna | , | żółto-czerwony - czerwono-fioletowy | |
Erytrozyna | Czerwono-żółty - ciemnoczerwony |
WSKAŹNIKI CHEMILUMINESCENCYJNE
Ta grupa wskaźników obejmuje substancje zdolne do emitowania światła widzialnego przy określonych wartościach pH. Wskaźniki chemiluminescencyjne są wygodne w użyciu podczas pracy z ciemnymi cieczami, ponieważ w tym przypadku poświata pojawia się w punkcie końcowym miareczkowania.