Μεταξύ της ποικιλίας των οργανικών ουσιών, υπάρχουν ειδικές ενώσεις που χαρακτηρίζονται από αλλαγές χρώματος σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Πριν από την εμφάνιση των σύγχρονων ηλεκτρονικών μετρητών pH, οι δείκτες ήταν απαραίτητα «εργαλεία» για τον προσδιορισμό των δεικτών οξέος-βάσης του περιβάλλοντος και συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται στην εργαστηριακή πρακτική ως βοηθητικές ουσίες στην αναλυτική χημεία, καθώς και ελλείψει του απαραίτητου εξοπλισμού..
Που χρησιμεύουν οι δείκτες;
Αρχικά, η ιδιότητα αυτών των ενώσεων να αλλάζουν χρώμα σε διάφορα μέσα χρησιμοποιήθηκε ευρέως για τον οπτικό προσδιορισμό των ιδιοτήτων οξέος-βάσης των ουσιών σε διάλυμα, γεγονός που βοήθησε στον προσδιορισμό όχι μόνο της φύσης του μέσου, αλλά και στον προσδιορισμό ένα συμπέρασμα σχετικά με τα προκύπτοντα προϊόντα αντίδρασης. Τα διαλύματα δεικτών συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται στην εργαστηριακή πρακτική για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των ουσιών με τιτλοδότηση και σας επιτρέπουν να μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε αυτοσχέδιες μεθόδους λόγω έλλειψηςσύγχρονα pH μέτρα.
Υπάρχουν πολλές δεκάδες τέτοιες ουσίες, καθεμία από τις οποίες είναι ευαίσθητη σε μια μάλλον στενή περιοχή: συνήθως δεν υπερβαίνει τους 3 βαθμούς στην κλίμακα πληροφόρησης. Χάρη σε μια τέτοια ποικιλία χρωμοφόρων και τη χαμηλή δραστηριότητά τους μεταξύ τους, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν καθολικούς δείκτες που χρησιμοποιούνται ευρέως σε εργαστηριακές και παραγωγικές συνθήκες.
Δείκτες pH που χρησιμοποιούνται περισσότερο
Αξίζει να σημειωθεί ότι εκτός από την ιδιότητα αναγνώρισης, αυτές οι ενώσεις έχουν καλή ικανότητα βαφής, γεγονός που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται για τη βαφή υφασμάτων στην κλωστοϋφαντουργία. Από τον μεγάλο αριθμό χρωματικών δεικτών στη χημεία, οι πιο διάσημοι και χρησιμοποιούμενοι είναι το μεθυλοπορτοκάλι (μεθυλοπορτοκάλι) και η φαινολοφθαλεΐνη. Τα περισσότερα άλλα χρωμοφόρα χρησιμοποιούνται επί του παρόντος αναμεμειγμένα μεταξύ τους ή για συγκεκριμένες συνθέσεις και αντιδράσεις.
Μεθυλοπορτοκάλι
Πολλές βαφές ονομάζονται για τα βασικά τους χρώματα σε ένα ουδέτερο περιβάλλον, κάτι που ισχύει και για αυτό το χρωμοφόρο. Το πορτοκαλί μεθυλίου είναι μια αζωχρωστική που έχει μια ομάδα - N=N - στη σύνθεσή της, η οποία είναι υπεύθυνη για τη μετάβαση του χρώματος του δείκτη σε κόκκινο σε όξινο περιβάλλον και σε κίτρινο σε αλκαλικό. Οι αζω ενώσεις από μόνες τους δεν είναι ισχυρές βάσεις, ωστόσο, η παρουσία ομάδων δότη ηλεκτρονίων (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 και άλλα) αυξάνει τη βασικότητα ενός από τα άτομα αζώτου,το οποίο καθίσταται ικανό να συνδέει πρωτόνια υδρογόνου σύμφωνα με την αρχή δότη-δέκτη. Επομένως, όταν αλλάζετε τις συγκεντρώσεις των ιόντων H+ στο διάλυμα, μπορεί να παρατηρηθεί αλλαγή στο χρώμα του δείκτη οξέος-βάσης.
Περισσότερα σχετικά με την παρασκευή μεθυλοπορτοκάλι
Λήψη μεθυλ πορτοκαλιού με αντίδραση με διαζώτωση σουλφανιλικού οξέος C6H4(SO3H)NH2 ακολουθούμενο από συνδυασμό με διμεθυλανιλίνη C6H5N(CH3)2. Το σουλφανιλικό οξύ διαλύεται σε διάλυμα αλκαλίου νατρίου προσθέτοντας νιτρώδες νάτριο NaNO 2, και στη συνέχεια ψύχεται με πάγο για να πραγματοποιηθεί η σύνθεση σε θερμοκρασίες όσο το δυνατόν πλησιέστερες στους 0°C και προστίθεται υδροχλωρικό οξύ HCl. Στη συνέχεια, παρασκευάζεται ένα ξεχωριστό διάλυμα διμεθυλανιλίνης σε HCl, το οποίο χύνεται στο πρώτο διάλυμα όταν κρυώσει, λαμβάνοντας μια βαφή. Αλκαλοποιείται περαιτέρω και από το διάλυμα κατακρημνίζονται σκούρο πορτοκαλί κρύσταλλοι, οι οποίοι, μετά από αρκετές ώρες, φιλτράρονται και ξηραίνονται σε υδατόλουτρο.
φαινολοφθαλεΐνη
Αυτό το χρωμοφόρο πήρε το όνομά του από την προσθήκη των ονομάτων των δύο αντιδραστηρίων που εμπλέκονται στη σύνθεσή του. Το χρώμα του δείκτη είναι αξιοσημείωτο για την αλλαγή του χρώματος σε ένα αλκαλικό μέσο με την απόκτηση μιας απόχρωσης βατόμουρου (κόκκινο-ιώδες, βατόμουρο-κόκκινο), που γίνεται άχρωμο όταν το διάλυμα αλκαλοποιείται έντονα. Η φαινολοφθαλεΐνη μπορεί να πάρει διάφορες μορφές ανάλογα με το pH του περιβάλλοντος και σε έντονα όξινα περιβάλλοντα έχει πορτοκαλί χρώμα.
Αυτό το χρωμοφόρο παράγεται με τη συμπύκνωση φαινόλης και φθαλικού ανυδρίτη παρουσία χλωριούχου ψευδαργύρου ZnCl2 ή πυκνού θειικού οξέος H2 SO 4. Σε στερεά κατάσταση, τα μόρια της φαινολοφθαλεΐνης είναι άχρωμοι κρύσταλλοι.
Προηγουμένως, η φαινολοφθαλεΐνη χρησιμοποιήθηκε ενεργά στη δημιουργία καθαρτικών, αλλά σταδιακά η χρήση της μειώθηκε σημαντικά λόγω των καθιερωμένων σωρευτικών ιδιοτήτων.
Litmus
Αυτός ο δείκτης ήταν ένα από τα πρώτα αντιδραστήρια που χρησιμοποιήθηκαν σε στερεά μέσα. Το Litmus είναι ένα σύνθετο μείγμα φυσικών ενώσεων που λαμβάνεται από ορισμένους τύπους λειχήνων. Χρησιμοποιείται όχι μόνο ως χρωστικός παράγοντας, αλλά και ως μέσο για τον προσδιορισμό του pH του μέσου. Αυτός είναι ένας από τους πρώτους δείκτες που άρχισε να χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο στη χημική πρακτική: χρησιμοποιείται με τη μορφή υδατικών διαλυμάτων ή λωρίδων διηθητικού χαρτιού εμποτισμένου με αυτό. Το Litmus στη στερεά κατάσταση είναι μια σκούρα σκόνη με ελαφριά οσμή αμμωνίας. Όταν διαλύεται σε καθαρό νερό, το χρώμα του δείκτη γίνεται μωβ και όταν οξινίζεται γίνεται κόκκινο. Σε ένα αλκαλικό μέσο, η λακκούβα γίνεται μπλε, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του ως καθολικού δείκτη για τον γενικό προσδιορισμό του μέσου δείκτη.
Δεν είναι δυνατό να καθοριστεί με ακρίβεια ο μηχανισμός και η φύση της αντίδρασης που συμβαίνει όταν το pH αλλάζει στις δομές των συστατικών της λακκούβας, καθώς μπορεί να περιλαμβάνει έως και 15 διαφορετικές ενώσεις, μερικές από τις οποίεςμπορεί να είναι αδιαχώριστα ενεργά συστατικά, γεγονός που περιπλέκει τις ατομικές μελέτες χημικών και φυσικών ιδιοτήτων τους.
Χαρτί ενδείξεων γενικής χρήσης
Με την ανάπτυξη της επιστήμης και την έλευση των εγγράφων δεικτών, η καθιέρωση περιβαλλοντικών δεικτών έγινε πολύ πιο απλή, αφού πλέον δεν ήταν απαραίτητο να υπάρχουν έτοιμα υγρά αντιδραστήρια για οποιαδήποτε επιτόπια έρευνα, την οποία επιστήμονες και ιατροδικαστές εξακολουθεί να χρησιμοποιείται με επιτυχία. Έτσι, τα διαλύματα αντικαταστάθηκαν από χαρτιά γενικών δεικτών, τα οποία, λόγω του ευρέος φάσματος δράσης τους, εξάλειψαν σχεδόν εντελώς την ανάγκη χρήσης οποιωνδήποτε άλλων δεικτών οξέος-βάσης.
Η σύνθεση των εμποτισμένων ταινιών μπορεί να διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή, επομένως μια κατά προσέγγιση λίστα συστατικών μπορεί να είναι η εξής:
- φαινολοφθαλεΐνη (0-3, 0 και 8, 2-11);
- (δι)μεθυλοκίτρινο (2, 9-4, 0);
- μεθυλοπορτοκάλι (3, 1–4, 4);
- ερυθρό μεθυλίου (4, 2–6, 2);
- μπλε βρωμοθυμόλη (6, 0–7, 8);
- α‒ναφθολοφθαλεΐνη (7, 3–8, 7);
- μπλε θυμόλης (8, 0–9, 6);
- κρεσολφθαλεΐνη (8, 2–9, 8).
Η συσκευασία περιέχει απαραίτητα πρότυπα χρωματικής κλίμακας που σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε το pH του μέσου από 0 έως 12 (περίπου 14) με ακρίβεια ενός ακέραιου αριθμού.
Μεταξύ άλλων, αυτές οι ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί σε υδατικά διαλύματα και διαλύματα νερού-αλκοόλης, γεγονός που καθιστά τη χρήση τέτοιων μειγμάτων πολύ βολική. Ωστόσο, ορισμένες από αυτές τις ουσίες μπορεί να είναι ελάχιστα διαλυτές στο νερό, επομένως είναι απαραίτητοεπιλέξτε γενικό οργανικό διαλύτη.
Λόγω των ιδιοτήτων τους, οι δείκτες οξέος-βάσης έχουν βρει την εφαρμογή τους σε πολλούς τομείς της επιστήμης και η ποικιλομορφία τους κατέστησε δυνατή τη δημιουργία καθολικών μιγμάτων που είναι ευαίσθητα σε ένα ευρύ φάσμα δεικτών pH.
