Među raznovrsnim organskim supstancama postoje posebna jedinjenja koja se odlikuju promenama boje u različitim sredinama. Prije pojave modernih elektronskih pH mjerača, indikatori su bili nezamjenjivi "alati" za određivanje kiselinsko-baznih indikatora okoliša, a i dalje se koriste u laboratorijskoj praksi kao pomoćne tvari u analitičkoj hemiji, a također i u nedostatku potrebne opreme..
Čemu služe indikatori?
U početku je svojstvo ovih jedinjenja da menjaju boju u različitim medijima široko korišćeno za vizuelno određivanje kiselinsko-baznih svojstava supstanci u rastvoru, što je pomoglo da se utvrdi ne samo priroda medija, već i da se izvuče zaključak o nastalim produktima reakcije. Indikatorske otopine i dalje se koriste u laboratorijskoj praksi za određivanje koncentracije tvari titracijom i omogućuju vam da naučite kako koristiti improvizirane metode za nedostatakmoderni pH metri.
Postoji nekoliko desetina takvih supstanci, od kojih je svaka osjetljiva na prilično usko područje: obično ne prelazi 3 boda na skali informativnosti. Zahvaljujući takvoj raznolikosti hromofora i njihovoj niskoj aktivnosti među sobom, naučnici su uspjeli stvoriti univerzalne indikatore koji se široko koriste u laboratorijskim i proizvodnim uvjetima.
Najčešće korišteni pH indikatori
Važno je napomenuti da pored svojstva identifikacije, ova jedinjenja imaju dobru sposobnost bojenja, što im omogućava da se koriste za bojenje tkanina u tekstilnoj industriji. Od velikog broja indikatora boja u hemiji, najpoznatiji i korišćeni su metil narandžasta (metilnarandžasta) i fenolftalein. Većina drugih hromofora se trenutno koristi pomiješano jedni s drugima, ili za specifične sinteze i reakcije.
Metilnarandža
Mnoge boje su nazvane po svojim primarnim bojama u neutralnom okruženju, što važi i za ovaj hromofor. Metilnarandžasta je azo boja koja u svom sastavu ima grupu - N=N - koja je odgovorna za prelazak boje indikatora u crvenu u kiseloj sredini i u žutu u alkalnoj. Sama azo jedinjenja nisu jake baze, međutim, prisustvo grupa donora elektrona (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 i drugi) povećava bazičnost jednog od atoma dušika,koji postaje sposoban da veže protone vodonika prema principu donor-akceptor. Stoga, kada se mijenjaju koncentracije H+ iona u otopini, može se primijetiti promjena boje acido-baznog indikatora.
Više o pravljenju metil narandže
Dobijte metil narandžastu reakcijom sa diazotizacijom sulfanilne kiseline C6H4(SO3H)NH2 nakon čega slijedi kombinacija sa dimetilanilinom C6H5N(CH3)2. Sulfanilna kiselina se rastvara u rastvoru natrijum alkalije dodavanjem natrijum nitrita NaNO 2, a zatim se ohladi ledom da se izvede sinteza na temperaturama što je bliže 0°C i dodaje se hlorovodonična kiselina HCl. Zatim se priprema poseban rastvor dimetilanilina u HCl, koji se sipa u prvi rastvor kada se ohladi, čime se dobija boja. Dalje se alkalizira i iz rastvora se talože tamnonarandžasti kristali koji se nakon nekoliko sati odfiltriraju i osuše u vodenom kupatilu.
Fenolftalein
Ovaj hromofor je dobio ime po dodavanju imena dva reagensa uključena u njegovu sintezu. Boja indikatora je značajna po promjeni boje u alkalnom mediju sa sticanjem malinaste (crveno-ljubičaste, malinasto-crvene) nijanse, koja postaje bezbojna kada se otopina jako alkalizira. Fenolftalein može imati nekoliko oblika u zavisnosti od pH okoline, au jako kiselim sredinama ima narandžastu boju.
Ovaj hromofor se proizvodi kondenzacijom fenola i ftalnog anhidrida u prisustvu cink klorida ZnCl2 ili koncentrirane sumporne kiseline H2 SO 4. U čvrstom stanju, molekule fenolftaleina su bezbojni kristali.
Ranije se fenolftalein aktivno koristio u stvaranju laksativa, ali je postepeno njegova upotreba značajno smanjena zbog utvrđenih kumulativnih svojstava.
Litmus
Ovaj indikator je bio jedan od prvih reagensa korišćenih na čvrstim medijima. Lakmus je složena mješavina prirodnih spojeva koja se dobiva iz određenih vrsta lišajeva. Koristi se ne samo kao sredstvo za bojenje, već i kao sredstvo za određivanje pH medija. Ovo je jedan od prvih indikatora koji je čovjek počeo koristiti u kemijskoj praksi: koristi se u obliku vodenih otopina ili traka filter papira impregniranog njime. Lakmus u čvrstom stanju je tamni prah sa blagim mirisom amonijaka. Kada se otopi u čistoj vodi, boja indikatora postaje ljubičasta, a kada se zakiseli, postaje crvena. U alkalnom mediju, lakmus postaje plav, što ga omogućava da se koristi kao univerzalni indikator za opšte određivanje indikatora sredine.
Nije moguće precizno utvrditi mehanizam i prirodu reakcije koja se javlja kada se pH promijeni u strukturama lakmusovih komponenti, jer može uključivati do 15 različitih jedinjenja, od kojih nekaoni mogu biti neodvojivi aktivni sastojci, što komplikuje njihova individualna proučavanja hemijskih i fizičkih svojstava.
Univerzalni indikatorski papir
Razvojom nauke i pojavom indikatorskih papira, uspostavljanje ekoloških indikatora postalo je mnogo jednostavnije, jer sada nije bilo potrebno imati gotove tekuće reagense za bilo kakva terenska istraživanja, što naučnici i forenzičari i dalje uspješno koristi. Dakle, rješenja su zamijenjena univerzalnim indikatorskim papirima, koji su zbog svog širokog spektra djelovanja gotovo u potpunosti eliminirali potrebu za korištenjem bilo kojih drugih acido-baznih indikatora.
Sastav impregniranih traka može varirati od proizvođača do proizvođača, tako da približna lista sastojaka može biti sljedeća:
- fenolftalein (0-3, 0 i 8, 2-11);
- (di)metil žuta (2, 9–4, 0);
- metilnarandžasta (3, 1–4, 4);
- metil crvena (4, 2–6, 2);
- bromotimol plava (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftalein (7, 3–8, 7);
- timol plava (8, 0–9, 6);
- krezolftalein (8, 2–9, 8).
Pakovanje obavezno sadrži standarde boja koji vam omogućavaju da odredite pH medijuma od 0 do 12 (oko 14) sa tačnošću od jednog celog broja.
Između ostalog, ova jedinjenja se mogu koristiti zajedno u vodenim i vodeno-alkoholnim rastvorima, što čini upotrebu ovakvih mešavina veoma pogodnim. Međutim, neke od ovih supstanci mogu biti slabo rastvorljive u vodi, pa je neophodnoodaberite univerzalni organski rastvarač.
Zbog svojih svojstava, acido-bazni indikatori su našli svoju primenu u mnogim oblastima nauke, a njihova raznolikost je omogućila stvaranje univerzalnih mešavina koje su osetljive na širok spektar pH indikatora.
