Органикалық заттардың алуан түрлерінің ішінде әртүрлі ортада түсінің өзгеруімен сипатталатын арнайы қосылыстар бар. Қазіргі заманғы электронды рН өлшегіштер пайда болғанға дейін индикаторлар қоршаған ортаның қышқылдық-негіздік көрсеткіштерін анықтау үшін таптырмас «құралдар» болды және аналитикалық химияда көмекші заттар ретінде, сондай-ақ қажетті жабдықтар болмаған кезде зертханалық тәжірибеде қолданыла береді..
Индикаторлар не үшін қажет?
Алғашында бұл қосылыстардың әртүрлі орталарда түсін өзгерту қасиеті ерітіндідегі заттардың қышқылдық-негіздік қасиеттерін көзбен анықтау үшін кеңінен қолданылды, бұл ортаның табиғатын анықтауға ғана емес, сонымен қатар сурет салуға көмектесті. алынған реакция өнімдері туралы қорытынды. Заттардың концентрациясын титрлеу арқылы анықтау үшін индикаторлық ерітінділер зертханалық тәжірибеде қолданылуда және олардың жетіспеушілігіне импровизацияланған әдістерді қолдануды үйренуге мүмкіндік береді.заманауи рН метрлер.
Осындай бірнеше ондаған заттар бар, олардың әрқайсысы біршама тар аймаққа сезімтал: әдетте ол ақпараттылық шкаласы бойынша 3 баллдан аспайды. Хромофорлардың осындай алуан түрлілігінің және олардың бір-бірімен төмен белсенділігінің арқасында ғалымдар зертханалық және өндірістік жағдайларда кеңінен қолданылатын әмбебап көрсеткіштерді жасай алды.
Көп қолданылатын рН индикаторлары
Айта кететін жайт, сәйкестендіру қасиетінен басқа бұл қосылыстардың жақсы бояу қабілеті бар, бұл оларды тоқыма өнеркәсібінде маталарды бояу үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Химиядағы түсті индикаторлардың көп санының ішінде метил апельсин (метил апельсин) және фенолфталеин ең танымал және қолданылатыны болып табылады. Басқа хромофорлардың көпшілігі қазіргі уақытта бір-бірімен араласып немесе арнайы синтездер мен реакциялар үшін пайдаланылады.
Метил апельсин
Көптеген бояғыштар бейтарап ортадағы негізгі түстеріне байланысты аталған, бұл хромофорға да қатысты. Метил апельсин - құрамында N=N тобы бар азобояғыш, ол индикатор түсінің қышқыл ортада қызылға, ал сілтілі ортада сары түске ауысуына жауап береді. Азоқосылыстардың өзі күшті негіздер болып табылмайды, алайда электрон донорлық топтарының болуы (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 және т.б.) азот атомдарының бірінің негізділігін арттырады,донор-акцепторлық принцип бойынша сутегі протондарын қосуға қабілетті болады. Сондықтан ерітіндідегі H+ иондарының концентрациясын өзгерткен кезде қышқыл-негіз индикаторының түсінің өзгеруін байқауға болады.
Метил апельсин жасау туралы толығырақ
Сульфанил қышқылын диазотизациялау арқылы реакция арқылы метил апельсин алыңыз C6H4(SO3H)NH2 содан кейін диметиланилинмен біріктірілген C6H5N(CH3)2. Сульфанил қышқылы натрий нитриті NaNO қосу арқылы натрий сілті ерітіндісінде ерітілген. 2, содан кейін 0°C-қа жақын температурада синтезді жүзеге асыру үшін мұзбен салқындатылады және HCl тұз қышқылы қосылады. Содан кейін диметиланилиннің HCl-дегі жеке ерітіндісі дайындалады, ол салқындатылған кезде бояғышты алған кезде бірінші ерітіндіге құйылады. Ол одан әрі сілтіленеді және ерітіндіден қою сарғыш кристалдар тұнбаға түседі, олар бірнеше сағаттан кейін сүзіліп, су моншасында кептіріледі.
Фенолфталеин
Бұл хромофор өз атауын оның синтезіне қатысатын екі реагент атауларының қосылуынан алды. Индикатордың түсі таңқурай (қызыл-күлгін, таңқурай-қызыл) реңк алумен сілтілі ортада түсінің өзгеруімен ерекшеленеді, ерітінді қатты сілтіленгенде түссіз болады. Фенолфталеин қоршаған ортаның рН деңгейіне байланысты бірнеше пішінді қабылдауы мүмкін, ал қатты қышқыл ортада сарғыш түсті болады.
Бұл хромофор мырыш хлориді ZnCl2 немесе концентрлі күкірт қышқылы H2 қатысуымен фенол мен фтал ангидридінің конденсациялануы нәтижесінде түзіледі. SO 4. Қатты күйде фенолфталеин молекулалары түссіз кристалдар болып табылады.
Бұған дейін фенолфталеин іш жүргізетін дәрілерді жасауда белсенді түрде қолданылған, бірақ белгіленген жинақтаушы қасиеттеріне байланысты бірте-бірте оны қолдану айтарлықтай қысқарды.
Лакмус
Бұл индикатор қатты ортада қолданылған алғашқы реагенттердің бірі болды. Лакмус – қынаның белгілі бір түрінен алынатын табиғи қосылыстардың күрделі қоспасы. Ол тек бояғыш ретінде ғана емес, сонымен қатар ортаның рН анықтау құралы ретінде де қолданылады. Бұл химиялық тәжірибеде адам қолдана бастаған алғашқы көрсеткіштердің бірі: ол сулы ерітінділер немесе онымен сіңдірілген сүзгі қағазының жолақтары түрінде қолданылады. Қатты күйдегі лакмус – жеңіл аммиак иісі бар күңгірт ұнтақ. Таза суда ерігенде индикатордың түсі күлгін, ал қышқылданған кезде қызыл түске боялады. Сілтілік ортада лакмус көк түске боялады, бұл оны орта индикаторын жалпы анықтау үшін әмбебап индикатор ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Лакмус компоненттерінің құрылымдарында рН өзгерген кезде болатын реакцияның механизмі мен сипатын дәл анықтау мүмкін емес, өйткені оған 15-ке дейін әртүрлі қосылыс кіруі мүмкін, олардың кейбіреулеріолар ажырамас белсенді ингредиенттер болуы мүмкін, бұл олардың химиялық және физикалық қасиеттерін жеке зерттеуін қиындатады.
Әмбебап индикатор қағазы
Ғылымның дамуымен және индикаторлық қағаздардың пайда болуымен экологиялық көрсеткіштерді белгілеу әлдеқайда оңай болды, өйткені қазір кез-келген далалық зерттеулер үшін дайын сұйық реагенттер қажет емес еді, бұл ғалымдар мен сот мамандары әлі де сәтті пайдаланады. Осылайша, ерітінділер әмбебап индикаторлық қағаздармен ауыстырылды, бұл олардың кең спектрінің арқасында кез келген басқа қышқыл-негіз индикаторларын пайдалану қажеттілігін толығымен жойды.
Сіңдірілген жолақтардың құрамы өндірушіден өндірушіге қарай өзгеруі мүмкін, сондықтан ингредиенттердің шамамен тізімі келесідей болуы мүмкін:
- фенолфталеин (0-3, 0 және 8, 2-11);
- (ди)метил сары (2, 9–4, 0);
- метил апельсин (3, 1–4, 4);
- метил қызыл (4, 2–6, 2);
- бромотимол көк (6, 0–7, 8);
- α‒нафтолфталеин (7, 3–8, 7);
- тимол көк (8, 0–9, 6);
- крезолфталеин (8, 2–9, 8).
Қаптамада бір бүтін санның дәлдігімен ортаның рН мәнін 0-ден 12-ге дейін (шамамен 14) анықтауға мүмкіндік беретін түс шкаласының стандарттары болуы міндетті.
Басқа нәрселермен қатар, бұл қосылыстарды сулы және су-спирт ерітінділерінде бірге қолдануға болады, бұл мұндай қоспаларды пайдалануды өте ыңғайлы етеді. Бірақ бұл заттардың кейбіреулері суда нашар еритін болуы мүмкін, сондықтан қажетәмбебап органикалық еріткіш таңдаңыз.
Қасиеттерінің арқасында қышқылдық-негіздік индикаторлар ғылымның көптеген салаларында өз қолдануын тапты және олардың әртүрлілігі рН индикаторларының кең ауқымына сезімтал әмбебап қоспалар жасауға мүмкіндік берді.
