RODIKLIAI chemijoje(lot. indikatoriaus rodyklė) – medžiagos, kurios keičia spalvą esant tam tikriems cheminiams junginiams tiriamoje terpėje (tirpoje, ore, ląstelėse, audiniuose), taip pat kai terpės pH arba redokso potencialas. pokyčiai; plačiai naudojami biocheminėse, klinikinėse ir sanitarinėse laboratorijose.

I. naudojamas reakcijos pabaigai (ekvivalentiškumo taškui) nustatyti titruojant, kolorimetriniam pH verčių arba redokso potencialų nustatymui, įvairių medžiagų aptikimui tam tikruose tiriamuose objektuose. Visiems šiems tikslams I. naudojamas vandeninių arba alkoholinių tirpalų pavidalu arba indikatorinių popierių pavidalu, kurie yra filtravimo popieriaus juostelės, įmirkytos I.

Priklausomai nuo tikslo ir veikimo mechanizmo, suskirstykite į keletą grupių.

Rūgščių-šarmų rodikliai yra sudėtingi organiniai junginiai, kurie keičia spalvą (dviejų spalvų I.) arba jos intensyvumą (vienos spalvos I.) priklausomai nuo terpės pH. Dviejų spalvų I. yra, pavyzdžiui, lakmoidas: šarminėje aplinkoje jis yra mėlynos spalvos, o rūgštinėje - raudonas. Monochromatinės I. pavyzdys yra fenolftaleinas, kuris yra bespalvis rūgštinė aplinka ir aviečių iki šarminės.

Pagal Ostvaldo (W. Ostwald) teoriją, rūgštis-bazė I. yra silpnos organinės rūgštys arba bazės, kurių nedisocijuotos molekulės tirpale turi skirtingą spalvą nei jų susidarantys anijonai ir katijonai. Pvz., fenolftaleinas yra silpnas, nes nedisocijuotos molekulės yra bespalvės, o anijonai dažo tirpalus aviečių spalva. I. sprendiniuose, kurie jums yra silpni, disocijuok pagal lygtį

kur HA yra nedisocijuotos I. molekulės, H + yra vandenilio jonai, o A - yra I. anijonai.

Tokių I. jonizacijos konstanta lygi

Ka \u003d [H + ] [A - ] / [NA] (2)

(kvadratiniai skliaustai žymi atitinkamų dalelių molines koncentracijas).

I., kurios yra silpnos bazės, disocijuoja pagal lygtį

kur BOH yra nedisocijuotos I. molekulės, B+ yra I. katijonai, o OH- yra hidroksilo jonai.

Šių I. disociacijos konstanta yra

Kb = / (4)

Iš 2 ir 4 lygčių matyti, kad kuo didesnė disociacijos konstanta, tuo daugiau I. skyla į jonus, taigi, esant didesnei H + jonų koncentracijai (tais atvejais, kai P. yra silpna rūgštis) arba OH jonų - (in). atvejai, kai I.- silpna bazė) jo disociacija nuslopinama ir pasikeičia spalva. Skirtingi I. turi skirtingas Ka ir Kb reikšmes. Todėl jie keičia spalvą esant skirtingoms terpės pH vertėms. Tas pH reikšmių diapazonas, kuriame vyksta šio I. spalvos pasikeitimas, vadinamas veikimo zona arba I pereinamuoju intervalu. I. pereinamasis intervalas dažniausiai lygus pK ± 1, kur pK yra -lgK. I. pereinamuoju tašku vadinama ta pH reikšmė, kuriai esant vizualiai aiškiausiai suvokiamas I spalvos pasikeitimas. Perėjimo taškas yra maždaug lygus šio I pK reikšmei.

Rūgščių-šarmų I. plačiai naudojami titruojant iki - t ir šarmų, taip pat biol, skysčių, ląstelių, audinių ir kt. pH vertės kolorimetriniam matavimui.

To-t ir šarmų titravimas turėtų būti baigtas tuo metu, kai pasiekiamas lygiavertiškumo taškas, t. y. tuo metu, kai toks tūris titruojamo tirpalo pridedamas prie titruojamo tirpalo to-you (šarmo), Krom yra lygiavertis kiekis -tu (šarmas). Tam reikia pritaikyti tokį I., perėjimo taškas į rogo yra lygus titruoto tirpalo pH reikšmei lygiavertiškumo taške (žr. Neutralizacijos metodas). Lentelėje. I. yra išvardyti, dažniausiai naudojami titruojant į - t ir bazes.

Kokybinis rūgštingumo ir šarmingumo nustatymas atliekamas naudojant vadinamąjį. neutralus I., kurio pereinamasis taškas yra praktiškai prie pH 7,0. Tai apima, pavyzdžiui, lakmusą, kuris rūgščioje aplinkoje (pH mažesnis nei 7,0) yra raudonas, o šarminėje aplinkoje (pH didesnis nei 7,0) Mėlyna spalva; neutrali raudona, rūgščioje aplinkoje pasidaro raudona, o šarminėje – geltona.

Apytikslis terpės pH matavimas (0,5-1,0 pH vieneto tikslumu) dažniausiai atliekamas naudojant universalųjį (kombinuotą) I., kuris yra kelių I. mišinys, kurio pereinamieji intervalai yra artimi. tarpusavyje ir apima platų pH verčių diapazoną.

Į 0,5 ml tiriamojo skysčio įlašinkite 1-2 lašus universalaus I. tirpalo ir šiuo atveju pasirodžiusi spalva palyginama su pridedama spalvų skale, kurioje nurodytos pH vertės, atitinkančios įvairių spalvų I. Taip pat užtepkite filtravimo popieriaus juosteles, impregnuotas universaliu AND.

Tikslesniam (0,1-0,5 pH vieneto) kolorimetriniam pH vertės nustatymui dažniausiai naudojamos vienos spalvos I. rūgščioje terpėje) iki geltonos (šarminėje terpėje). Tuo pačiu tikslu naudokite keletą dviejų spalvų And., kuriuos siūlo Clark (W. M. Clark) ir Labs (H. A. Lubs), kurie yra sulfoftaleinai. Šių I. rūgštinės ir šarminės formos ryškiai skiriasi spalva, tai jų pranašumas prieš Michaelio rodiklius.

Redokso arba redokso indikatoriai, yra organiniai dažikliai, kurių spalva oksiduotoje ir redukuotoje būsenoje skiriasi. Tokie I. naudojami oksidimetriniam titravimui (žr. Oksidimetrija), taip pat kolorimetriniam skysčių (žr. Redokso potencialas), atskirų ląstelių ir audinių redokso potencialų nustatymui citochemijos ir citolių laboratorijose. Dauguma redokso indikatorių redukuodami virsta bespalviais junginiais, o oksiduodami tampa spalvoti. Oksiduotos ir redukuotos I. formos tirpaluose yra dinaminės pusiausvyros būsenoje:

oksiduota forma + ne<->redukuota forma, kur n yra elektronų skaičius.

Dviejų šio I. formų pusiausvyros koncentracijų santykis, taigi ir tirpalo, kuriame yra I., spalva priklauso nuo tirpalo redokso potencialo dydžio. Jei tirpalo potencialo vertė yra didesnė už normalų šio redokso indikatoriaus redokso potencialą (E0), tai didžioji dalis I. šiame tirpale pereina į oksiduotą formą (dažniausiai spalvotą), jei tiriamos terpės redokso potencialas. yra mažesnis už E0, tada I. virsta redukuota forma (dažniausiai bespalvė). Esant vienodoms aplinkos redokso potencialo vertėms ir oksiduotų ir atkurtų formų koncentracijos rodiklio E0 vertėms, yra lygūs vienas kitam. Turint I seriją su skirtingomis E0 reikšmėmis, galima spręsti apie tam tikros terpės redokso potencialo dydį pagal jų spalvą tam tikroje aplinkoje. Michaelio pasiūlyti redokso rodikliai, kurie turi bendrinį pavadinimą „viologenai“ ir yra gama ir gama „dipiridilų dariniai, turi mažą toksiškumą ir yra plačiai naudojami redokso potencialui matuoti biol, sistemose; šiose I. redukuota forma. yra spalvotas.

Normalus viologenų redokso potencialas nepriklauso nuo tirpalo pH vertės. Tuo jie skiriasi nuo kitų redokso rodiklių.

Kompleksometriniai indikatoriai (metaliniai indikatoriai) yra vandenyje tirpūs organiniai dažai, galintys sudaryti spalvotus kompleksinius junginius su metalo jonais. Šie I. naudojami kompleksometrinio titravimo ekvivalentiškumo taškui nustatyti (žr. Kompleksometrija).

Adsorbcijos rodikliai- Tai organiniai dažai, adsorbuojami ant nuosėdų paviršiaus, susidarančių titruojant nusodinimo metodu, ir pasiekus ekvivalentiškumo tašką keičia spalvą. Pavyzdžiui, kai chloridai titruojami sidabro nitratu, tropeolinas 00 lygiavertiškumo taške pakeičia spalvą iš geltonos į rausvą.

Chemiliuminescenciniai (fluorescenciniai) indikatoriai- organiniai junginiai (pavyzdžiui, lumenolis, liucegininas, silaksenas ir kt.), kurie natūralioje šviesoje arba apšvitinti ultravioletiniais spinduliais turi savybę švytintis. Liuminescencijos intensyvumas ir spalva priklauso tiek nuo terpės pH vertės, tiek nuo jos redokso potencialo vertės; šie I. naudojami titruojant (atliekant neutralizaciją ir oksidimetriją) labai spalvotus arba drumstus skysčius, kai įprastos I. spalvos pasikeitimas nepastebimas.

Ir. yra naudojami daugelyje biocheminių. klinikoje taikomi metodai - biochem. laboratorijos. Iš jų dažniausiai vartojamas bromtimolio mėlynasis (nustatant fruktozės difosfato aldolazės aktyvumą kraujo serume, acetilcholinesterazės ir cholinesterazės aktyvumą kraujo serume pagal A. A. Pokrovskį, taip pat karboksilesterazės aktyvumą kraujyje pagal 2010 m. A. A. Pokrovskis ir L. G. Ponomareva), bromfenolio mėlynasis (elektroforetiškai atskiriant įvairius baltymus elektroforegramoms dažyti kartu su amido juoda ir rūgštine mėlyna-juoda), universalus I., fenolio raudonasis (nustatant aspartato ir alanino aminotransferazių aktyvumą kraujo serume , cholinesterazės aktyvumas kraujo serume ir kt. .), fenolftaleinas, nitrozintetrazolis, naudojami kokybiškai ir kiekybinis įvertinimasįvairių dehidrogenazių aktyvumas (žr. Dehidrogenazės) ir kt.

Indikatoriaus pavadinimas	Indikatoriaus perėjimo intervalas, pH vienetais
		Indikatoriaus rūgštinė forma	Šarminis indikatorius
Tropeolin 00 (natrio difenilaminoazo-n-benzensulfonatas)
Dimetilo geltonasis (dimetilaminoazobenzenas)		oranžinė raudona
Metilo oranžinis (natrio dimetilaminoazobenzensulfonatas)
Metilo raudonasis (dimetilaminoazobenzenkarboksirūgštis)
Fenolio raudonasis (fenolsulfoftaleinas)
Fenolftaleinas		Bespalvis	Crimson
timolftaleinas		Bespalvis

Bibliografija: Vinogradova E. N. Vandenilio jonų koncentracijos nustatymo metodai, M., 1956, bibliogr.; Rodikliai, red. E. Bishop ir I. N. Marovas, vert. iš anglų k., t. 1-2, M., 1976, bibliogr.

RODIKLIAI(vėlyvas lotyniškas indikatorius – rodyklė), chem. in-va, keičiant spalvą arba keičiant į.-l susidaro nuosėdos. komponentas tirpale. Jie nurodo tam tikrą sistemos būseną arba šios būsenos pasiekimo momentą. Yra grįžtami ir negrįžtami rodikliai. Pirmosios spalvos pokytis pasikeitus sistemos būklei (pavyzdžiui, pasikeitus terpės pH) gali būti. kartojo daug kartų. Negrįžtami rodikliai patiria negrįžtamą chemiją. transformacijos, pavyzdžiui, BrO 3 - yra sunaikinti. Rodikliai, to-rugiai suleisti į tiriamąjį tirpalą, vadinami. vidinis, skirtingai nei išorinis, p-cija su to-rymi atliekama už analizuojamo mišinio ribų. Pastaruoju atveju vienas ar daugiau analizuojamo tirpalo lašai dedami ant indikatoriumi impregnuoto popieriaus lapo arba sumaišomi ant baltos porcelianinės lėkštelės su lašeliu indikatoriaus. Ir C.-l pabaigai nustatyti dažniausiai naudojami rodikliai. chem. r-cija, Ch. arr. pabaigos taškas (k.t.t.). Pagal titrimetrinį metodai išskiria rūgščių-šarmų, adsorbcijos, oksidavimo-redukavimo. ir kompleksometrinis. rodikliai. yra p-rime org comp., to-rugiai pakeisti savo spalvą arba priklausomai nuo H + (terpės pH). Appl. nustatyti p-ties tarp to-tami ir (įskaitant at) arba kitų p-jų, jei jose yra H+, pabaigą, taip pat kolorimetriniams. vandens tirpalų pH nustatymas. Naib. Svarbiausi yra pateikti lentelėje. 1. Indikatorių spalvos pasikeitimo priežastis yra ta, kad jos papildymas ar išsiskyrimas yra susijęs su vienų chromoforų grupių pakeitimu kitomis arba su naujų chromoforų grupių atsiradimu. Jei indikatorius yra silpnas iki HIn, tada vandeniniame tirpale vyksta: HIn + H 2 O D In- + H 3 O +. Jei indikatorius silpnas In, tada: In + H 2 O D HIn + + OH - . Apskritai galime rašyti: In a + H 2 O D In b + H 3 O + , kur In a ir In b - atitinkamai. rūgštinės ir bazinės indikatoriaus formos, kurios yra skirtingos spalvos. šis procesas K ln = / naz. indikatorius. Tirpalo spalva priklauso nuo santykio /, pjūvis nustatomas pagal tirpalo pH.

Manoma, kad vienos indikatoriaus formos spalva pastebima, jei ji 10 kartų didesnė už kitų formų, t.y. jei santykis / \u003d /K ln yra 0,1 arba 10. Indikatoriaus spalvos pokytis pastebimas pH \u003d pK lp b 1 srityje, vadinama to-ry. indikatoriaus perėjimo intervalas. Keisti maks. aiškiai, kai = ir K ln = [H 3 O] +, t.y. esant pH = pKln. PH vertė, esanti Krom, paprastai baigiasi, vadinama. RT indikatorius. Rodikliai parenkami taip, kad spalvų perėjimo intervalas apimtų pH vertę, kurią tirpalas turi turėti lygiavertiškumo taške. Dažnai ši pH reikšmė nesutampa su naudojamo indikatoriaus pT, dėl ko susidaro vadinamoji. indikatoriaus klaida. Jei K. t. t. lieka netitruoto silpno arba to-you perteklius, iškviečiama klaida. resp. bazinis arba rūgštinis. Indikatoriaus jautrumas – (in / l) nustatytas (in Ši byla H+ arba OH - ) maks. staigus spalvos pasikeitimas. Atskirkite: indikatorius, jautrius tam, su perėjimo intervalu šarminių pH verčių srityje (pvz., timolftaleinas); jautrus indikatoriams su pereinamuoju intervalu rūgštinėje srityje (kaip dimetilo geltona ir kt.); neutralūs rodikliai, perėjimo intervalas į-rykh yra maždaug. pH 7 (neutrali raudona ir kt.). Ir indikatoriai yra vienos arba dviejų spalvų formų; tokie rodikliai vadinami resp. vienspalviai ir dvispalviai. Naibas. būtų pastebimas aiškus spalvos pokytis tuose rodikliuose, kurių rūgštinė ir bazinės formos yra spalvotos papildomai. spalvos. Tačiau tokių rodiklių nėra. Todėl pridedant , atitinkamai pakeičiamos abiejų formų spalvos. Taigi, esant metilo raudonai, perėjimas iš raudonos į geltoną įvyksta 2 pH vienetų diapazone, o jei įpilama į tirpalą, tada spalvos perėjimas nuo raudonai violetinės iki žalios pastebimas staigiai ir aiškiai, kai pH yra 5,3. Panašų efektą galima pasiekti naudojant dviejų indikatorių mišinį, kurių spalvos papildo viena kitą. draugas. Tokie rodikliai vadinami mišrus (2 lentelė).


Indikatorių mišiniai, rugiai nuolat keičia savo spalvą visame pH verčių diapazone nuo 1 iki 14, vadinami. Universalus. Jie naudojami apytiksliai. pH tirpalų įvertinimas. Indikatoriaus spalvos pasikeitimą įtakoja tai. Dviejų spalvų indikatorių atveju, kuo didesnis , tuo mažiau ryškus spalvos pokytis, nes. abiejų formų sugerties spektrai labiau persidengia, o spalvos pasikeitimą aptikti tampa sunkiau. Paprastai naudokite tą patį minimalų (keli tirpalo lašai) indikatoriaus kiekį. Daugelio rodiklių perėjimo intervalas priklauso nuo t-ry. Taigi, kambario temperatūroje jis keičia spalvą, kai pH yra 3,4–4,4, o 100 ° C temperatūroje - 2,5–3,3 pH. Tai susiję su pokyčiais. Tirpale esančios koloidinės dalelės adsorbuoja indikatorius, todėl visiškai pasikeičia jo spalva. Kad būtų išvengta klaidų dalyvaujant turi būti naudojami teigiamo krūvio koloidinės dalelės, indikatoriai-bazės, o esant. neigiamo krūvio – rūgšties indikatoriai. Įprastomis sąlygomis reikia atsižvelgti į ištirpusio CO 2 poveikį, ypač naudojant indikatorius, kurių pK ln > 4 (pvz., metilo raudonasis, ). Kartais CO 2 prieš tai pašalinamas verdant arba titruojamas tirpalu, jei nėra kontakto su. Pašalinių neutralių įtaka (druskos efektas) pasireiškia rodiklių poslinkiu. Rūgščių rodiklių atveju pereinamasis intervalas pasislenka į rūgštesnę sritį, o bazinių – į šarmesnę. Priklausomai nuo tirpiklio pobūdžio, kinta indikatorių spalvos, jų pK ln ir jautrumas. Taigi, metilo raudonasis suteikia spalvos perėjimą esant didesnėms H + vertėms nei bromfenolio mėlynasis ir atvirkščiai etilenglikolio tirpale. Vandens-metanolio ir vandens-etanolio tirpaluose pokytis, palyginti su vandenine terpe, yra nežymus. Alkoholinėje terpėje rūgšties indikatoriai yra jautresni H + nei baziniai. Nors netoksiškoje aplinkoje paprastai k.t.t. nustatomas potenciometriškai naudojant stiklo indikatorių, jie taip pat naudojami (3 lentelė). Dažniausiai silpniesiems metilo raudonasis naudojamas bevandeniame CH 3 COOH; adresu silpnas to-t- DMF. Indikatorių elgesys nevandeninėje ir vandeninėje terpėje yra panašus. Pavyzdžiui, silpnam jums HIn p-tirpiklyje SH gali būti parašytas: HIn + SH D In- + SH 2 + . Rodiklių veikimo mechanizmas toks pat kaip ir, tik nevandeninėje terpėje jie naudoja atitinkamas rūgštingumo skales (pH p, pA; žr.). Jie taip pat naudojami kokybiškai, keičia spalvą ir intensyvumą priklausomai nuo pH ir leidžia titruoti stiprios spalvos ir drumstus tirpalus.

Dėl silpno to-t taikomas t vadinamas. drumstumo indikatoriai in-va, formuojantys grįžtami, koaguliuojantys labai siaurame pH intervale (pavyzdžiui, izonitroacetil-n-aminobenzenas suteikia drumstumo esant pH 10,7-11,0). Kaip galite naudoti kompleksus su (žr. toliau); šie kompleksai, subyrėdami, pakeičia tirpalo spalvą siaurame pH diapazone. Norint nustatyti org. to-t ir in esant. su juo nesimaišantis tirpalas naudojamas vadinamasis. amfi-indikatoriai, to-rugiai yra rūgšties indikatoriai (pvz., 00) su dekomp. org. (pvz.). Šie rodikliai puikiai tinka. org. p-tėvai, blogai; yra labai jautrūs. Adsorbcijos indikatoriai salose galintys adsorbuotis ant nuosėdų paviršiaus ir tuo pačiu metu keisti spalvą ar intensyvumą.Šie indikatoriai dažniausiai yra grįžtami ir naudojami krituliuose.kuriuos indikatorius adsorbuojamas. Didelė rodiklių grupė (4 lentelė), adsorbuota nuosėdų paviršiaus, susidarant c nuosėdose.


Pavyzdžiui, rr rožinė spalvos, to-ry nesikeičia, kai pridedama AgNO 3. Tačiau p-rumo KBr nuosėdos adsorbuoja Ag +, kurios prisitvirtina prie savęs. Nuosėdos tampa raudonai violetinės spalvos. C.t.t., kai visas Ag + titruojamas, nuosėdų spalva išnyksta ir tirpalas vėl tampa rausvas. Inorg. adsorbcija indikatoriai sudaro spalvotas nuosėdas arba kompleksą iš titranto (kaip, pavyzdžiui, naudojami kaip indikatoriai CrO 4- ir SCN - in ). kaip adsorbentas. indikatoriai taip pat naudojami nek-ry rūgštis-bazė, oksiduoti.-atstatyti. ir kompleksometrinis. rodikliai, Sent salos to-rykh (rūgštis, redoks. potencialai ir kompleksų stabilumas su) adsorbuota. būklė priklauso nuo nuosėdų pobūdžio ir paviršiaus. Oksidacija-redukcija indikatoriai - in-va, galintys keisti spalvą priklausomai nuo oksidacijos.-atkurti. r-ra potencialas. Naudojamas K. t. t. steigimui oksiduoti-atstatyti. ir kolorimetriniams apibrėžimai okislit.-atkurti. potencialą (pirmiausia biologijoje). Tokie rodikliai, kaip taisyklė, yra in-va, to-rugiai patys patiria arba, o oksiduotos (In Ox) ir redukuotos (In Red) formos turi skirtingas spalvas. Grįžtamam oksidavimui.-atstatyti. rodiklius galima rašyti: In Ox + ne D Raudonai, kur n yra skaičius. Esant potencialui E, abiejų rodiklio formų santykis nustatomas taip:
,
kur E ln - tikras okislit.-atkurti. indikatoriaus potencialas, priklausomai nuo tirpalo sudėties. Spalvos perėjimo intervalas praktiškai stebimas, kai santykis / keičiasi nuo 0,1 iki 10, o tai 25 °C temperatūroje atitinka D E (V) = E ln b (0,059/n). Ryškiausią spalvos pokytį atitinkantis potencialas yra E ln . Renkantis indikatorių, atsižvelkite į Ch. arr. vertės E ln , koeficientas abiejų indikatoriaus formų molinis išpirkimas ir tirpalo potencialas ekvivalentiniame taške. Esant stipriam (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 ir kt.), naudojami rodikliai, kurių, pavyzdžiui, Eln ir jo dariniai yra santykinai aukšti; su stipriu [Ti(III), V(II) ir kt.], pvz., naudojami rodikliai su santykinai mažu Eln (5 lentelė).


Kai kurios in-va savo spalvą pakeičia negrįžtamai, pavyzdžiui, sunaikintos susidarant bespalvei. produktai, kaip veikiant arba naftolis mėlynai juodas, veikiant BrO 3 . Kompleksometriniai indikatoriai - in-va, sudarantys spalvotus kompleksus su (M), kurie spalva skiriasi nuo pačių indikatorių.Jis nustatomi c.t.t. Kompleksų su indikatoriais (In) stabilumas yra mažesnis nei atitinkamų kompleksonatų, todėl c.t.t. rodikliai išstumti iš kompleksų su . Spalvos pasikeitimo momentu lygiavertiškumo taške = ir todėl pM = - lg K Mln , kur vadinama pM = - lg[M]. rodiklio perėjimo taškas, K Mln - komplekso stabilumas su indikatoriumi. Klaida yra dėl to, kad tam tikra suma gali būti pritvirtinta prie indikatoriaus, o ne prie titranto. Naib. dažnai naudoja vadinamąjį.

Kai diriguoja cheminis procesas labai svarbu laikytis reakcijos sąlygų arba nustatyti, ar ji baigta. Kartais tai gali būti pastebėta pagal kai kuriuos išorinius požymius: dujų burbuliukų išsiskyrimo nutrūkimą, tirpalo spalvos pasikeitimą, kritulių susidarymą arba, priešingai, vieno iš reakcijos komponentų perėjimą į tirpalą ir pan. atvejais reakcijos pabaigai nustatyti naudojami pagalbiniai reagentai, vadinamieji indikatoriai, kurie dažniausiai į analizuojamą tirpalą įvedami nedideliais kiekiais.

rodikliai paskambino cheminiai junginiai, galintis pakeisti tirpalo spalvą priklausomai nuo aplinkos sąlygų, tiesiogiai nedarant įtakos tiriamajam tirpalui ir reakcijos krypčiai. Taigi, rūgščių-šarmų indikatoriai keičia spalvą priklausomai nuo terpės pH; redokso rodikliai – iš aplinkos potencialo; adsorbcijos rodikliai - apie adsorbcijos laipsnį ir kt.

Rodikliai ypač plačiai naudojami analitinėje praktikoje atliekant titrimetrinę analizę. Jie taip pat tarnauja esminis įrankis chemijos, metalurgijos, tekstilės, maisto ir kitose pramonės šakose vykstančių technologinių procesų kontrolei. AT Žemdirbystė rodiklių pagalba analizuoja ir klasifikuoja dirvas, nustato trąšų pobūdį ir reikalinga suma juos įterpti į dirvą.

Išskirti rūgščių-šarmų, fluorescenciniai, redokso, adsorbcijos ir chemiliuminescenciniai indikatoriai.

RŪGŠTIS-ŠARĖS (PH) RODIKLIAI

Kaip žinoma iš teorijos elektrolitinė disociacija Vandenyje ištirpę cheminiai junginiai disocijuoja į teigiamo krūvio jonus – katijonus ir neigiamo krūvio – anijonus. Vanduo taip pat labai nedideliu mastu disocijuoja į teigiamai įkrautus vandenilio jonus ir neigiamai įkrautus hidroksilo jonus:

Vandenilio jonų koncentracija tirpale žymima simboliu .

Jei vandenilio ir hidroksido jonų koncentracija tirpale yra vienoda, tai tokie tirpalai yra neutralūs ir pH = 7. Esant vandenilio jonų koncentracijai, atitinkančiai pH nuo 7 iki 0, tirpalas yra rūgštus, bet jei hidroksido koncentracija jonai yra didesni (pH = nuo 7 iki 14), tirpalas šarminis.

PH vertei matuoti naudojami įvairūs metodai. Kokybiškai tirpalo reakciją galima nustatyti naudojant specialius indikatorius, kurie keičia spalvą priklausomai nuo vandenilio jonų koncentracijos. Tokie indikatoriai yra rūgščių-šarmų indikatoriai, kurie reaguoja į terpės pH pokyčius.

Didžioji dauguma rūgščių-šarmų indikatorių yra dažikliai ar kt organiniai junginiai, kurio molekulėse vyksta struktūriniai pokyčiai, priklausomai nuo terpės reakcijos. Jie naudojami titrimetrinei analizei neutralizavimo reakcijose, taip pat kolorimetriniam pH nustatymui.

Rodiklis	Spalvos perėjimo pH diapazonas	Spalvos pasikeitimas
metilo violetinė	0,13-3,2	Geltona – violetinė
timolio mėlyna	1,2-2,8	Raudona - geltona
Tropeolinas 00	1,4-3,2	Raudona - geltona
- Dinitrofenolis	2,4-4,0	Bespalvis – geltonas
metilo apelsinas	3,1-4,4	Raudona - geltona
Naftilo raudona	4,0-5,0	Raudona - oranžinė
metilo raudona	4,2-6,2	Raudona - geltona
Bromtimolio mėlyna	6,0-7,6	Geltona - mėlyna
Fenolio raudona	6,8-8,4	Geltona - raudona
Metakrezolio violetinė	7,4-9,0	Geltona – violetinė
timolio mėlyna	8,0-9,6	Geltona - mėlyna
Fenolftaleinas	8,2-10,0	Bespalvis - raudonas
timolftaleinas	9,4-10,6	Bespalvis - mėlynas
Alizarinas geltonas P	10,0-12,0	Šviesiai geltona - raudonai oranžinė
Tropeolinas 0	11,0-13,0	Geltona – vidutinė
Malachito žalia	11,6-13,6	Žalsvai mėlyna – bespalvė

Jei reikia pagerinti pH matavimo tikslumą, naudojami mišrūs indikatoriai. Norėdami tai padaryti, parenkami du indikatoriai su artimais spalvų perėjimo pH intervalais, o šiame intervale yra papildomų spalvų. Su šiuo mišriu indikatoriumi galima nustatyti 0,2 pH vieneto tikslumą.

Taip pat plačiai naudojami universalūs indikatoriai, galintys pakartotinai keisti spalvą esant įvairioms pH vertėms. Nors nustatymo tikslumas tokiais rodikliais neviršija 1,0 pH vieneto, jie leidžia nustatyti platų pH diapazoną: nuo 1,0 iki 10,0. Universalūs indikatoriai dažniausiai yra keturių-septynių dviejų spalvų arba vienos spalvos indikatorių derinys su skirtingais spalvų perėjimo pH intervalais, suprojektuoti taip, kad pasikeitus terpės pH įvyktų pastebimas spalvos pokytis.

Pavyzdžiui, parduodamas universalus indikatorius PKC yra septynių indikatorių mišinys: bromkrezolio violetinė, bromkrezolio žalia, metilo oranžinė, tropeolinas 00, fenolftaleinas, timolio mėlynasis ir bromtimolio mėlynasis.

Šis indikatorius, priklausomai nuo pH, turi tokią spalvą: esant pH = 1 - avietinė, pH = 2 - rausvai oranžinė, pH = 3 - oranžinė, pH = 4 - geltonai oranžinė, pH = 5 geltona, pH = 6 - žalsvai geltona, pH = 7 - geltonai žalia,. pH = 8 – žalia, pH = 9 – melsvai žalia, pH = 10 – pilkšvai mėlyna.

Dažniausiai tirpinami atskiri, mišrūs ir universalūs rūgščių-šarmų indikatoriai etilo alkoholis ir įlašinkite kelis lašus į tiriamąjį tirpalą. Pakeitus tirpalo spalvą, nustatoma pH vertė. Be alkoholyje tirpių indikatorių, gaminamos ir vandenyje tirpios formos, kurios yra šių indikatorių amonio arba natrio druskos.

Daugeliu atvejų patogiau naudoti ne indikatorinius sprendimus, o indikatorinius popierius. Pastarieji ruošiami taip: filtravimo popierius praleidžiamas per standartinį indikatorinį tirpalą, popierius išspaudžiamas iš tirpalo pertekliaus, išdžiovinamas, supjaustomas siauromis juostelėmis ir surašomas į knygeles. Tyrimui atlikti į tiriamąjį tirpalą įmerkiamas indikatorinis popierius arba vienas tirpalo lašas užlašinamas ant indikatoriaus popieriaus juostelės ir stebima jo spalvos pasikeitimas.

FLUORESCENTINIAI INDIKATORIAI

Kai kurie cheminiai junginiai, veikiami ultravioletinių spindulių, turi savybę, esant tam tikrai pH vertei, sukelti tirpalo fluorescenciją arba pakeisti jo spalvą ar atspalvį.

Ši savybė naudojama alyvų, drumzlių ir stipriai spalvotų tirpalų titravimui rūgščių ir šarmų pagrindu, nes įprasti indikatoriai šiems tikslams netinka.

Darbas su fluorescenciniais indikatoriais atliekamas apšviečiant tiriamąjį tirpalą ultravioletine šviesa.

Rodiklis	Fluorescencinis pH diapazonas (ultravioletinėje šviesoje)	Fluorescencijos spalvos pasikeitimas
4-etoksiakridonas	1,4-3,2	Žalia - mėlyna
2-naftilaminas	2,8-4,4	Violetinės fluorescencijos padidėjimas
Dimetnlnafteirodinas	3,2-3,8	Alyvinė - oranžinė
1-naftilamas	3,4-4,8	Mėlynos fluorescencijos padidėjimas
Akridinas	4,8-6,6	Žalia - violetinė
3,6-dioksiftalimidas	6,0-8,0	geltona-žalia - geltona
2,3-Dicianhidrochinonas	6,8-8,8	Mėlyna Žalia
Eukrizinas	8,4-10,4	Oranžinė - žalia
1,5-naftilaminosulfamidas	9,5-13,0	Geltona žalia
CC-rūgštis (1,8-aminonaftol-2,4-disulfonrūgštis)	10,0-12,0	Violetinė - žalia

REDOKSO RODIKLIAI

Redokso rodikliai- cheminiai junginiai, kurie keičia tirpalo spalvą priklausomai nuo redokso potencialo vertės. Jie naudojami titrimetriniuose analizės metoduose, taip pat biologiniuose tyrimuose redokso potencialo kolorimetriniam nustatymui.

Rodiklis	Normalus redokso potencialas (esant pH = 7), V	Skiedinio dažymas
		oksiduojanti forma	atkurta forma
Neutrali raudona	-0,330	Raudonai violetinė	Bespalvis
Safraninas T	-0,289	rudas	Bespalvis
Kalio indihomonosulfonatas	-0,160	Mėlyna	Bespalvis
Kalio indigodisulfonatas	-0,125	Mėlyna	Bespalvis
Kalio indigotrisulfonatas	-0,081	Mėlyna	Bespalvis
Kalio tetrasulfonatas	-0,046	Mėlyna	Bespalvis
Toluidino mėlyna	+0,007	Mėlyna	Bespalvis
Tnoninas	+0,06	violetinė	Bespalvis
o-krezolindofenolato natrio druska	+0,195	rausvai mėlyna	Bespalvis
Natrio 2,6-Dnchlorfenolindofenolatas	+0,217	rausvai mėlyna	Bespalvis
m-bromfenolindofenolato natrio druska	+0,248	rausvai mėlyna	Bespalvis
difeinlbenzidinas	+0,76 (rūgšties tirpalas)	violetinė	Bespalvis

ADSORPCIJOS INDIKATORIAI

Adsorbcijos rodikliai- medžiagos, kurioms esant keičiasi titruojant nusodinimo metodu susidariusių nuosėdų spalva. Daugelis rūgščių-šarmų indikatorių, kai kurie dažikliai ir kiti cheminiai junginiai gali pakeisti nuosėdų spalvą esant tam tikram pH lygiui, todėl jie tinkami naudoti kaip adsorbcijos indikatoriai.

Rodiklis	Apibrėžtas jonas	Jonų nusodintuvas	Spalvos pasikeitimas
Alizarinas Raudonasis C			Geltona – rožinė raudona
Bromofenolio mėlyna			Geltona žalia
			Alyvinė - geltona
			Violetinė - mėlyna-žalia
Difenilkarbazidas	, ,		Bespalvis - violetinis
Kongo raudona	, ,		Raudona Melyna
			Mėlyna - raudona
Fluoresceinas	,		geltonai žalia - rožinė
Eozinas	,		geltona-raudona - raudona-violetinė
Eritrozinas			Raudona-geltona - tamsiai raudona

CHEMILUMINESCENCIJOS RODIKLIAI

Šiai rodiklių grupei priklauso medžiagos, galinčios rodyti tam tikras pH vertes. matoma šviesa. Chemiliuminescencinius indikatorius patogu naudoti dirbant su tamsiais skysčiais, nes tokiu atveju titravimo pabaigoje atsiranda švytėjimas.

Tarp įvairovės organinės medžiagos yra specialių junginių, kuriems būdingi spalvų pokyčiai įvairiose aplinkose. Prieš atsirandant šiuolaikiniams elektroniniams pH matuokliams, indikatoriai buvo nepakeičiami „įrankiai“ nustatant aplinkos rūgščių-šarmų rodiklius ir toliau naudojami laboratorinėje praktikoje kaip pagalbinės medžiagos analitinė chemija o taip pat ir nesant reikiamos įrangos.

Kam skirti rodikliai?

Iš pradžių šių junginių savybė keisti spalvą įvairiose terpėse buvo plačiai naudojama vizualiai nustatyti tirpale esančių medžiagų rūgščių-šarmų savybes, kurios padėjo nustatyti ne tik terpės pobūdį, bet ir padaryti išvadą apie susidariusią. reakcijos produktai. Indikatorių tirpalai ir toliau naudojami laboratorinėje praktikoje, siekiant nustatyti medžiagų koncentraciją titruojant ir leidžia išmokti naudoti improvizuotus metodus, kai nėra šiuolaikinių pH matuoklių.

Tokių medžiagų yra kelios dešimtys, kurių kiekviena yra jautri gana siaurai sričiai: paprastai ji neviršija 3 balų informatyvumo skalėje. Dėl tokios chromoforų įvairovės ir mažo jų aktyvumo mokslininkams pavyko sukurti universalius rodiklius, plačiai naudojamus laboratorinėmis ir pramoninėmis sąlygomis.

Dažniausiai naudojami pH indikatoriai

Pastebėtina, kad, be identifikavimo savybių, šie junginiai pasižymi geromis dažymo savybėmis, todėl juos galima naudoti audiniams dažyti tekstilės pramonėje. Nuo didelis skaičiusŽinomiausi ir chemijoje naudojami spalvų indikatoriai yra metiloranžinė (metiloranžinė) ir fenolftaleinas. Dauguma kitų chromoforų šiuo metu naudojami mišinyje vienas su kitu arba specifinėms sintezėms ir reakcijoms.

metilo apelsinas

Daugelis dažiklių pavadinti dėl savo pagrindinių spalvų neutralioje aplinkoje, kas būdinga ir šiam chromoforui. Metilo oranžinė spalva yra azodažiklis, kurio sudėtyje yra N = N, kuris yra atsakingas už indikatoriaus spalvos perėjimą į raudoną ir į geltoną šarminėje. Patys azo junginiai nėra stiprios bazės, tačiau elektronų donorų grupių (‒ OH, ‒ NH 2, ‒ NH (CH 3), ‒ N (CH 3) 2 ir kt.) buvimas padidina vieno iš azoto baziškumą. atomų, kurie tampa pajėgūs prijungti vandenilio protonus donoro-akceptoriaus principu. Todėl, pasikeitus H + jonų koncentracijai tirpale, galima pastebėti rūgšties ir bazės indikatoriaus spalvos pasikeitimą.

Daugiau apie metilo apelsino gavimą

Gauti metiloranžą reakcijoje su sulfanilo rūgšties C 6 H 4 (SO 3 H) NH 2 diazotizavimu, po to derinant su dimetilanilinu C 6 H 5 N(CH 3) 2 . Sulfanilo rūgštis ištirpinama natrio šarmo tirpale, pridedant natrio nitrito NaNO 2 , o po to atšaldoma ledu, kad sintezė būtų atlikta kuo artimesnėje 0°C temperatūroje ir pilama. vandenilio chlorido rūgštis HCl. Tada paruošiamas atskiras dimetilanilino tirpalas HCl, kuris atvėsus pilamas į pirmąjį tirpalą, gaunant dažus. Jis dar labiau šarminamas ir iš tirpalo nusėda tamsiai oranžiniai kristalai, kurie po kelių valandų nufiltruojami ir džiovinami vandens vonioje.

Fenolftaleinas

Šis chromoforas gavo savo pavadinimą pridėjus dviejų reagentų, dalyvaujančių jo sintezėje, pavadinimus. Indikatoriaus spalva išsiskiria dėl jo spalvos pasikeitimo šarminėje terpėje, įgyjant avietinį (raudonai violetinį, aviečių raudoną) atspalvį, kuris tampa bespalvis, kai tirpalas stipriai šarminamas. Fenolftaleinas gali būti kelių formų, priklausomai nuo aplinkos pH, o stipriai rūgščioje aplinkoje yra oranžinės spalvos.

Šis chromoforas gaunamas kondensuojant fenolį ir ftalio anhidridą, dalyvaujant cinko chloridui ZnCl 2 arba koncentruotai sieros rūgščiai H 2 SO 4 . Kietoje būsenoje fenolftaleino molekulės yra bespalviai kristalai.

Anksčiau fenolftaleinas buvo aktyviai naudojamas kuriant vidurius laisvinančius vaistus, tačiau palaipsniui jo naudojimas buvo žymiai sumažintas dėl nustatytų kumuliacinių savybių.

Lakmusas

Šis indikatorius buvo vienas iš pirmųjų reagentų, naudojamų ant kietų nešėjų. Lakmusas yra sudėtingas natūralių junginių mišinys, gaunamas iš tam tikrų rūšių kerpių. Jis naudojamas ne tik kaip, bet ir kaip priemonė terpės pH nustatyti. Tai vienas pirmųjų rodiklių, kurį žmogus pradėjo naudoti chemijos praktikoje: jis naudojamas vandeninių tirpalų arba juo impregnuotų filtravimo popieriaus juostelių pavidalu. Kietas lakmusas yra tamsūs milteliai su silpnu amoniako kvapu. Kai ištirpsta svarus vanduo indikatoriaus spalva įgauna violetinę spalvą, o parūgštėjus parausta. Šarminėje aplinkoje lakmusas tampa mėlynas, todėl jį galima naudoti kaip universalų indikatorių bendras apibrėžimas aplinkos indikatorius.

Neįmanoma tiksliai nustatyti reakcijos, kuri vyksta, kai pH keičiasi lakmuso komponentų struktūrose, mechanizmo ir pobūdžio, nes joje gali būti iki 15 skirtingų junginių, kai kurie iš jų gali būti neatskiriamos veikliosios medžiagos, o tai apsunkina jų pasisavinimą. individualūs tyrimai chemijos ir fizines savybes.

Universalus indikatorinis popierius

Tobulėjant mokslui ir atsiradus indikatoriniams dokumentams, aplinkos rodiklių nustatymas tapo daug paprastesnis, nes dabar jokiems lauko tyrimams nebereikėjo turėti paruoštų skystų reagentų, kuriuos mokslininkai ir kriminalistai iki šiol sėkmingai naudoja. Taigi sprendimai buvo pakeisti universaliais indikatoriniais popieriais, kurie dėl savo plataus veikimo spektro beveik visiškai pašalino poreikį naudoti kitus rūgščių-šarmų indikatorius.

Impregnuotų juostelių sudėtis gali skirtis priklausomai nuo gamintojo, todėl apytikslis ingredientų sąrašas gali būti toks:

• fenolftaleinas (0-3,0 ir 8,2-11);
• (di)metilo geltonasis (2,9-4,0);
• metiloranžinė (3,1-4,4);
• metilo raudonasis (4,2-6,2);
• bromtimolio mėlynasis (6,0-7,8);
• α-naftolftaleinas (7,3-8,7);
• timolio mėlynasis (8,0-9,6);
• krezolftaleinas (8,2-9,8).

Pakuotėje būtinai yra spalvų skalės standartai, leidžiantys vieno sveikojo skaičiaus tikslumu nustatyti terpės pH nuo 0 iki 12 (apie 14).

Be kita ko, šie junginiai gali būti naudojami kartu vandeniniuose ir vandeniniuose-alkoholiniuose tirpaluose, todėl tokius mišinius naudoti labai patogu. Tačiau kai kurios iš šių medžiagų gali blogai tirpti vandenyje, todėl būtina pasirinkti universalų organinį tirpiklį.

Rūgščių-šarmų indikatoriai dėl savo savybių buvo pritaikyti daugelyje mokslo sričių, o jų įvairovė leido sukurti universalius mišinius, jautrius įvairiems pH dydžiams.

Rūgščiame pH tirpale< 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН >7. Kuo mažesnis pH, tuo didesnis tirpalo rūgštingumas. Kai pH vertės > 7, kalbama apie tirpalo šarmingumą.

Yra įvairių metodų, kaip nustatyti tirpalo pH. Kokybiškai tirpalo terpės pobūdis nustatomas naudojant indikatorius. Indikatoriai yra medžiagos, kurios, priklausomai nuo tirpalo terpės, grįžtamai keičia savo spalvą. Praktikoje dažniausiai naudojamas lakmusas, metilo apelsinas, fenolftaleinas, universalus indikatorius (2 lentelė).

2 lentelė

Indikatorių dažymas įvairiose tirpalo terpėse

Vandenilio indeksas yra labai svarbus medicinai, jo nukrypimas nuo normalių verčių net 0,01 vieneto rodo patologinius procesus organizme. Esant normaliam rūgštingumui, skrandžio sulčių pH = 1,7; žmogaus kraujo pH = 7,4; seilės – pH = 6,9.

Jonų mainų reakcijos ir jų atsiradimo sąlygos

Kadangi elektrolitų molekulės tirpaluose skyla į jonus, reakcijos elektrolitų tirpaluose vyksta tarp jonų. Jonų mainų reakcijos- tai reakcijos tarp jonų, susidarančių dėl elektrolitų disociacijos. Tokių reakcijų esmė – jonų surišimas susidarant silpnam elektrolitui. Kitaip tariant, jonų mainų reakcija yra prasminga ir vyksta beveik iki galo, jei dėl jos susidaro silpni elektrolitai (nuosėdos, dujos, H 2 O ir kt.). Jei tirpale nėra jonų, kurie galėtų jungtis vienas su kitu ir sudarytų silpną elektrolitą, tada reakcija yra grįžtama; tokių mainų reakcijų lygtys nerašomos.

Registruojant jonų mainų reakcijas, naudojamos molekulinės, pilnos joninės ir sutrumpintos joninės formos. Trijų formų jonų mainų reakcijos įrašymo pavyzdys:

K 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 + 2KCl,

2K + + SO 4 2– + Ba 2+ + 2Cl – = BaSO 4 + 2K + + 2Cl – ,

Ba 2+ + SO 4 2– \u003d BaSO 4.

Joninių reakcijų lygčių sudarymo taisyklės

1. Silpnų elektrolitų formulės rašomos molekuline, stipriųjų – jonine.

2. Reakcijai imami medžiagų tirpalai, todėl net ir blogai tirpios medžiagos reagentų atveju registruojamos jonų pavidalu.

3. Jei reakcijos metu susidaro blogai tirpi medžiaga, tai rašant joninę lygtį ji laikoma netirpia.

4. Kairėje lygties pusėje esančių jonų krūvių suma turi būti lygi dešiniosios pusės jonų krūvių sumai.

Testas tema „Elektrolitinės disociacijos teorija. Jonų mainų reakcijos »

1. Reakcija, kuri atsiranda, kai magnio hidroksidas ištirpsta sieros rūgštyje, apibūdinama redukuotų joninių lygtimi:

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. Keturiuose induose yra vienas litras 1M šių medžiagų tirpalų. Kuriame tirpale yra daugiausia jonų?

a) kalio sulfatas; b) kalio hidroksidas;

c) fosforo rūgštis; d) etilo alkoholis.

3. Disociacijos laipsnis nepriklauso nuo:

a) tirpalo tūris; b) elektrolito pobūdis;

c) tirpiklis; d) koncentracija.

4. Sumažinta joninė lygtis

Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3

atitinka sąveiką:

a) aliuminio chloridas su vandeniu;

b) aliuminio chloridas su kalio hidroksidu;

c) aliuminis su vandeniu;

d) aliuminis su kalio hidroksidu.

5. Laipsniškai nesiskiriantis elektrolitas yra:

a) magnio hidroksidas; b) fosforo rūgštis;

c) kalio hidroksidas; d) natrio sulfatas.

6. Silpnas elektrolitas yra:

a) bario hidroksidas;

b) aliuminio hidroksidas;

c) vandenilio fluorido rūgštis;

d) vandenilio jodo rūgštis.

7. Barito vandens ir anglies dioksido sąveikos trumposios joninės lygties koeficientų suma yra tokia:

a) 6; b) 4; 7 val.; d) 8.

8. Tirpale negali būti šių medžiagų porų:

a) vario chloridas ir natrio hidroksidas;

b) kalio chloridas ir natrio hidroksidas;

c) druskos rūgštis ir natrio hidroksidas;

d) sieros rūgštis ir bario chloridas.

9. Medžiaga, kurios pridėjimas prie vandens nepakeis jos elektrinio laidumo, yra:

a) acto rūgštis; b) sidabro chloridas;

c) sieros rūgštis; d) kalio chloridas.

10. Kaip atrodys į grandinę įtrauktos elektros lemputės kaitinimo priklausomybės nuo laiko grafikas, jei elektrodai bus panardinti į kalkių vandens tirpalą, per kurį ilgą laiką leidžiamas anglies dioksidas?

a) tiesinis padidėjimas;

b) tiesinis mažėjimas;

c) pirma mažinti, paskui didinti;

d) pirmiausia padidinkite, tada sumažinkite.