UKAZOVATELE v chémii(lat. indikátorový ukazovateľ) - látky, ktoré menia svoju farbu v prítomnosti určitých chemických zlúčenín v skúmanom médiu (v roztoku, vo vzduchu, v bunkách, v tkanivách), ako aj pri pH alebo redoxnom potenciáli média. zmeny; sú široko používané v biochemických, klinických a sanitárnych laboratóriách.

I. sa používa na stanovenie konca reakcie (bod ekvivalencie) pri titrácii, na kolorimetrické stanovenie hodnôt pH alebo redoxných potenciálov, na detekciu rôznych druhov látok v určitých skúmaných objektoch. Na všetky tieto účely sa I. používa vo forme vodných alebo liehových roztokov alebo vo forme indikátorových papierikov, čo sú pásiky filtračného papiera namočené v I.

V závislosti od účelu a mechanizmu účinku sa delia do niekoľkých skupín.

Acidobázické ukazovatele sú zložité organické zlúčeniny, ktoré menia farbu (dvojfarebná I.) alebo jej intenzitu (jednofarebná I.) v závislosti od pH média. Dvojfarebný I. je napríklad lakmoid: v zásaditom prostredí má modrú farbu, v kyslom je červený. Príkladom monochromatickej I. je fenolftaleín, ktorý je bezfarebný v kyslé prostredie a malinový až zásaditý.

Podľa teórie Ostwalda (W. Ostwald) sú acidobázické I. slabé organické k-vám alebo zásadám, ktorých nedisociované molekuly majú v p-re inú farbu ako anióny a katióny, ktoré tvoria. Napríklad fenolftaleín je slabý na to, že nedisociované molekuly sú bezfarebné a anióny lakujú roztoky v malinovej farbe. V riešeniach I., ktoré sú pre vás slabé, disociujte podľa rovnice

kde HA sú nedisociované I. molekuly, H + sú vodíkové ióny a A - sú I. anióny.

Ionizačná konštanta takéhoto I. sa rovná

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

(hranaté zátvorky označujú molárne koncentrácie zodpovedajúcich častíc).

I., čo sú slabé bázy, disociujú podľa rovnice

kde BOH sú nedisociované I. molekuly, B+ sú I. katióny a OH- sú hydroxylové ióny.

Disociačná konštanta týchto I. je

Kb = / (4)

Z rovníc 2 a 4 vyplýva, že čím väčšia je disociačná konštanta, tým viac sa I. rozkladá na ióny a následne pri vyšších koncentráciách iónov H + (v prípadoch, keď je P. slabá kyselina) alebo OH iónov - (v prípady, keď I.- slabá základňa) je potlačená jeho disociácia a dochádza k zmene farby. Rôzne I. majú rôzne hodnoty Ka a Kb. Preto menia svoju farbu pri rôznych hodnotách pH média. Interval hodnôt pH, v ktorom dochádza k zmene farby tohto I., sa nazýva zóna pôsobenia alebo prechodový interval I. Interval prechodu I. sa zvyčajne rovná pK ± 1, kde pK je -lgK. Bod prechodu I. sa nazýva tá hodnota pH, pri ktorej je vizuálne najjasnejšie vnímaná zmena farby I. Bod prechodu sa približne rovná hodnote pK tohto I.

Acidobázické I. sa široko používajú pri titrácii na - t a alkáliách, ako aj na kolorimetrické meranie hodnoty pH biol, tekutín, buniek, tkanív a pod.

Titrácia to-t a alkálií by mala byť ukončená v momente dosiahnutia bodu ekvivalencie, t.j. v momente, keď sa do titrovaného roztoku to-you (alkálie) pridá taký objem titračného činidla, v Krom obsahuje ekvivalentné množstvo do -vy (zásady). K tomu je potrebné aplikovať taký I., bod prechodu to-rogo sa rovná hodnote pH titrovaného roztoku v bode ekvivalencie (pozri Neutralizačná metóda). V tabuľke. I. sú uvedené, najviac používané pri titrácii na - t a zákl.

Kvalitatívne stanovenie kyslosti a zásaditosti sa uskutočňuje pomocou tzv. neutrálny I., ktorého bod prechodu je prakticky pri pH 7,0. Patrí sem napríklad lakmus, ktorý je v kyslom prostredí (pH menej ako 7,0) červený a v zásaditom prostredí (pH viac ako 7,0) Modrá farba; neutrálna červená, v kyslom prostredí sčervená a v zásaditom prostredí žltá.

Približné meranie hodnoty pH média (s presnosťou 0,5-1,0 jednotiek pH) sa zvyčajne vykonáva pomocou univerzálneho (kombinovaného) I., čo je zmes niekoľkých I., ktorých prechodové intervaly sú blízko navzájom a pokrývajú široký rozsah hodnôt pH.

Do 0,5 ml testovacej tekutiny pridajte 1-2 kvapky univerzálneho roztoku I. A.

Na presnejšie (0,1-0,5 jednotky pH) kolorimetrické stanovenie hodnoty pH sa zvyčajne používajú jednofarebné I. v kyslom prostredí) až žlté (v alkalickom prostredí). Na rovnaký účel použite množstvo dvojfarebných And, ktoré ponúka Clark (W. M. Clark) a Labs (H. A. Lubs), čo sú sulfoftaleíny. Kyslé a zásadité formy týchto I. sa výrazne líšia farbou, to je ich výhoda oproti Michaelisovým indikátorom.

Redoxné alebo redoxné indikátory, sú organické farbivá, ktorých farba v oxidovanom a redukovanom stave je odlišná. Takéto I. sa používajú pri oxidimetrickej titrácii (pozri Oxidimetria), ako aj na kolorimetrické stanovenie oxidačno-redukčných potenciálov kvapalín (pozri Redoxný potenciál), jednotlivých buniek a tkanív v cytochemických a cytol laboratóriách. Väčšina redoxných indikátorov sa po redukcii mení na bezfarebné zlúčeniny a po oxidácii sa sfarbuje. Oxidované a redukované formy I. sú v roztokoch v stave dynamickej rovnováhy:

oxidovaná forma + ne<->redukovaná forma, kde n je počet elektrónov.

Pomer medzi rovnovážnymi koncentráciami dvoch foriem tohto I., a teda farba roztoku, v Krom je I., závisí od veľkosti redoxného potenciálu roztoku. Ak je hodnota potenciálu roztoku väčšia ako normálny oxidačno-redukčný potenciál (E0) tohto oxidačno-redukčného indikátora, potom väčšina I. v tomto roztoku prechádza do oxidovanej formy (zvyčajne sfarbenej), ak redox potenciál prostredia v štúdiu je menej ako E0, potom I. prechádza do redukovanej formy (spravidla bezfarebná). Pri rovnosti hodnôt redoxného potenciálu prostredia a E0 indikátora koncentrácie oxidovanej a obnovenej formy I. sú si navzájom rovné. Ak máme sériu I. s rôznymi hodnotami E0, je možné posúdiť veľkosť redoxného potenciálu daného média podľa ich farby v danom prostredí. Michaelisom navrhované oxidačno-redukčné indikátory, ktoré majú všeobecný názov „viologény“ a sú derivátmi gama a gama „-dipyridylov, majú nízku toxicitu a sú široko používané na meranie redoxných potenciálov v biol, systémoch; v týchto I. je redukovaná forma je farebný.

Normálny redoxný potenciál viologénov nezávisí od hodnoty pH roztoku. To ich odlišuje od ostatných redoxných indikátorov.

Komplexometrické ukazovatele (kovové ukazovatele) sú vo vode rozpustné organické farbivá schopné vytvárať farebné komplexné zlúčeniny s kovovými iónmi. Tieto I. sa používajú na stanovenie bodu ekvivalencie pri komplexometrickej titrácii (pozri Komplexometria).

Adsorpčné ukazovatele- Sú to organické farbivá adsorbované na povrchu precipitátov vzniknutých pri titrácii zrážacou metódou a po dosiahnutí bodu ekvivalencie menia svoju farbu. Napríklad, keď sa chloridy titrujú dusičnanom strieborným, tropeolín 00 zmení farbu v bode ekvivalencie zo žltej na ružovú.

Chemiluminiscenčné (fluorescenčné) indikátory- organické zlúčeniny (napríklad lumenol, luceginín, silaxén atď.), ktoré majú schopnosť luminiscovať v prirodzenom svetle alebo pri ožiarení ultrafialovým svetlom. Intenzita a farba luminiscencie závisí tak od hodnoty pH média, ako aj od hodnoty jeho redoxného potenciálu; tieto I. sa používajú pri titrácii (pri neutralizácii a oxidimetrii) výrazne sfarbených alebo zakalených kvapalín, keď je zmena farby obyčajných I. nepostrehnuteľná.

A. sa používajú v mnohých biochemických. metódy aplikované v klin.- biochem. laboratóriách. Z nich sa najčastejšie používa brómtymolová modrá (pri stanovení aktivity fruktózadifosfátaldolázy v krvnom sére, aktivity acetylcholínesterázy a cholínesterázy v krvnom sére podľa A. A. Pokrovského, ako aj aktivity karboxylesterázy v krvi podľa A. A. Pokrovsky a L. G. Ponomareva), brómfenolová modrá (pri elektroforetickej separácii rôznych proteínov na farbenie elektroforegramov spolu s amidočerňou a kyslou modro-čiernou), univerzálna I., fenolová červeň (pri stanovení aktivity aspartátových a alanínaminotransferáz v krvnom sére , aktivita cholínesterázy v krvnom sére a pod.), fenolftaleín, nitrozín tetrazólium používané na kvalitu a kvantifikácia aktivita rôznych dehydrogenáz (pozri. Dehydrogenázy) atď.

Názov indikátora	Interval prechodu indikátora v jednotkách pH
		Kyslá forma indikátora	Alkalický indikátor
Tropeolin 00 (difenylaminoazo-n-benzénsulfonát sodný)
Dimetylová žltá (dimetylaminoazobenzén)		oranžová červená
Metyloranž (dimetylaminoazobenzénsulfonát sodný)
Metylová červeň (dimetylaminoazobenzénkarboxylová kyselina)
Fenolová červeň (fenolsulfoftaleín)
Fenolftaleín		Bezfarebný	Crimson
tymolftaleín		Bezfarebný

Bibliografia: Vinogradova E. N. Metódy stanovenia koncentrácie vodíkových iónov, M., 1956, bibliogr.; Indikátory, vyd. E. Bishop a I. N. Marov, prekl. z angličtiny, zväzok 1-2, M., 1976, bibliogr.

INDIKÁTORY(neskorý latinský indikátor - ukazovateľ), chem. in-va, zmena farby, alebo tvorba zrazeniny pri zmene na.-l. komponent v roztoku. Označujú určitý stav systému alebo moment dosiahnutia tohto stavu. Existujú reverzibilné a nezvratné indikátory. Zmena farby prvej pri zmene stavu systému (napríklad pri zmene pH média) môže byť. mnohokrát opakované. Ireverzibilné indikátory podliehajú ireverzibilnej chem. transformácie, napríklad na Br03 - sú zničené. Indikátory, to-raž vstreknutý do testovacieho roztoku, tzv. vnútorná, na rozdiel od vonkajšej, p-tion s to-rymi prebieha mimo analyzovanej zmesi. V druhom prípade jeden alebo viac kvapky analyzovaného roztoku sa nanesú na papier napustený indikátorom alebo sa zmiešajú na bielom porcelánovom tanieri s kvapkou indikátora. A Indikátory sa najčastejšie používajú na stanovenie konca c.-l. chem. r-tion, Ch. arr. koncový bod (k.t.t.). Podľa titrácie metódy rozlišujú acidobázickú, adsorpčnú, oxidačno-redukčnú. a komplexometrické. ukazovatele. sú p-rime org komp., do-raž menia svoju farbu alebo v závislosti od H + (pH média). Appl. na stanovenie konca p-tionu medzi to-tami a (vrátane at) alebo inými p-tionmi, ak zahŕňajú H+, ako aj pre kolorimetrické. stanovenie pH vodných roztokov. Naíb. dôležité sú uvedené v tabuľke. 1. Dôvodom zmeny farby indikátorov je, že jej pridanie alebo uvoľnenie je spojené s nahradením niektorých chromoforových skupín inými alebo so vznikom nových chromoforových skupín. Ak je indikátor slabý k-ta HIn, potom vo vodnom roztoku prebieha: HIn + H20 D In- + H30+. Ak je indikátor slabý In, potom: In + H2O D HIn + + OH - . Vo všeobecnosti môžeme písať: In a + H2O D In b + H30 +, kde In a a In b -. kyslé a zásadité formy indikátora, ktoré sú rôzne sfarbené. tento proces K ln = / naz. indikátor. Farba roztoku závisí od pomeru /, rez je určený pH roztoku.

Predpokladá sa, že farba jednej formy indikátora je viditeľná, ak je 10-krát vyššia ako ostatné formy, t.j. ak je pomer / \u003d /K ln 0,1 alebo 10. Zmena farby indikátora sa zaznamená v oblasti pH \u003d pK lp b 1, to-ry tzv. interval prechodu indikátora. Zmeniť max. zreteľne, keď = a Kln = [H30]+, t.j. pri pH = pKln. Hodnota pH, pri Krom, zvyčajne končí, tzv. RT indikátor. Indikátory pre sa vyberajú tak, aby interval farebného prechodu zahŕňal hodnotu pH, ktorú by mal mať roztok v bode ekvivalencie. Často sa táto hodnota pH nezhoduje s pT použitého indikátora, čo vedie k tzv. chyba indikátora. Ak v K. t. t. zostane nadbytok netitrovaného slabého alebo k-ya, zavolá sa chyba. resp. zásadité alebo kyslé. Citlivosť indikátora - (v / l) stanovená (v tento prípad H+ alebo OH - ) v bode max. prudká zmena farby. Rozlišujte: indikátory, na ktoré sú citlivé, s intervalom prechodu v oblasti alkalických hodnôt pH (napríklad tymolftaleín); citlivé na indikátory s prechodovým intervalom v kyslej oblasti (ako v dimetylžltej atď.); neutrálne ukazovatele, interval prechodu do-rykh je cca. pH 7 (neutrálna červená atď.). A indikátory majú jednu alebo dve farebné formy; takéto ukazovatele sa nazývajú resp. jednofarebné a dvojfarebné. Naíb. zreteľná zmena farby by bola pozorovaná u tých indikátorov, ktorých kyslé a zásadité formy sú navyše zafarbené. farby. Takéto ukazovatele však neexistujú. Preto pridaním , sa farby oboch foriem zodpovedajúcim spôsobom zmenia. Takže v metylovej červenej sa prechod z červenej na žltú vyskytuje v rozmedzí 2 jednotiek pH a ak pridáte do roztoku, potom sa prechod farby z červenofialovej na zelenú pozoruje ostro a jasne pri pH 5,3. Podobný efekt možno dosiahnuť použitím zmesi dvoch indikátorov, ktorých farby sa navzájom dopĺňajú. priateľ. Takéto ukazovatele sa nazývajú zmiešané (tabuľka 2).


Zmesi indikátorov, až raž plynule menia svoju farbu v celom rozsahu hodnôt pH od 1 do 14, tzv. univerzálny. Používajú sa cca. hodnotenie pH roztokov. Zmena farby indikátora je ním ovplyvnená. Pre dvojfarebné indikátory platí, že čím vyššia , tým menej výrazná zmena farby, pretože. absorpčné spektrá oboch foriem sa viac prekrývajú a zmena farby sa stáva ťažšie detekovateľnou. Zvyčajne používajte rovnaké minimálne (niekoľko kvapiek roztoku) množstvo indikátora. Interval prechodu mnohých ukazovateľov závisí od t-ry. Takže mení svoju farbu pri izbovej teplote v rozsahu pH 3,4-4,4 a pri 100 ° C v rozsahu pH 2,5-3,3. Súvisí to so zmenou. Koloidné častice prítomné v roztoku adsorbujú indikátory, čo vedie k úplnej zmene jeho farby. Aby sa predišlo chybám v prítomnosti kladne nabité koloidné častice, by sa mali používať indikátorové bázy a v prítomnosti. negatívne nabité - indikátory kyseliny. Za normálnych podmienok treba brať do úvahy vplyv rozpusteného CO 2, najmä pri použití indikátorov s pK ln > 4 (napr. metylová červeň, ). Niekedy sa CO2 vopred odstráni varom alebo titruje roztokom bez kontaktu s. Vplyv cudzích neutrálov (efekt soli) sa prejavuje v posune ukazovateľov. V prípade kyslých indikátorov sa prechodový interval posúva do kyslejšej oblasti a pri zásaditých do zásaditejšej. V závislosti od povahy rozpúšťadla sa menia farby indikátorov, ich pK ln a citlivosť. Metylová červeň teda poskytuje farebný prechod pri vyšších hodnotách H+ ako brómfenolová modrá a naopak v roztoku etylénglykolu. V roztokoch voda-metanol a voda-etanol je zmena v porovnaní s vodným prostredím nevýznamná. V alkoholickom médiu sú kyslé indikátory citlivejšie na H + ako bázické indikátory. Aj keď sa v netoxických prostrediach k.t.t. zvyčajne nastavuje potenciometricky pomocou skleneného indikátora, používajú sa tiež (tabuľka 3). Najčastejšie sa pre slabé skupiny používa metylová červeň v alebo v bezvodom CH3COOH; pri slabý na-t- v DMF. Správanie indikátorov v nevodnom a vodnom prostredí je podobné. Napríklad pre slabé pre vás HIn v p-rozpúšťadle možno SH napísať: HIn + SH D In- + SH2+. Mechanizmus účinku indikátorov je rovnaký ako v, iba v nevodných médiách používajú zodpovedajúce stupnice kyslosti (pH p, pA; pozri). Používajú sa aj v kvalite, menia farbu a intenzitu v závislosti od pH a umožňujú titráciu výrazne sfarbených a zakalených roztokov.

Pre slabé to-t platí t volané. indikátory zákalu in-va, tvoriace sa reverzibilné, koagulujúce vo veľmi úzkom rozmedzí pH (napríklad izonitroacetyl-n-aminobenzén dáva zákal pri pH 10,7-11,0). Ako môžete použiť komplexy s (pozri nižšie); tieto komplexy, kolabujúce, menia farbu roztoku v úzkom rozsahu pH. Na určenie org. to-t a v prítomnosti. roztok s ním nemiešateľný sa používa tzv. amfi-indikátory, to-raž sú kyslé indikátory (napr. 00) s dekomp. org. (napr. ). Tieto ukazovatele sú dobre sol. v org. p-rodičia, zlý pri; sú vysoko citlivé. Adsorpčné indikátory v ostrovčekoch, ktoré sa môžu adsorbovať na povrchu sedimentu a zároveň meniť farbu alebo intenzitu.Tieto indikátory sú zvyčajne reverzibilné a používajú sa pri zrážkach.ktoré sa indikátor adsorbuje. Veľká skupina indikátorov (tab. 4) adsorbovaných povrchom sedimentu s tvorbou c obsiahnutých v sedimente.


Napríklad, rr ružová farby, to-ry sa po pridaní AgNO 3 nemení. Ale pri p-rum KBr zrazenina adsorbuje Ag +, ktoré sa na seba naviažu. Zrazenina sa zmení na červenofialovú. V c.t.t., keď sa titruje všetko Ag +, farba zrazeniny zmizne a roztok sa opäť stane ružovým. Inorg. adsorpcia indikátory tvoria farebnú zrazeninu alebo komplex z titrantu (ako sa napríklad používajú ako indikátory CrO 4- a SCN - v ). ako adsorbent. indikátory sa používajú aj nek-ry acidobázické, oxidovať.-obnoviť. a komplexometrické. indikátory, St. Islands to-rykh (kys., redox. potenciály a stabilita komplexov s) v adsorb. stav závisí od povahy a povrchu sedimentu. Oxidácia-redukcia indikátory - in-va, schopné meniť farbu v závislosti od oxidácie.-obnoviť. r-ra potenciál. Používa sa na vytvorenie K. t. t. oxidovať-obnoviť. a pre kolorimetrické definície okislit.-obnoviť. potenciál (predovšetkým v biológii). Takéto ukazovatele sú spravidla in-va, to-raž samy podstupujú alebo a oxidované (In Ox) a redukované (In Red) formy majú rôzne farby. Na reverzibilnú oxidáciu.-obnovu. indikátory možno zapísať: In Ox + ne D V červenej, kde n je číslo. Pri potenciáli E je pomer oboch foriem ukazovateľa určený:
,
kde E ln - skutočný okislit.-obnoviť. indikátorový potenciál, v závislosti od zloženia roztoku. Interval prechodu farieb je prakticky dodržaný, keď sa pomer / zmení z 0,1 na 10, čo pri 25 °C zodpovedá DE (vo V) = E ln b (0,059/n). Potenciál zodpovedajúci najostrejšej zmene farby je Eln. Pri výbere indikátora berte do úvahy Ch. arr. hodnoty E ln , koeficient molárneho vykúpenia oboch foriem indikátora a potenciálu riešenia v bode ekvivalencie. Pri silných (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 atď.) sa používajú ukazovatele, ktoré majú napríklad relatívne vysoké Eln a jeho deriváty; so silným [Ti(III), V(II) atď.] sa používajú napríklad ukazovatele s relatívne nízkym Eln (tab. 5).


Niektoré in-va nenávratne menia svoju farbu, napríklad pri zničení s tvorbou bezfarebných. produkty, ako pri pôsobení alebo naftolová modro-čierna pri pôsobení BrO3. Komplexometrické indikátory - in-va, tvoriace s (M) farebnými komplexmi, farebne sa odlišujúce od samotných indikátorov.Slúžia na založenie c.t.t. Stabilita komplexov s indikátormi (In) je menšia ako stabilita zodpovedajúcich komplexonátov, preto sú v c.t.t. indikátory vytesnené z komplexov s . V momente zmeny farby v bode ekvivalencie = a teda pM = - lg K Mln , kde pM = - lg[M] sa nazýva. prechodový bod ukazovateľa, K Mln - stabilita komplexu s ukazovateľom. Chyba at je spôsobená skutočnosťou, že určité množstvo môže byť pripojené k indikátoru a nie k titrantu. Naíb. často používajú tzv.

Pri dirigovaní chemický proces je mimoriadne dôležité dodržiavať podmienky reakcie alebo stanoviť dosiahnutie jej dokončenia. Niekedy to možno pozorovať niektorými vonkajšími znakmi: zastavenie vývinu plynových bublín, zmena farby roztoku, vyzrážanie alebo naopak prechod jednej z reakčných zložiek do roztoku atď. V prípadoch sa na určenie konca reakcie používajú pomocné činidlá, takzvané indikátory, ktoré sa zvyčajne zavádzajú do analyzovaného roztoku v malých množstvách.

ukazovatele volal chemické zlúčeniny schopné meniť farbu roztoku v závislosti od podmienok prostredia bez priameho ovplyvnenia testovaného roztoku a smeru reakcie. Takže acidobázické indikátory menia farbu v závislosti od pH média; redoxné ukazovatele - z potenciálu prostredia; indikátory adsorpcie - o stupni adsorpcie atď.

Indikátory sú obzvlášť široko používané v analytickej praxi na titračnú analýzu. Tiež slúžia nevyhnutný nástroj pre riadenie technologických procesov v chemickom, hutníckom, textilnom, potravinárskom a inom priemysle. AT poľnohospodárstvo pomocou ukazovateľov analyzujú a klasifikujú pôdy, zisťujú povahu hnojív a požadované množstvo na zapracovanie do pôdy.

Rozlišovať acidobázické, fluorescenčné, redoxné, adsorpčné a chemiluminiscenčné indikátory.

KYSLO-BÁZOVÉ (PH) INDIKÁTORY

Ako je známe z teórie elektrolytická disociácia Chemické zlúčeniny rozpustené vo vode disociujú na kladne nabité ióny – katióny a záporne nabité – anióny. Voda tiež disociuje vo veľmi malom rozsahu na kladne nabité vodíkové ióny a záporne nabité hydroxylové ióny:

Koncentrácia vodíkových iónov v roztoku je označená symbolom .

Ak je koncentrácia vodíkových a hydroxidových iónov v roztoku rovnaká, potom sú takéto roztoky neutrálne a pH = 7. Pri koncentrácii vodíkových iónov zodpovedajúcej pH od 7 do 0 je roztok kyslý, ale ak je koncentrácia hydroxidu iónov je vyššie (pH = od 7 do 14), roztok alkalický.

Na meranie hodnoty pH sa používajú rôzne metódy. Kvalitatívne je možné reakciu roztoku určiť pomocou špeciálnych indikátorov, ktoré menia svoju farbu v závislosti od koncentrácie vodíkových iónov. Takéto indikátory sú acidobázické indikátory, ktoré reagujú na zmeny pH média.

Prevažná väčšina acidobázických indikátorov sú farbivá alebo iné Organické zlúčeniny, ktorého molekuly podliehajú štrukturálnym zmenám v závislosti od reakcie média. Používajú sa pri titračnej analýze pri neutralizačných reakciách, ako aj pri kolorimetrickom stanovení pH.

Indikátor	Rozsah pH prechodu farieb	Zmena farby
metylová fialová	0,13-3,2	Žltá - fialová
tymolová modrá	1,2-2,8	Červená - žltá
Tropeolin 00	1,4-3,2	Červená - žltá
- Dinitrofenol	2,4-4,0	Bezfarebný - žltý
metylová oranž	3,1-4,4	Červená - žltá
Naftylová červená	4,0-5,0	Červená - oranžová
metylová červeň	4,2-6,2	Červená - žltá
Brómtymolová modrá	6,0-7,6	Žltá - modrá
Fenolová červená	6,8-8,4	Žltá - červená
Metakrezol fialový	7,4-9,0	Žltá - fialová
tymolová modrá	8,0-9,6	Žltá - modrá
Fenolftaleín	8,2-10,0	Bezfarebný - červený
tymolftaleín	9,4-10,6	Bezfarebný - modrý
Alizarín žltá P	10,0-12,0	Bledožltá - červeno-oranžová
Tropeolin 0	11,0-13,0	Žltá - stredná
Malachitová zelená	11,6-13,6	Zeleno modrá - bezfarebná

Ak je potrebné zlepšiť presnosť merania pH, potom sa použijú zmiešané indikátory. Na tento účel sa vyberú dva indikátory s blízkymi intervalmi pH farebného prechodu, ktoré majú v tomto intervale ďalšie farby. S týmto zmiešaným indikátorom je možné robiť merania s presnosťou 0,2 jednotiek pH.

Široko používané sú aj univerzálne indikátory, ktoré dokážu opakovane meniť farbu v širokom rozsahu hodnôt pH. Aj keď presnosť stanovenia takýmito indikátormi nepresahuje 1,0 jednotiek pH, umožňujú stanovenie v širokom rozsahu pH: od 1,0 do 10,0. Univerzálne indikátory sú zvyčajne kombináciou štyroch až siedmich dvojfarebných alebo jednofarebných indikátorov s rôznymi rozsahmi pH prechodu farieb, navrhnutých tak, aby pri zmene pH média došlo k výraznej zmene farby.

Napríklad komerčne dostupný univerzálny indikátor PKC je zmesou siedmich indikátorov: brómkrezolová fialová, brómkrezolová zelená, metylová oranž, tropeolín 00, fenolftaleín, tymolová modrá a brómtymolová modrá.

Tento indikátor má v závislosti od pH nasledujúcu farbu: pri pH = 1 - malina, pH = 2 - ružovo-oranžová, pH = 3 - oranžová, pH = 4 - žlto-oranžová, pH = 5 žltá, pH = 6 - zelenožltá, pH = 7 - žltozelená,. pH = 8 – zelená, pH = 9 – modrozelená, pH = 10 – sivomodrá.

Zvyčajne sa rozpúšťajú individuálne, zmiešané a univerzálne acidobázické indikátory etylalkohol a pridajte niekoľko kvapiek do testovacieho roztoku. Zmenou farby roztoku sa posudzuje hodnota pH. Okrem indikátorov rozpustných v alkohole sa vyrábajú aj formy rozpustné vo vode, ktorými sú amónne alebo sodné soli týchto indikátorov.

V mnohých prípadoch je vhodnejšie použiť nie indikačné roztoky, ale indikačné papieriky. Posledne menované sa pripravujú takto: filtračný papier sa nechá prejsť štandardným indikátorovým roztokom, prebytočný roztok sa z papiera vytlačí, vysuší sa, nareže sa na úzke pásiky a brožúry. Na vykonanie testu sa do testovacieho roztoku ponorí indikátorový papierik alebo sa jedna kvapka roztoku umiestni na prúžok indikátorového papierika a pozoruje sa zmena jeho farby.

FLUORESCENČNÉ INDIKÁTORY

Niektoré chemické zlúčeniny, keď sú vystavené ultrafialovým lúčom, majú schopnosť pri určitej hodnote pH spôsobiť fluorescenciu roztoku alebo zmeniť jeho farbu alebo odtieň.

Táto vlastnosť sa využíva pri acidobázickej titrácii olejov, zakalených a silne sfarbených roztokov, keďže bežné indikátory sú na tieto účely nevhodné.

Práca s fluorescenčnými indikátormi sa vykonáva osvetlením testovacieho roztoku ultrafialovým svetlom.

Indikátor	Fluorescenčný rozsah pH (pod ultrafialovým svetlom)	Zmena farby fluorescencie
4-etoxyakridon	1,4-3,2	Zelená - modrá
2-naftylamín	2,8-4,4	Zvýšenie fialovej fluorescencie
Dimetnlnafteirodín	3,2-3,8	Lila - oranžová
1-naftylám	3,4-4,8	Zvýšenie modrej fluorescencie
akridín	4,8-6,6	Zelená - fialová
3,6-dioxyftalimid	6,0-8,0	žltozelená - žltá
2,3-dikyánhydrochinón	6,8-8,8	Modro zelená
euchryzín	8,4-10,4	Oranžová - zelená
1,5-naftylamínsulfamid	9,5-13,0	Žltá zelená
CC-kyselina (1,8-aminonaftol-2,4-disulfónová kyselina)	10,0-12,0	Fialová - zelená

REDOXNÉ INDIKÁTORY

Redoxné indikátory- chemické zlúčeniny meniace farbu roztoku v závislosti od hodnoty redoxného potenciálu. Používajú sa v titrimetrických metódach analýzy, ako aj v biologickom výskume na kolorimetrické stanovenie redoxného potenciálu.

Indikátor	Normálny redoxný potenciál (pri pH = 7), V	Farbenie malty
		oxidujúca forma	obnovená forma
Neutrálna červená	-0,330	Červenofialová	Bezfarebný
Safranin T	-0,289	hnedá	Bezfarebný
Indihomonosulfonát draselný	-0,160	Modrá	Bezfarebný
Indigodisulfonát draselný	-0,125	Modrá	Bezfarebný
Indigotrisulfonát draselný	-0,081	Modrá	Bezfarebný
Ingtetrasulfonát draselný	-0,046	Modrá	Bezfarebný
Toluidínová modrá	+0,007	Modrá	Bezfarebný
Tnonin	+0,06	Fialová	Bezfarebný
o-krezolindofenolát sodný	+0,195	červenkasto modrá	Bezfarebný
2,6-Dnchlórfenolindofenolát sodný	+0,217	červenkasto modrá	Bezfarebný
m-brómfenolindofenolát sodný	+0,248	červenkasto modrá	Bezfarebný
dipheinlbenzidín	+0,76 (kyslý roztok)	Fialová	Bezfarebný

INDIKÁTORY ADSORPCIE

Adsorpčné ukazovatele- látky, v prítomnosti ktorých sa mení farba zrazeniny vzniknutej pri titrácii zrážacou metódou. Mnohé acidobázické indikátory, niektoré farbivá a iné chemické zlúčeniny sú schopné zmeniť farbu zrazeniny pri určitej hodnote pH, čo ich robí vhodnými na použitie ako adsorpčné indikátory.

Indikátor	Definovaný ión	Iónové zrážadlo	Zmena farby
Alizarin Red C			Žltá - ružovo červená
Brómfenolová modrá			Žltá zelená
			Lila - žltá
			Fialová - modro-zelená
difenylkarbazid	, ,		Bezfarebná - fialová
Kongo červená	, ,		Červená modrá
			Modrá - červená
Fluoresceín	,		žltozelená - ružová
Eozín	,		žlto-červená - červenofialová
Erytrozín			Červeno-žltá - tmavo červená

CHEMILUMINESCENTNÉ UKAZOVATELE

Do tejto skupiny indikátorov patria látky schopné zobraziť pri určitých hodnotách pH. viditeľné svetlo. Chemiluminiscenčné indikátory sú vhodné na použitie pri práci s tmavými kvapalinami, pretože v tomto prípade sa na konci titrácie objaví žiara.

Medzi rozmanitosťou organickej hmoty existujú špeciálne zlúčeniny, ktoré sa vyznačujú farebnými zmenami v rôznych prostrediach. Pred príchodom moderných elektronických pH metrov boli indikátory nepostrádateľným „nástrojom“ na stanovenie acidobázických indikátorov prostredia a naďalej sa používajú v laboratórnej praxi ako pomocné látky v analytická chémia a tiež pri absencii potrebného vybavenia.

Na čo slúžia ukazovatele?

Spočiatku sa vlastnosť týchto zlúčenín meniť farbu v rôznych médiách široko používala na vizuálne stanovenie acidobázických vlastností látok v roztoku, čo pomohlo určiť nielen povahu média, ale aj vyvodiť záver o výslednom reakčné produkty. Roztoky indikátorov sa naďalej používajú v laboratórnej praxi na stanovenie koncentrácie látok titráciou a umožňujú vám naučiť sa používať improvizované metódy pri absencii moderných pH metrov.

Existuje niekoľko desiatok takýchto látok, z ktorých každá je citlivá na pomerne úzku oblasť: zvyčajne nepresahuje 3 body na stupnici informatívnosti. Vďaka takejto rozmanitosti chromofórov a ich nízkej aktivite medzi sebou sa vedcom podarilo vytvoriť univerzálne ukazovatele, ktoré sa široko používajú v laboratórnych a priemyselných podmienkach.

Najpoužívanejšie indikátory pH

Je pozoruhodné, že okrem identifikačnej vlastnosti majú tieto zlúčeniny dobrú farbiacu schopnosť, čo umožňuje ich použitie na farbenie látok v textilnom priemysle. Od Vysoké číslo Najznámejšie a najpoužívanejšie farebné indikátory v chémii sú metyloranž (metyloranž) a fenolftaleín. Väčšina ostatných chromofórov sa v súčasnosti používa vo vzájomnej zmesi alebo na špecifické syntézy a reakcie.

metylová oranž

Mnohé farbivá sú pomenované podľa svojich základných farieb v neutrálnom prostredí, ktoré je tiež charakteristické pre tento chromofor. Metyl oranž je azofarbivo, ktoré má vo svojom zložení skupinu - N = N - ktorá je zodpovedná za prechod farby indikátora na červenú a na žltú v alkalickom prostredí. Azozlúčeniny samotné nie sú silnými zásadami, avšak prítomnosť elektrón-donorových skupín (‒ OH, ‒ NH 2 , ‒ NH (CH 3), ‒ N (CH 3) 2 atď.) zvyšuje zásaditosť jednej z atómov dusíka, ktorý sa stáva schopným viazať vodíkové protóny podľa princípu donor-akceptor. Preto so zmenou koncentrácie iónov H + v roztoku možno pozorovať zmenu farby acidobázického indikátora.

Viac o získaní metyl pomaranča

Získa sa metyloranž v reakcii s diazotáciou kyseliny sulfanilovej C6H4(SO3H)NH2, po ktorej nasleduje kombinácia s dimetylanilínom C6H5N(CH3)2. Kyselina sulfanilová sa rozpustí v alkalickom roztoku sodnom pridaním dusitanu sodného NaN02 a potom sa ochladí ľadom, aby sa syntéza uskutočnila pri teplotách čo najbližšie k 0 °C, a naleje sa kyselina chlorovodíková HCl. Ďalej sa pripraví samostatný roztok dimetylanilínu v HCl, ktorý sa po ochladení naleje do prvého roztoku, čím sa získa farbivo. Ďalej sa alkalizuje a z roztoku sa vyzrážajú tmavooranžové kryštály, ktoré sa po niekoľkých hodinách odfiltrujú a vysušia vo vodnom kúpeli.

Fenolftaleín

Tento chromofor dostal svoje meno od pridania názvov dvoch činidiel, ktoré sa podieľajú na jeho syntéze. Farba indikátora sa vyznačuje zmenou farby v alkalickom prostredí so získaním malinového (červenofialového, malinovočerveného) odtieňa, ktorý sa stáva bezfarebným, keď je roztok silne alkalizovaný. Fenolftaleín môže mať niekoľko foriem v závislosti od pH prostredia a v silne kyslom prostredí má oranžovú farbu.

Tento chromofor sa získava kondenzáciou fenolu a anhydridu kyseliny ftalovej v prítomnosti chloridu zinočnatého ZnCl 2 alebo koncentrovanej kyseliny sírovej H 2 SO 4 . V pevnom stave sú molekuly fenolftaleínu bezfarebné kryštály.

Predtým sa fenolftaleín aktívne používal pri vytváraní laxatív, ale postupne sa jeho použitie výrazne znížilo v dôsledku stanovených kumulatívnych vlastností.

Lakmus

Tento indikátor bol jedným z prvých činidiel používaných na pevných nosičoch. Lakmus je komplexná zmes prírodných zlúčenín, ktorá sa získava z určitých druhov lišajníkov. Používa sa nielen ako, ale aj ako prostriedok na stanovenie pH média. Ide o jeden z prvých indikátorov, ktorý začal človek využívať v chemickej praxi: používa sa vo forme vodných roztokov alebo pásikov filtračného papiera, ktoré sú ním impregnované. Lakmus v pevnom stave je tmavý prášok s miernym zápachom po amoniaku. Keď sa rozpustí v čistá voda farba indikátora nadobudne fialovú farbu a po okyslení sa zmení na červenú. V alkalickom prostredí sa lakmus zmení na modrý, čo umožňuje jeho použitie ako univerzálny indikátor pre všeobecná definícia indikátor prostredia.

Nie je možné presne určiť mechanizmus a povahu reakcie, ktorá nastáva pri zmene pH v štruktúrach lakmusových zložiek, pretože môže zahŕňať až 15 rôznych zlúčenín, z ktorých niektoré môžu byť neoddeliteľnými účinnými látkami, čo komplikuje ich individuálne štúdium chemických a fyzikálne vlastnosti.

Univerzálny indikátorový papierik

S rozvojom vedy a nástupom indikátorových papierov sa stanovovanie environmentálnych indikátorov značne zjednodušilo, keďže v súčasnosti nebolo potrebné mať hotové tekuté reagencie na akýkoľvek terénny výskum, ktoré vedci a forenzní vedci dodnes úspešne využívajú. Riešenia tak boli nahradené univerzálnymi indikátorovými papierikmi, ktoré vďaka širokému spektru pôsobenia takmer úplne eliminovali potrebu použitia akýchkoľvek iných acidobázických indikátorov.

Zloženie impregnovaných pásikov sa môže líšiť od výrobcu k výrobcovi, takže približný zoznam zložiek môže byť nasledovný:

• fenolftaleín (0-3,0 a 8,2-11);
• (di)metyl žltá (2,9-4,0);
• metyl oranž (3,1-4,4);
• metylová červeň (4,2-6,2);
• brómtymolová modrá (6,0-7,8);
• a-naftolftaleín (7,3-8,7);
• tymolová modrá (8,0-9,6);
• krezolftaleín (8,2-9,8).

Balenie nevyhnutne obsahuje štandardy farebnej škály, ktoré vám umožňujú určiť pH média od 0 do 12 (asi 14) s presnosťou na jedno celé číslo.

Okrem iného sa tieto zlúčeniny môžu použiť spoločne vo vodných a vodno-alkoholických roztokoch, čo robí použitie takýchto zmesí veľmi pohodlným. Niektoré z týchto látok však môžu byť zle rozpustné vo vode, preto je potrebné zvoliť univerzálne organické rozpúšťadlo.

Vďaka svojim vlastnostiam si acidobázické indikátory našli uplatnenie v mnohých oblastiach vedy a ich rôznorodosť umožnila vytvárať univerzálne zmesi, ktoré sú citlivé na široký rozsah hodnôt pH.

V kyslom pH roztoku< 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН >7. Čím je pH nižšie, tým je kyslosť roztoku väčšia. Pri hodnotách pH > 7 sa hovorí o zásaditosti roztoku.

Existujú rôzne metódy na stanovenie pH roztoku. Kvalitatívne sa charakter média roztoku určuje pomocou indikátorov. Indikátory sú látky, ktoré reverzibilne menia svoju farbu v závislosti od média roztoku. V praxi sa najčastejšie používa lakmus, metyl pomaranč, fenolftaleín a univerzálny indikátor (tab. 2).

tabuľka 2

Farbenie indikátorov v rôznych roztokoch

Vodíkový index je pre medicínu veľmi dôležitý, jeho odchýlka od normálnych hodnôt dokonca o 0,01 jednotky naznačuje patologické procesy v tele. Pri normálnej kyslosti má žalúdočná šťava pH = 1,7; ľudská krv má pH = 7,4; sliny - pH = 6,9.

Iónomeničové reakcie a podmienky ich vzniku

Pretože sa molekuly elektrolytov v roztokoch rozkladajú na ióny, reakcie v roztokoch elektrolytov prebiehajú medzi iónmi. Reakcie výmeny iónov- sú to reakcie medzi iónmi vznikajúcimi v dôsledku disociácie elektrolytov. Podstatou takýchto reakcií je viazanie iónov prostredníctvom tvorby slabého elektrolytu. Inými slovami, iónomeničová reakcia má zmysel a prebieha takmer ku koncu, ak v dôsledku nej vznikajú slabé elektrolyty (zrazenina, plyn, H 2 O atď.). Ak v roztoku nie sú žiadne ióny, ktoré by sa mohli navzájom viazať a vytvárať slabý elektrolyt, potom je reakcia reverzibilná; rovnice pre takéto výmenné reakcie nie sú napísané.

Pri zaznamenávaní iónomeničových reakcií sa používajú molekulárne, úplné iónové a skrátené iónové formy. Príklad záznamu iónomeničovej reakcie v troch formách:

K2SO4 + BaCl2 \u003d BaSO4 + 2KCl,

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

Ba 2+ + SO 4 2– \u003d BaSO 4.

Pravidlá pre zostavovanie rovníc iónových reakcií

1. Vzorce slabých elektrolytov sú napísané v molekulárnej forme, silné v iónovej forme.

2. Na reakciu sa odoberajú roztoky látok, preto sa aj slabo rozpustné látky v prípade činidiel zaznamenávajú vo forme iónov.

3. Ak v dôsledku reakcie vznikne slabo rozpustná látka, potom sa pri písaní iónovej rovnice považuje za nerozpustnú.

4. Súčet nábojov iónov na ľavej strane rovnice sa musí rovnať súčtu nábojov iónov na pravej strane.

Test na tému „Teória elektrolytickej disociácie. Reakcie iónovej výmeny»

1. Reakcia, ktorá nastane, keď sa hydroxid horečnatý rozpustí v kyseline sírovej, je opísaná redukovanou iónovou rovnicou:

a) Mg2+ + S042– = MgS04;

b) H+ + OH- = H20;

c) Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H20;

d) Mg(OH)2 + SO42– = MgS04 + 2OH –.

2. Štyri nádoby obsahujú jeden liter 1M roztokov nasledujúcich látok. Ktorý roztok obsahuje najviac iónov?

a) síran draselný; b) hydroxid draselný;

c) kyselina fosforečná; d) etylalkohol.

3. Stupeň disociácie nezávisí od:

a) objem roztoku; b) povaha elektrolytu;

c) rozpúšťadlo; d) koncentrácia.

4. Redukovaná iónová rovnica

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

zodpovedá interakcii:

a) chlorid hlinitý s vodou;

b) chlorid hlinitý s hydroxidom draselným;

c) hliník s vodou;

d) hliník s hydroxidom draselným.

5. Elektrolyt, ktorý sa nedisociuje postupne, je:

a) hydroxid horečnatý; b) kyselina fosforečná;

c) hydroxid draselný; d) síran sodný.

6. Slabý elektrolyt je:

a) hydroxid bárnatý;

b) hydroxid hlinitý;

c) kyselina fluorovodíková;

d) kyselina jodovodíková.

7. Súčet koeficientov v stručnej iónovej rovnici pre interakciu barytovej vody a oxidu uhličitého je:

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

8. Nasledujúce dvojice látok nemôžu byť v roztoku:

a) chlorid meďnatý a hydroxid sodný;

b) chlorid draselný a hydroxid sodný;

c) kyselina chlorovodíková a hydroxid sodný;

d) kyselina sírová a chlorid bárnatý.

9. Látka, ktorej pridanie do vody nezmení jej elektrickú vodivosť, je:

a) kyselina octová; b) chlorid strieborný;

c) kyselina sírová; d) chlorid draselný.

10. Ako bude vyzerať závislosť žiaru žiarovky zaradenej do obvodu od času, ak elektródy ponoríme do roztoku vápennej vody, cez ktorú dlhodobo prechádza oxid uhličitý?

a) Lineárne zvýšenie;

b) lineárny pokles;

c) najprv znížiť, potom zvýšiť;

d) najprv zvýšiť, potom znížiť.