Индикатори за химични реакции. Цветни индикатори

ПОКАЗАТЕЛИ(от латински индикатор - показалец) - вещества, които ви позволяват да наблюдавате състава на околната среда или хода на химическа реакция. Някои от най-разпространените са киселинно-алкални индикатори, които променят цвета си в зависимост от киселинността на разтвора. Това се случва, защото в кисела и алкална среда индикаторните молекули имат различни структури. Пример за това е общият индикатор фенолфталеин, който преди това е бил използван и като слабително средство под името purgen. В кисела среда това съединение е под формата на недисоциирани молекули и разтворът е безцветен, а в алкална среда е под формата на еднократно заредени аниони и разтворът има пурпурен цвят ( см. ЕЛЕКТРОЛИТНА ДИСОЦИАЦИЯ. ЕЛЕКТРОЛИТИТЕ). Въпреки това, в силно алкална среда, фенолфталеинът отново се обезцветява! Това се случва поради образуването на друга безцветна форма на индикатора - под формата на трикратно зареден анион. Накрая, в концентрираната сярна киселина отново се появява червен цвят, макар и не толкова интензивен. Неговият виновник е фенолфталеиновият катион. Този малко известен факт може да доведе до грешки при определяне на реакцията на околната среда.

Киселинно-базовите индикатори са много разнообразни; много от тях са лесно достъпни и затова са известни от векове. Това са отвари или екстракти от цветни цветя, горски плодове и плодове. Така отвара от ирис, теменуга, лалета, боровинки, къпини, малини, касис, червено зеле, цвекло и други растения става червена в кисела среда и зелено-синя в алкална среда. Това лесно се забелязва, ако измиете тигана с остатъците от борш със сапунена (т.е. алкална) вода. С помощта на кисел разтвор (оцет) и алкален разтвор (сода за хляб или още по-добре сода за пране) можете също да направите надписи върху листенца с различни цветове в червено или синьо.

Редовният чай също е индикатор. Ако капнете лимонов сок в чаша силен чай или разтворите няколко кристалчета лимонена киселина, чаят веднага ще стане по-лек. Ако разтворите сода за хляб в чай, разтворът ще потъмнее (разбира се, не трябва да пиете такъв чай). Чаят от цветя („хибискус“) дава много по-ярки цветове.

Вероятно най-старият киселинно-алкален индикатор е лакмусът. Още през 1640 г. ботаниците описват хелиотроп (Heliotropium turnesole) - ароматно растение с тъмно лилави цветя, от които е изолирано оцветител. Тази боя, заедно с виолетовия сок, станаха широко използвани от химиците като индикатор, който беше червен в кисела среда и син в алкална среда. Можете да прочетете за това в трудовете на известния физик и химик от 17 век Робърт Бойл. Първо, използвайки новия индикатор, ние проучихме минерална вода, а от около 1670 г. започват да го използват в химически експерименти. „Веднага щом добавя незначително малко количество киселина“, пише френският химик Пиер Поуме за „турнезол“ през 1694 г., „той става червен, така че ако някой иска да знае дали нещо съдържа киселина, може да се използва.“ 1704 г. немският учен М. Валентин нарича тази боя лакмус, тази дума остава във всички европейски езици, с изключение на френски; На френски лакмусът е турнезол, което буквално означава „въртящ се след слънцето“. Французите също наричат ​​слънчогледите по същия начин; Между другото, "хелиотроп" означава същото нещо, само че на гръцки. Скоро се оказа, че лакмус може да се получи и от по-евтини суровини, например от някои видове лишеи.

За съжаление, почти всички природни индикатори имат сериозен недостатък: техните отвари се влошават доста бързо - стават кисели или мухлясали (алкохолните разтвори са по-стабилни). Друг недостатък е, че интервалът за промяна на цвета е твърде широк. В този случай е трудно или невъзможно да се разграничи например неутрална среда от слабо кисела или слабо алкална от силно алкална. Затова химическите лаборатории използват синтетични индикатори, които рязко променят цвета си в доста тесни граници на pH. Известни са много такива индикатори и всеки от тях има своя област на приложение. Например метилвиолетовото променя цвета си от жълто на зелено в диапазона на рН 0,13 - 0,5; метилоранж – от червено (pH< 3,1) до оранжево-желтой (рН 4); бромтимоловый синий – от желтой (рН < 6,0) до сине-фиолетовой (рН 7,0); фенолфталеин – от бесцветной (рН < 8,2) до малиновой (рН 10); тринитробензол – от бесцветной (pH < 12,2) до оранжевой (рН 14,0).

В лабораториите често се използват универсални индикатори - смес от няколко отделни индикатора, подбрани така, че разтворът им последователно променя цвета си, преминавайки през всички цветове на дъгата, когато киселинността на разтвора се променя в широк обхват pH (напр. 1 до 11). Хартиените ленти често се импрегнират с разтвор на универсален индикатор, който позволява бързо (макар и с не много висока точност) да се определи рН на анализирания разтвор чрез сравняване на цвета на лентата, напоена с разтвора, с референтен цвят мащаб.

Освен киселинно-алкални индикатори се използват и други видове индикатори. По този начин редокс индикаторите променят цвета си в зависимост от това дали в разтвора присъства окислител или редуциращ агент. Например, окислената форма на дифениламин е лилава, докато редуцираната форма е безцветна. Някои окислители сами по себе си могат да служат като индикатори. Например, когато анализирате съединенията на желязо(II) по време на реакцията

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4? 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

добавеният разтвор на перманганат се обезцветява, докато Fe 2+ йони присъстват в разтвора. Веднага щом се появи най-малкият излишък от перманганат, разтворът става розов. Въз основа на количеството консумиран перманганат е лесно да се изчисли съдържанието на желязо в разтвора. По същия начин, в многобройни анализи, използващи метода на йодометрия, самият йод служи като индикатор; За да се увеличи чувствителността на анализа, се използва нишесте, което прави възможно откриването на най-малкия излишък на йод.

Широко използвани са комплексометричните индикатори - вещества, които образуват оцветени комплексни съединения с метални йони (много от които са безцветни). Пример е ериохром черен Т; разтвор на това сложно органично съединение има Син цвят, а в присъствието на магнезий, калций и някои други йони се образуват комплекси, които са оцветени в интензивно виненочервено. Анализът се извършва по следния начин: към разтвор, съдържащ анализираните катиони и индикатор, се добавя на капки комплексообразовател, най-често трилон Б, който е по-силен от индикатора.Веднага след като трилонът напълно свърже всички метални катиони, се появява отделен ще настъпи преход от червено към синьо. Въз основа на количеството добавен трилон е лесно да се изчисли съдържанието на метални катиони в разтвора.

Известни са и други видове индикатори. Например, някои вещества се адсорбират на повърхността на утайката, променяйки цвета си; такива индикатори се наричат ​​адсорбционни индикатори. При титруване на мътни или оцветени разтвори, при които е почти невъзможно да се забележи промяна в цвета на конвенционалните киселинно-алкални индикатори, се използват флуоресцентни индикатори. Те светят (флуоресцират) в различни цветове в зависимост от pH на разтвора. Например акридиновата флуоресценция се променя от зелена при pH = 4,5 до синя при pH = 5,5; Важно е светенето на индикатора да не зависи от прозрачността и присъщия цвят на разтвора.

Иля Леенсън

РАСТИТЕЛНИ ПОКАЗАТЕЛИ В УЧИЛИЩНАТА ЛАБОРАТОРИЯ

Павлова Съргиляна

Макарова Виктория

клас 9 "B", MBOU "Vilyuiskaya средно общообразователно училище№ 1 на името на G.I. Чиряев" Вилюйск Република Саха (Якутия)

Петрова Анна Прокопиевна

научен ръководител, учител от най-висока категория, учител по химия на Вилюйското средно училище № 1 на името на G.I. Чиряева“, Вилюйск

Индикаторите са химически вещества, чийто цвят се променя в зависимост от pH на околната среда. Индикатор означава „указател“ на латински.

В уроците по химия използваме индикатори като лакмус, фенолфталеин, метилоранж, които променят цвета си в зависимост от средата на разтвора. Соковете и отварите от ярко оцветени плодове, плодове и цветя също имат свойствата на киселинно-алкални индикатори, т.е. те променят цвета си, когато киселинността на околната среда се промени.

Уместност: използването на киселинно-базови индикатори от плодовете на растения, растящи в Якутия, за определяне на реакцията на околната среда.

Цел на работата : получаване на растителни индикатори от естествени суровини.

Задачи:

· изучаване на литературата, запознаване с методите за приготвяне на домашни индикатори от плодовете на растенията, растящи в нашия район;

· експериментално получаване на набор от показатели.

· изследване на поведението на растителните индикатори в различни среди.

· провеждане на проучване за определяне на околната среда на разтвори на детергенти за грижа за косата.

Обект на изследване: естествени растения с киселинно-базови индикаторни свойства.

Хипотеза: разтвори на растителни индикатори могат да се приготвят самостоятелно и да се използват в училищната лаборатория.

Методи и техники на работа:

· запознаване с експерименталната методика;

· приготвят разтвори на индикатори от естествени суровини;

· изследване на промените в цвета на природните индикатори в зависимост от околната среда;

· спазвайте правилата за безопасност по време на химични експерименти.

2. експериментална част

2.1. Определяне на средата на разтвора с изкуствени индикатори

Цел: n Наблюдавайте промяната в цвета на разтвори на киселини, основи и солеви разтвори с изкуствено синтезирани индикатори.

Реактиви: решение на солна киселина HCl, разтвор на калиев хидроксид KOH, разтвор на калиев карбонат K 2 CO 3, разтвор на натриев хлорид NaCl, разтвор на алуминиев хлорид AlCl 3.

В училище химическа лабораторияПредлагат се следните изкуствени индикатори: фенолфталеин, метилоранж и лакмус. Изследвахме ги за промени в цвета в неутрална, кисела и алкална среда.

Маса 1.

Промяна в цвета на индикаторите в разтворите

От таблица 1 се вижда, че всички индикатори променят цвета си: в кисела среда до червено (с изключение на фенолфталеин); в неутрален те имат естествения си цвят, но в алкалния цветът варира значително. Фенолфталеинът променя цвета на разтвора в пурпурен, лакмуса в син и метиловия оранжев в жълт.

2.2. Методи за получаване на растителни индикатори

Напредък:

За да приготвите растителни индикатори, вземете 25 g суровини, смилайте ги, добавете 100 ml вода и кипете 1-2 минути. Получените отвари се охлаждат и прецеждат. За да се предотврати развалянето, към получения филтрат се добавя алкохол в съотношение 2:1. Приготвихме индикатори от червени боровинки, червени боровинки, малини, боровинки, боровинки, ягоди и плодове от цвекло.

2.3. Определяне на средата на разтвора с помощта на растителни индикатори.

Резултати от изследването:

За да се изследват промените в цвета на естествените индикатори в различни среди, няколко капки от растителен индикатор бяха взети с пипета и последователно добавени към разтвори на солна киселина, калиев хидроксид, натриев хлорид, калиев карбонат и алуминиев хлорид. Резултатите от всички експерименти са дадени в таблицата.

Таблица 2.

Промени в цвета на природните индикатори в различни среди

От таблица 2 се вижда, че всички избрани от нас обекти променят естествения си цвят в зависимост от киселинността на средата. Това се наблюдава много добре при червени боровинки, малини, боровинки, червени боровинки, ягоди, цвекло, яркочервена отвара от плодове и плодове, които в кисела среда стават розово-червено-виолетови, а в алкална среда - жълто-светлозелени.

Заключение: плодовете на растението имат кисела среда, така че цветът на разтвора в кисела среда не се променя, цветът остава червен. В алкална среда разтворите стават жълти до зелени. От плодовете на растенията плодовете от цвекло са добри показатели, получават се изразени цветове на разтворите.

2.4. Изготвяне на индикаторни хартии.

Използвайки филтърна хартия и екстракти от растителни индикатори, подготвихме индикаторни хартии. Методът на приготвяне е много прост: разтвор от екстракт от растението индикатор се нанася върху филтърна хартия с помощта на пипета, изсушава се и процедурата се повтаря отново.

Промяната в цвета на импрегнирани индикаторни хартии в различни среди съответства на промяната в цвета на екстракт от подобен растителен индикатор.

2.5. Определяне на околната среда на детергентни разтвори.

Реактиви: растителни индикатори, разтвори на шампоани: Абсолют, Специална серия (бира), Глава и рамене, Катран, Клиър вита абе.

Напредък: Ще разтворим всеки изследван детергент във вода и ще го разделим на пет части. Към тях добавяме капка натурални показатели. Във всеки от тях индикаторите промениха цвета си. (Таблица 3).

Таблица 3.

Промяна в цвета на естествените индикатори в детергентни разтвори

Изводи от проучването:

1. Всички показатели: домашна и фабрично произведена универсална хартия, показаха подходящия характер на околната среда във всички тествани медии.

2. Човешката кожа има леко кисела среда. За защита на кожата и косата от отрицателно въздействиедетергентът трябва да има стойност, съответстваща на рН стойността на епидермиса. Шампоаните за коса са с леко кисела среда, което отговаря на хигиенни изискваниякъм тези средства. Според нашите проучвания на шампоани от различни производители, шампоаните като цяло отговарят на стандартните показатели, но шампоанът Clear vita abe е по-киселинен от другите шампоани. Второто място по отношение на киселинността е заето от шампоана Absolut, а третото - шампоана Degtyarnaya.

Заключение:

Използвайки метода за получаване на растителни индикатори в училищната лаборатория, стигнахме до следните изводи:

1. Лакмус, метилоранж и фенолфталеин са киселинно-алкалните индикатори, които най-често се използват в училище. Чрез промяна на цвета им може да се прецени не само реакцията на средата, но и доста точно да се определи рН на разтвора.

2. Растителните индикатори имат доста висока чувствителност, така че те могат да се използват като киселинно-базови индикатори за определяне на средата на разтворите в училищна лаборатория по време на избираем курс, в клубове по химия, както и за определяне на киселинността на почвата на ■ площ.

Приложение No1

Фигура 1. За да изследваме промяната на цвета на естествените индикатори, взехме няколко капки от домашен индикатор с пипета и ги добавихме последователно към разтвори на натриев хлорид, калиев хидроксид, калиев карбонат, солна киселина и алуминиев хлорид

Фигура 2. Набор от подготвени растителни индикатори

Фигура 3. Обща формапроведени експерименти

Фигура 4. Готови хартиени индикатори

Фигура 5. Промяна в цвета на хартиените индикатори в различни среди

Библиография:

1.Голям енциклопедичен речник- 2-ро изд., преработено. и допълнителни - М .: „Голяма руска енциклопедия“; Санкт Петербург: "Норинт", 2001 г.

2. Олгин О., Експерименти без взривове./ О. Олгин. - М.: Химия, 1986.

3. Семенов П.П. „Показатели от местен растителен материал”, „Химия в училище”, 1984, № 1, стр. 73.

4. Степин С.С., Аликберова Л.Ю. Занимателни задачии зрелищни експерименти по химия, М.: "Дрофа", 2002 г.

Индикатори са веществата, които променят цвета си при промяна на реакцията на средата - най-често сложни органични съединения - слаби киселини или слаби основи. Схематично съставът на индикаторите може да се изрази с формулите HInd или IndOH, където Ind е сложен органичен анион или индикаторен катион.

В практиката индикаторите се използват отдавна, но първият опит да се обясни действието им е направен през 1894 г. от Оствалд, който създава т. нар. йонна теория. Според тази теория недисоциираните индикаторни молекули и неговите Ind йони имат различни цветове в разтвора и цветът на разтвора се променя в зависимост от дисоциационното равновесно положение на индикатора. Например фенолфталеинът (киселинен индикатор) има безцветни молекули и пурпурни аниони; метилоранж (основен индикатор) – жълти молекули и червени катиони.

фенолфталеин метил оранжево

HIndH + + Ind – IndOH
Ind + + OH –

безцветен Малинов жълто червен

Промяна в съответствие с принципа на Le Chatelier води до изместване на равновесието надясно или наляво.

Според хромофорната теория (Hanch), която се появи по-късно, промяната в цвета на индикаторите е свързана с обратимо пренареждане на атомите в молекулата на органично съединение. Това обратимо пренареждане се нарича тавтомеризъм в органичната химия. Ако в резултат на тавтомерна промяна в структурата в молекулата на органично съединение се появят специални групи, наречени хромофори, тогава органичното вещество придобива цвят. Хромофорите са групи от атоми, които съдържат една или повече множество връзки, които причиняват селективно поглъщане на електромагнитни вибрации в UV областта. Групи от атоми и връзки, като −N=N−, =C=S, −N=O, хиноидни структури и т.н., могат да действат като хромофорни групи.

Когато тавтомерната трансформация води до промяна в структурата на хромофора, цветът се променя; ако след пренареждане молекулата вече не съдържа хромофор, цветът ще изчезне.

Съвременните идеи се основават на йонно-хромофорната теория, според която промяната в цвета на индикаторите се причинява от преход от йонна форма към молекулярна и обратно, придружена от промяна в структурата на индикаторите. Така един и същи индикатор може да съществува в две форми с различни молекулни структури, като тези форми могат да се трансформират една в друга и между тях се установява равновесие в разтвора.

Като пример можем да разгледаме структурните промени в молекулите на типичните киселинно-базови индикатори - фенолфталеин и метилоранж под въздействието на разтвори на основи и киселини (при различни стойности на рН).

Реакцията, в резултат на която поради тавтомерно пренареждане на структурата на молекулата на фенолфталеин, в нея се появява хромофорна група, причиняваща появата на цвят, протича съгласно следното уравнение:

безцветен безцветен безцветен

пурпурен

Индикатори като слаби електролити, имат малки константи на дисоциация. Например K d на фенолфталеина е 2∙10 -10 и в неутрални среди се намира предимно под формата на молекулите си поради много ниската концентрация на йони, поради което остава безцветен. При добавяне на алкали Н + йоните на фенолфталеина се свързват, "стягат" заедно с ОН - йоните на алкалите, образувайки водни молекули и позицията на дисоциационното равновесие на индикатора се измества надясно - към увеличаване на концентрацията на Инд – йони. В алкална среда се образува динатриева сол, която има хиноидна структура, което обуславя цвета на индикатора. Изместването на равновесието между тавтомерните форми става постепенно. Следователно цветът на индикатора не се променя веднага, а преминава през смесен цвят до цвета на анионите. Когато киселина се добави към същия разтвор едновременно с неутрализацията на основата - при достатъчна концентрация на Н + йони - положението на дисоциационното равновесие на индикатора се измества наляво, към моларизация, и разтворът отново се обезцветява.

Цветът на метилоранж се променя по подобен начин: неутралните молекули на метилоранжа придават на разтвора жълт цвят, който в резултат на протониране се превръща в червен, съответстващ на хиноидната структура. Този преход се наблюдава в диапазона на pH 4,4–3,1:

жълто Червено

По този начин цветът на индикаторите зависи от pH на средата. Интензивността на цвета на такива индикатори е доста висока и ясно видима дори при въвеждане на малко количество индикатор, който не може значително да повлияе на рН на разтвора.

Разтворът, съдържащ индикатора, непрекъснато променя цвета си при промяна на pH. Човешкото око обаче не е много чувствително към подобни промени. Диапазонът, в който се наблюдава промяна в цвета на индикатора, се определя от физиологичните граници на цветово възприятие от човешкото око. При нормално зрение окото е в състояние да различи наличието на един цвят в сместа му с друг цвят само ако има поне определена прагова плътност на първия цвят: промяна в цвета на индикатора се възприема само в областта където има 5-10-кратен излишък на едната форма спрямо другата. Като вземем HInd като пример и характеризираме равновесното състояние

Хинд
H + + Ind –

съответна константа

,

можем да напишем, че индикаторът проявява своя чисто киселинен цвят, обикновено открит от наблюдателя, когато

,

и чисто алкално оцветяване при

В рамките на интервала, определен от тези стойности, се появява смесен цвят на индикатора.

По този начин окото на наблюдателя различава промяна в цвета само когато реакцията на средата се промени в диапазона от около 2 pH единици. Например, за фенолфталеина този диапазон на рН е от 8,2 до 10,5: при рН = 8,2 окото наблюдава началото на появата на розов цвят, който все повече се усилва до рН = 10,5, а при рН = 10,5 - усилване на червения цвят. вече не се забелязва. Този диапазон от стойности на pH, в който окото различава промяна в цвета на индикатора, се нарича интервал на преход на цвета на индикатора. За метилоранж, KD = 1,65·10 -4 и pK = 3,8. Това означава, че при pH = 3,8 неутралната и дисоциираната форма са в равновесие в приблизително равни концентрации.

Посоченият диапазон на рН от приблизително 2 единици за различни индикатори не попада в една и съща област на скалата на рН, тъй като неговата позиция зависи от специфичната стойност на константата на дисоциация на всеки индикатор: колкото по-силна е киселината HInd, толкова по-киселинен е преходът интервал на индикатора е в региона . В табл 18 показва интервалите на прехода и цветовете на най-често срещаните киселинно-алкални индикатори.

За още точно определениеСтойностите на pH на разтворите използват сложна смес от няколко индикатора, нанесени върху филтърна хартия (т.нар. „Универсален индикатор на Colthoff“). Ивица индикаторна хартия се потапя в тестовия разтвор, поставя се върху бял, водоустойчив субстрат и цветът на лентата бързо се сравнява с референтната pH скала.

Таблица 18.

Интервали на преход и оцветяване в различни медии

най-често срещаните киселинно-алкални индикатори

При извършване на химичен процес е изключително важно да се наблюдават условията на реакцията или да се определи дали тя е достигнала завършеност. Понякога това може да се наблюдава по някои външни признаци: спиране на отделянето на газови мехурчета, промяна в цвета на разтвора, образуване на утайка или, обратно, преход на един от компонентите на реакцията в разтвора и др. , В повечето случаи за определяне на края на реакцията се използват спомагателни реагенти, като например индикатори, които обикновено се въвеждат в анализирания разтвор в малки количества.

Индикаториса наречени химични съединения, способни да променят цвета на разтвора в зависимост от условията на околната среда, без да засягат директно тестовия разтвор и посоката на реакцията. Така киселинно-базовите индикатори променят цвета си в зависимост от рН на околната среда; редокс показатели - от потенциала на средата; адсорбционни показатели - по степента на адсорбция и др.

Индикаторите са особено широко използвани в аналитичната практика за титриметричен анализ. Те също така служат като най-важното средство за наблюдение на технологичните процеси в химическата, металургичната, текстилната, хранително-вкусовата и други индустрии. В селското стопанство, използвайки индикатори, те анализират и класифицират почвите, определят естеството на торовете и необходимо количествоза прилагане в почвата.

Разграничете киселинно-алкални, флуоресцентни, редокс, адсорбционни и хемилуминесцентни индикатори.

КИСЕЛИННО-БАЗАЧНИ (PH) ПОКАЗАТЕЛИ

Както е известно от теорията за електролитната дисоциация, химичните съединения, разтворени във вода, се разделят на положително заредени йони - катиони и отрицателно заредени - аниони. Водата също се дисоциира в много малка степен на водородни йони, които са положително заредени, и хидроксилни йони, които са отрицателно заредени:

Концентрацията на водородни йони в разтвор се обозначава със символа.

Ако концентрацията на водородни и хидроксилни йони в разтвора е еднаква, тогава такива разтвори са неутрални и pH = 7. При концентрация на водородни йони, съответстваща на pH от 7 до 0, разтворът е кисел, но ако концентрацията на хидроксил йони е по-високо (pH = от 7 до 14), разтворът е алкален.

Използват се различни методи за измерване на pH стойността. Качествено реакцията на разтвора може да се определи с помощта на специални индикатори, които променят цвета си в зависимост от концентрацията на водородни йони. Такива индикатори са киселинно-базови индикатори, които реагират на промените в pH на околната среда.

По-голямата част от киселинно-алкалните индикатори са багрила или други органични съединения, чиито молекули претърпяват структурни изменения в зависимост от реакцията на околната среда. Използват се в титриметричния анализ за реакции на неутрализация, както и за колориметрично определяне на pH.

Ако е необходимо да се повиши точността на измерванията на pH, тогава се използват смесени индикатори. За да направите това, изберете два индикатора с близки рН интервали на цветен преход, като имате допълнителни цветове в този интервал. Използвайки такъв смесен индикатор, определянето може да се направи с точност до 0,2 pH единици.

Универсалните индикатори, които могат да променят цвета си многократно в широк диапазон от стойности на pH, също се използват широко. Въпреки че точността на определяне с такива индикатори не надвишава 1,0 pH единици, те позволяват определяне в широк диапазон на pH: от 1,0 до 10,0. Универсалните индикатори обикновено са комбинация от четири до седем двуцветни или едноцветни индикатора с различни интервали на преход на цвета на pH, проектирани по такъв начин, че да настъпи забележима промяна на цвета, когато pH на средата се промени.

Например, индустриално произвежданият универсален индикатор PKS е смес от седем индикатора: бромокрезолово лилаво, бромокрезолово зелено, метилово оранжево, тропеолин 00, фенолфталеин, тимолово синьо и бромотимолово синьо.

Този индикатор, в зависимост от pH, има следния цвят: при pH = 1 - пурпурно, pH = 2 - розово-оранжево, pH = 3 - оранжево, pH = 4 - жълто-оранжево, pH = 5 жълто, pH = 6 - зеленикаво жълто, pH = 7 - жълто-зелено. pH = 8 - зелено, pH = 9 - синьо-зелено, pH = 10 - сиво-синьо.

Индивидуални, смесени и универсални киселинно-алкални индикатори обикновено се разтварят в етилов алкохол и се добавят няколко капки към тестовия разтвор. Стойността на pH се определя от промяната в цвета на разтвора. В допълнение към алкохолоразтворимите индикатори се произвеждат и водоразтворими форми, които са амониеви или натриеви соли на тези индикатори.

В много случаи е по-удобно да се използват индикаторни хартии, отколкото индикаторни разтвори. Последните се приготвят по следния начин: филтърната хартия се прекарва през стандартен индикаторен разтвор, излишният разтвор се изстисква от хартията, изсушава се, нарязва се на тесни ленти и се подвързва на брошури. За провеждане на теста индикаторната хартия се потапя в тестовия разтвор или една капка от разтвора се поставя върху лента индикаторна хартия и се наблюдава промяната в цвета й.

ФЛУОРЕСЦЕНТНИ ИНДИКАТОРИ

Някои химични съединения, когато са изложени на ултравиолетови лъчи, имат способността при определена стойност на pH да предизвикат флуоресценция на разтвора или да променят неговия цвят или нюанс.

Това свойство се използва за киселинно-алкално титруване на масла, мътни и силно оцветени разтвори, тъй като конвенционалните индикатори са неподходящи за тези цели.

Работата с флуоресцентни индикатори се извършва чрез осветяване на тестовия разтвор с ултравиолетова светлина.

РЕДОКС ИНДИКАТОРИ

Редокс индикатори- химични съединения, които променят цвета на разтвора в зависимост от стойността на редокс потенциала. Използват се в титриметричните методи за анализ, както и в биологични изследванияза колориметрично определяне на редокс потенциал.

АДСОРБЦИОННИ ПОКАЗАТЕЛИ

Индикатори за адсорбция- вещества, в присъствието на които настъпва промяна в цвета на утайката, образувана по време на титруване чрез утаяване. Много киселинно-базови индикатори, някои багрила и други химични съединения са способни да променят цвета на утайката при определена стойност на pH, което ги прави подходящи за използване като адсорбционни индикатори.

ХЕМИЛУМИНЕСЦЕНТНИ ИНДИКАТОРИ

Тази група индикатори включва вещества, които при определени стойности на pH могат да осветяват Видима светлина. Хемилуминесцентните индикатори са удобни за използване при работа с тъмни течности, тъй като в такъв случайВ крайната точка на титруването се появява блясък.

Съществуват различни методи за определяне на концентрацията (по-точно активността) на водородните йони (и съответно концентрацията на хидроксидните йони). Един от най-простите (колориметричен) се основава на използването киселинно-алкални индикатори. Като такива индикатори могат да служат много органични киселини и основи, които променят цвета си в определен тесен диапазон от стойности на pH.

Индикаторите са слаби киселини или основи, които имат различни цветове в недисоциирана и дисоциирана (йонна) форма.

Пример.

1. Фенолфталеинът е киселина, която е безцветна в молекулна форма (HJnd) при pH=8,1. Фенолфталеиновите аниони (Jnd -) при pH9,6 имат червено-виолетов цвят:

H Jnd  H + + Jnd -

Безцветен  червено-виолетов

pH8.1 pH9.6

С намаляване на концентрацията на Н + йони и увеличаване на концентрацията на ОН - йони, молекулярната форма на фенолфталеин става анионна поради абстракцията на водороден йон от молекулите и свързването му с хидроксидния йон във вода. Следователно при pH9,6 разтворът в присъствието на фенолфталеин придобива червено-виолетов цвят. Напротив, в киселинни разтвори при pH8,1 равновесието се измества към молекулярната форма на индикатора, която няма цвят.

2. Метил оранжево е слаба основа JndOH , който в молекулярна форма при pH 4,4 е жълт. Jnd + катиони при pH3,0 оцветяват разтвора в червено:

JndOH  Jnd + +OH -

жълто  червено

pH4,4 pH3,0

Киселинна форма индикатор е формата, която преобладава в киселинните разтвори, и основен форма – този, който съществува в основни (алкални) разтвори. В определен диапазон от стойности на рН в разтвор, определено количество от двете форми на индикатора може едновременно да бъде в равновесие, в резултат на което възниква преходен цвят на индикатора - това е рН интервалът на цветния преход на индикатора, или просто интервал на преход на индикатора.

Таблица 1 показва интервалите на преход на някои често използвани индикатори.

маса 1

Киселинно-алкални индикатори

За бързо определяне на рН също е удобно да се използва универсален индикаторен разтвор, който е смес от различни индикатори и има голям интервал на преход (стойности на рН от 1 до 10). Въз основа на универсален индикатор индустрията произвежда специални хартиени ленти за определяне на рН на разтвори чрез сравнение със специална скала за промяна на цвета им под въздействието на тестовия разтвор.

При колориметричния метод за точно определяне на pH се използват стандартни буферни разтвори, чиято стойност на pH е точно известна и постоянна.

Буферите са смеси от слаби киселини или основи с техните соли. Такива смеси поддържат определена стойност на pH както при разреждане, така и при добавяне на малки количества силни киселини или основи.