Wskaźniki kolorów. Zmiana koloru wskaźników kwasowo-zasadowych

Wśród różnorodnych substancji organicznych istnieją specjalne związki, które charakteryzują się zmianami koloru w różnych środowiskach. Przed pojawieniem się nowoczesnych elektronicznych pH-metrów wskaźniki były niezbędnymi „narzędziami” do określania parametrów kwasowo-zasadowych środowiska i nadal były stosowane w praktyce laboratoryjnej jako środki pomocnicze w chemii analitycznej, a także przy braku niezbędnego sprzętu .

Do czego służą wskaźniki?

Początkowo właściwość tych związków do zmiany koloru w różnych środowiskach była szeroko stosowana do wizualnego określania właściwości kwasowo-zasadowych substancji w roztworze, co pomogło nie tylko określić charakter środowiska, ale także wyciągnąć wnioski na temat reakcji powstały produkty. Roztwory wskaźnikowe są w dalszym ciągu stosowane w praktyce laboratoryjnej do oznaczania stężenia substancji metodą miareczkowania i pozwalają nauczyć się korzystania z dostępnych metod w przypadku braku nowoczesnych pehametrów.

Substancji tego rodzaju jest kilkadziesiąt, a każda z nich jest wrażliwa na dość wąski obszar: zwykle nie przekracza 3 punktów w skali treści informacyjnych. Dzięki tak różnorodności chromoforów i ich niskiej aktywności między sobą naukowcom udało się stworzyć uniwersalne wskaźniki, które są szeroko stosowane w warunkach laboratoryjnych i przemysłowych.

Najczęściej stosowane wskaźniki pH

Warto zauważyć, że oprócz właściwości identyfikacyjnych związki te mają dobre zdolności barwiące, co pozwala na ich zastosowanie do barwienia tkanin w przemyśle tekstylnym. Spośród dużej liczby wskaźników barwnych w chemii najbardziej znane i stosowane to oranż metylowy (oranż metylowy) i fenoloftaleina. Większość innych chromoforów jest obecnie stosowana w mieszaninach między sobą lub w określonych syntezach i reakcjach.

Oranż metylowy

Nazwy wielu barwników wynikają z ich podstawowych kolorów w neutralnym środowisku, które jest również nieodłączną cechą tego chromoforu. Oranż metylowy jest barwnikiem azowym, który posiada w swoim składzie grupę – N=N, która odpowiada za przejście barwy wskaźnikowej na czerwoną i żółtą na zasadową. Same związki azowe nie są mocnymi zasadami, ale obecność grup dostarczających elektrony (-OH, -NH2, -NH (CH3), -N (CH3)2 itd.) zwiększa zasadowość jednego z azotów atomów, który staje się zdolny do przyłączania protonów wodoru zgodnie z zasadą donor-akceptor. Dlatego przy zmianie stężenia jonów H + w roztworze można zaobserwować zmianę koloru wskaźnika kwasowo-zasadowego.

Przeczytaj więcej o wytwarzaniu oranżu metylowego

Oranż metylowy otrzymuje się przez diazowanie kwasu sulfanilowego C 6 H 4 (SO 3 H) NH 2, a następnie połączenie z dimetyloaniliną C 6 H 5 N(CH 3) 2. Kwas sulfanilowy rozpuszcza się w alkalicznym roztworze sodu, dodając azotyn sodu NaNO 2, a następnie chłodzi lodem w celu przeprowadzenia syntezy w temperaturach możliwie bliskich 0°C i dodaje się kwas solny HCl. Następnie przygotowuje się oddzielny roztwór dimetyloaniliny w HCl, który wlewa się do pierwszego roztworu, ostudzony, w celu uzyskania barwnika. Następnie alkalizuje się, z roztworu wytrącają się ciemnopomarańczowe kryształki, które po kilku godzinach sączy się i suszy w łaźni wodnej.

Fenoloftaleina

Chromofor ten otrzymał swoją nazwę od dodania nazw dwóch odczynników biorących udział w jego syntezie. Kolor wskaźnika wyróżnia się zmianą koloru w środowisku zasadowym z nabyciem szkarłatnego (czerwono-fioletowego, karmazynowo-czerwonego) odcienia, który ulega odbarwieniu, gdy roztwór jest silnie alkalizowany. Fenoloftaleina może przybierać różne formy w zależności od pH środowiska, a w środowiskach silnie kwaśnych ma kolor pomarańczowy.

Chromofor ten otrzymuje się przez kondensację fenolu i bezwodnika ftalowego w obecności chlorku cynku ZnCl2 lub stężonego kwasu siarkowego H2SO4. W stanie stałym cząsteczki fenoloftaleiny są bezbarwnymi kryształami.

Wcześniej fenoloftaleinę aktywnie wykorzystywano do tworzenia środków przeczyszczających, ale stopniowo jej użycie zostało znacznie ograniczone ze względu na ustalone właściwości kumulacyjne.

Lakmus

Wskaźnik ten był jednym z pierwszych odczynników stosowanych na podłożach stałych. Lakmus to złożona mieszanina naturalnych związków otrzymywana z niektórych rodzajów porostów. Stosowany jest nie tylko jako, ale także jako środek do określania pH środowiska. Jest to jeden z pierwszych wskaźników, który zaczął być stosowany przez człowieka w praktyce chemicznej: stosuje się go w postaci nasączonych nim roztworów wodnych lub pasków bibuły filtracyjnej. Lakmus stały to ciemny proszek o słabym zapachu amoniaku. Po rozpuszczeniu w czystej wodzie kolor wskaźnika przybiera kolor fioletowy, a po zakwaszeniu zmienia kolor na czerwony. W środowisku zasadowym lakmus zmienia kolor na niebieski, co pozwala na wykorzystanie go jako uniwersalnego wskaźnika do ogólnego określania wskaźników środowiskowych.

Nie jest możliwe dokładne ustalenie mechanizmu i charakteru reakcji zachodzącej przy zmianie pH w strukturach składników lakmusowych, ponieważ może ona zawierać aż 15 różnych związków, z których część może być nierozłącznymi substancjami aktywnymi, co komplikuje ich indywidualne badania właściwości chemicznych i fizycznych.

Uniwersalny papier wskaźnikowy

Wraz z rozwojem nauki i pojawieniem się papierów wskaźnikowych wyznaczanie wskaźników środowiskowych zostało znacznie uproszczone, ponieważ obecnie do jakichkolwiek badań terenowych nie było potrzeby posiadania gotowych odczynników płynnych, co do dziś jest z powodzeniem stosowane przez naukowców i kryminologów. Tym samym rozwiązania zastąpiono uniwersalnymi bibułkami wskaźnikowymi, które dzięki szerokiemu spektrum działania niemal całkowicie eliminowały potrzebę stosowania jakichkolwiek innych wskaźników kwasowo-zasadowych.

Skład impregnowanych pasków może różnić się w zależności od producenta, dlatego przybliżona lista zawartych substancji może wyglądać następująco:

• fenoloftaleina (0-3,0 i 8,2-11);
• żółcień (di)metylowa (2,9-4,0);
• oranż metylowy (3,1-4,4);
• czerwień metylowa (4,2-6,2);
• błękit bromotymolowy (6,0-7,8);
• α-naftoloftaleina (7,3-8,7);
• błękit tymolowy (8,0-9,6);
• krezolftaleina (8,2-9,8).

Opakowanie musi zawierać wzorce barw, które pozwalają określić pH środowiska od 0 do 12 (około 14) z dokładnością do jednej liczby całkowitej.

Między innymi związki te można stosować łącznie w roztworach wodnych i wodno-alkoholowych, co sprawia, że ​​stosowanie takich mieszanin jest bardzo wygodne. Jednak niektóre z tych substancji mogą być słabo rozpuszczalne w wodzie, dlatego konieczne jest wybranie uniwersalnego rozpuszczalnika organicznego.

Wskaźniki kwasowo-zasadowe ze względu na swoje właściwości znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach nauki, a ich różnorodność pozwoliła na stworzenie mieszanin uniwersalnych, wrażliwych na szeroki zakres wartości pH.

Fenoloftaleina jest związkiem organicznym – wskaźnikiem środowiska kwaśnego i zasadowego. Może być stosowany jako przemysłowy barwnik techniczny. Do niedawna był szeroko stosowany w farmakologii ze względu na swoje wyraźne właściwości przeczyszczające i sprzedawany był pod marką „purgen”.

Produkcja i właściwości chemiczne fenoloftaleiny

Synteza fenoloftaleiny zachodzi w wyniku wspólnego procesu kondensacji bezwodnika ftalowego i fenolu. Początkowa temperatura reakcji wynosi 100 - 110 stopni. Katalizatorem procesu może być kwas siarkowy o wysokim stężeniu lub techniczny chlorek cynku (chlorek cynku). Fenoloftaleina, ogrzany kwasem siarkowym, pozwala na reakcję odwrotną, w wyniku której powstaje fenol.

Wygląd i właściwości fizyczne fenoloftaleiny

Fenoloftaleina ma wizualną strukturę krystaliczną, która ma głównie kształt rombu. Słabo rozpuszcza się w wodzie i zawiera nadmiar osadu. Rozpuszczalny w eterze dietylowym i alkoholu. Aby wskazać medium, w większości przypadków stosuje się je jako roztwór alkoholu. Początkowa substancja stała ma średnią gęstość 1,3 g na 1 cm3.

Zastosowania fenoloftaleiny

Obecnie główne zastosowanie fenoloftaleiny wiąże się ze wskazaniem środowiska zasadowego na specjalistycznych produktach, w szczególności do celów medycznych. W chemii przemysłowej i analitycznej lek stosuje się do oznaczania całkowitej kwasowości alkoholi i roztworów alkoholi, kalorymetrycznej analizy poziomów kwasowości i tak dalej. Fenoloftaleinę stosuje się zwykle jako barwnik ołowiu, magnezu, cynku i tak dalej. W medycynie stosowanie leku nie ma znaczenia, ponieważ wynika to z silnego efektu kumulacyjnego i możliwości uszkodzenia tkanki nerek człowieka przy długotrwałym stosowaniu. Dodatkowo przy podawaniu doustnym zaobserwowano właściwości podobne do substancji rakotwórczych. Jednak nie doszło do całkowitego porzucenia leku w praktyce medycznej, ale jego stosowanie należy prowadzić z dużą ostrożnością.

Przygotowanie roztworu do wskazania

Roztwór fenoloftaleiny Dla większości kontrolowanych powierzchni przygotowuje się go w stężeniu 1%. Aby to zrobić, 1 gram początkowej substancji krystalicznej rozpuszcza się w 100 ml alkoholu etylowego. Okres ważności roztworu roboczego wynosi jeden miesiąc. Przechowuj roztwór w lodówce.

Metody wykorzystania roztworu roboczego

1. Nanieść 2-3 krople roztworu na badaną powierzchnię.
2. Wacik zwilża się roztworem i smaruje badaną powierzchnię.
3. W roztworze zanurza się przyrząd, który ma być poddany badaniu na obecność środowiska zasadowego.
4. Do kontrolowanego ciekłego środowiska dodaje się 2 - 3 krople roztworu.

Wybór metody testowania zależy od specyfiki i wielkości kontrolowanego środowiska.

Reakcja roztworu roboczego na środowisko kwaśne i zasadowe

1. Silnie kwaśne środowisko. Kolor wskaźnika: pomarańczowy.
2. Lekko kwaśne środowisko. Kolor wskaźnika: bezbarwny.
3. Neutralne środowisko. Kolor wskaźnika: bezbarwny.
4. Środowisko alkaliczne. Kolor wskaźnika: różowy.
5. Środowisko silnie zasadowe. Kolor wskaźnika: bezbarwny.

Kup fenoloftaleinę U nas zawsze możesz kupić po cenach niższych od średniej rynkowej i przy niezmiennie wysokiej jakości. Współpracujemy wyłącznie z godnymi zaufania producentami.

Fenoloftaleina(Język angielski) fenoloftaleina) - wskaźnik kwasowości, barwnik, w przeszłości - szeroko rozpowszechniony środek przeczyszczający, powszechnie znany w czasach sowieckich jako burza. Dotyczy tak zwanych „pobudzających środków przeczyszczających”.

Obecnie fenoloftaleina nie jest stosowana jako środek przeczyszczający ze względu na dużą liczbę zidentyfikowanych skutków ubocznych, w tym rakotwórczości.

Fenoloftaleina – związek chemiczny

Fenoloftaleina – narkotyk

Na zdjęciu po lewej: „Cukierki przeczyszczające” Cascarets – dostępny bez recepty środek przeczyszczający, obecnie zakazany. Mieszanina: Cascara Sagrada , fenoloftaleina, ekstrakt z senesu.

Fenoloftaleina jako środek na odchudzanie

W badaniu suplementów diety „na odchudzanie” sprzedawanych na rynku amerykańskim FDA stwierdziła, że ​​niektóre z nich (8-czynnikowa dieta, 24-godzinna dieta, Fatloss Slimming, Imelda Perfect Slim, Perfect Slim 5x, Royal Slimming Formula, Superslim, Zhen de Shou) zawierają, pomimo zakazu, fenoloftaleinę („Pytania i odpowiedzi dotyczące inicjatywy FDA przeciwko zanieczyszczonym produktom odchudzającym”, aktualizacja 27.01.2011).

Leki zawierające substancję czynną fenoloftaleinę

W USA - Prulet, Medilax, Phenolax, Chocolaxed.

Fenoloftaleina (purgen) ma przeciwwskazania, skutki uboczne i cechy stosowania, konieczna jest konsultacja ze specjalistą;

Fenoloftaleina – wskaźnik kwasowości

Kwasowość podłoża, pH	< 0	0–8,2	8,2-12,0	>12,0
Barwa fenoloftaleiny	Pomarańczowy	bezbarwny	różowy lub fioletowy	bezbarwny
Rodzaj roztworu fenoloftaleiny		-		-
Cząsteczka fenoloftaleiny przy różnej kwasowości środowiska

kolor: w środowisku kwaśnym jest czerwony, w środowisku zasadowym jest niebieski.

Obecnie znanych jest kilkaset wskaźników kwasowo-zasadowych, syntetyzowanych sztucznie od połowy XIX wieku. Z niektórymi z nich można zapoznać się w szkolnej pracowni chemicznej. Wskaźnik oranż metylowy (oranż metylowy) jest czerwony w środowisku kwaśnym, pomarańczowy w środowisku obojętnym i żółty w środowisku zasadowym. Błękit tymolowy charakteryzuje się jaśniejszą gamą barw: w środowisku kwaśnym jest szkarłatno-czerwony, w środowisku obojętnym jest żółty, a w środowisku zasadowym jest niebieski. Wskaźnik fenoloftaleina (sprzedawana w aptekach pod nazwą „purgen”) jest bezbarwny w środowisku kwaśnym i obojętnym, a w środowisku zasadowym ma szkarłatny kolor. Dlatego fenoloftaleinę stosuje się jedynie do określenia środowiska zasadowego. W zależności od kwasowości podłoża, jaskrawozielony barwnik również zmienia kolor (jako środek dezynfekujący stosuje się stualkoholowy roztwór - „zielony materiał”). Aby to sprawdzić należy przygotować rozcieńczony roztwór zieleni brylantowej: do probówki wlać kilka mililitrów wody i dodać do niej jedną lub dwie krople preparatu farmaceutycznego. Roztwór nabierze pięknego zielono-niebieskiego koloru. W środowisku silnie kwaśnym jego kolor zmieni się na żółty, a w roztworze silnie zasadowym ulegnie przebarwieniu.

Jednak najczęściej w praktyce laboratoryjnej stosuje się wskaźnik uniwersalny - mieszaninę kilku wskaźników kwasowo-zasadowych. Ułatwia to ustalenie nie tylko

Wskaźnik błękitu tymolowego jest malinowo-czerwony w środowisku kwaśnym, żółty w środowisku obojętnym i niebieski w środowisku zasadowym.

charakter środowiska (kwaśny, obojętny, zasadowy), ale także wartość kwasowości (pH) roztworu.

powstałą mieszaninę nazywa się magicznym kwasem.

Związek ten swoją nazwę zawdzięcza młodemu niemieckiemu chemikowi I. Lucasowi, który pracował w grupie słynnego chemika Georga Ohla,

Laureat Nagrody Nobla w 1994 r. Podczas świąt Bożego Narodzenia jeden z członków grupy dla żartu wrzucił woskową świecę do tej „piekielnej mieszanki”, która natychmiast się rozpuściła. „Tak, to jest magiczny kwas!” – zawołał zdumiony Łukasz. Od tego czasu termin ten stał się nie tylko powszechnie akceptowany wśród chemików, ale został oficjalnie zarejestrowany jako znak towarowy. Kwas magiczny jest 10-15 razy bardziej „kwaśny” niż stężony kwas siarkowy.

KWASOWOŚĆ ŚRODOWISKA. WSKAŹNIK WODORU

Aby scharakteryzować kwasowość ośrodka, wprowadza się wskaźnik pH, który jest równy logarytmowi dziesiętnemu stężenia molowego jonów wodorowych przyjętego z przeciwnym znakiem: pH = -lg.

W zależności od stężenia jonów H+ w roztworze może panować środowisko kwaśne, obojętne lub zasadowe. Wodę destylowaną pobraną w temperaturze 22°C uważa się za neutralną. Będąc słabym elektrolitem, woda częściowo dysocjuje na jony H + (w roztworach wodnych jest zawsze uwodniona i występuje w postaci H 3 O +) i OH -. Ich stężenia są takie same i w temperaturze pokojowej wynoszą 10 -7 mol/l.

Łatwo obliczyć, że dla roztworu obojętnego (woda destylowana) pH=-log(10 -7)=7. Jeśli wartość pH jest mniejsza niż 7, roztwór jest kwaśny, ponieważ stężenie w nim jonów wodorowych jest wyższe niż stężenie jonów wodorotlenkowych. Na przykład roztwór kwasu solnego o stężeniu 1 mol/l ma pH=-log(1)=0.

A przy pH większym niż 7 stężenie jonów wodorowych w roztworze jest mniejsze niż stężenie jonów wodorotlenkowych. Takie roztwory nazywane są alkalicznymi. W szczególności pH stężonego roztworu wodorotlenku sodu (10 mol/l) wynosi 15. Woda deszczowa ma zwykle odczyn lekko kwaśny (pH = 6) w wyniku rozpuszczenia w niej dwutlenku węgla; Deszcz uważa się za kwaśny, jeśli ma pH<5. Желудочный сок - это сильно­кислая среда (рН=1,7), а рН крови (7,4), слюны (6,9) и слезы (7) близок к нейтральному.

Aby określić kwasowość podłoża, często stosuje się wskaźniki kwasowo-zasadowe - specjalne substancje, które mają różne kolory w różnych środowiskach. Z reguły słabe kwasy organiczne lub zasady zawierające chromofory (z grecki grupy „chroma” - „kolor” i „foro” - „noś”), które nadają tym substancjom jasny kolor. W szkolnym laboratorium chemicznym jako wskaźniki powszechnie stosuje się lakmus, oranż metylowy i fenoloftaleinę.

Fenoloftaleina jest jednym z najprostszych przedstawicieli klasy ftaleiny. Powstaje w wyniku kondensacji bezwodnika ftalowego i zwykłego fenolu. Jeśli zwrócisz uwagę na wzór chemiczny fenoloftaleiny, będzie to dioksy pochodna difenyloftaleiny. Fenoloftaleina wygląda jak biała (prawdopodobnie z lekkim żółtawym odcieniem) krystaliczna substancja o charakterystycznym zapachu. Kryształy mają kształt rombu. Fenoloftaleina jest szeroko stosowana w medycynie i chemii. Jest to jeden z najczęściej stosowanych wskaźników słabych kwasów. Korzyści ze stosowania fenoloftaleiny są oczywiste.

Nie reaguje na wysokie temperatury. Stosuje się go również do reakcji z roztworami alkoholi, jednak barwa roztworu alkalicznego może nieznacznie różnić się od fioletowej. Jeśli roztwory alkoholu są stężone, kolor może być niebieskawo-fioletowy. Fenoloftaleinę stosuje się do miareczkowania kwasów organicznych, do oznaczania poziomu kwasowości alkoholi, a także estrów. Ze względu na swoje właściwości chemiczne fenoloftaleina jest składnikiem wielu wskaźników mieszanych. Fenoloftaleinę z powodzeniem stosuje się do kalorymetrycznego oznaczania kwasowości przy użyciu roztworów buforowanych i niebuforowanych (wg metody Michaelisa). Do analizy jakościowej można również zastosować tę substancję chemiczną; fenoloftaleinę stosuje się zwykle przy opryskach ołowiem, cynkiem, kadmem i magnezem, co powoduje zmianę koloru. W medycynie fenoloftaleinę stosowano od prawie półtora wieku jako środek przeczyszczający przewlekłe zaparcia (szersza nazwa to purgen). Jednak ostatnio badania wykazały, że fenoloftaleina może mieć właściwości prorakotwórcze, dlatego w większości krajów świata nie jest ona sprzedawana w aptekach w ramach bezpłatnej sprzedaży, a stosowana wyłącznie jako odczynnik chemiczny. Fenoloftaleinę stosuje się w placówkach medycznych ze szczególną ostrożnością ze względu na jej zdolność do kumulowania się w organizmie, dlatego w ogóle nie stosuje się fenoloftaleiny u kobiet w ciąży, osób starszych i osób z chorobami układu moczowego. Fenoloftaleina należy do drugiej klasy zagrożenia i wymaga zachowania standardowych zasad bezpieczeństwa podczas przeprowadzania reakcji chemicznych. Fenoloftaleina może powodować reakcje skórne, które zwykle ustępują samoistnie po kilku dniach. Działanie farmakologiczne fenoloftaleiny polega na podrażnieniu jelit, co powoduje efekt przeczyszczający. Zasadowy mocz zmienia kolor na czerwony. Podczas ogrzewania bezwodnika ftalowego z fenolami w obecności kwasu siarkowego lub chlorku cynku (środków usuwających wodę) następuje kondensacja (z eliminacją cząsteczki wody), prowadząca do powstania tzw. ftaleiny, które są pochodnymi trifenylometanu (C 6 H 5) 3 CH. Cząsteczka wody powstaje z powodu atomu tlenu jednej z grup karbonylowych cząsteczki bezwodnika ftalowego i atomów wodoru dwóch cząsteczek fenolu, które znajdują się w pozycji para w stosunku do grup hydroksylowych:

Wiele ftalein wykorzystuje się jako wskaźniki ze względu na ich zdolność do zmiany koloru w zależności od stężenia jonów wodorowych (pH) w roztworze. I tak bezbarwna fenoloftaleina, mająca budowę laktonu, pod działaniem zasad tworzy (wraz z pęknięciem pierścienia laktonowego) sól, a jeden z pierścieni benzenowych przyjmuje strukturę chinoidową i tym samym staje się chromoforem: