Органические вещества, меняющие свою окраску в зависимости от кислотности или щелочности среды, широко используются в химии и химической технологии, металлургии и других отраслях для ориентировочной оценки (индикации) величины рН. Изменение окраски индикатора – быстрый и обратимый процесс. Переход окраски обусловлен изменением состава и строения молекулы индикатора и наблюдается в определенном и достаточно узком интервале рН. Например, окраска индикатора метилового оранжевого от красной до оранжево-желтой меняется в пределах от 3,1 до 4,4 (так называемый интервал индикатора).
Наиболее широко применяемые индикаторы метиловый оранжевый и фенолфталеин. Метиловый оранжевый является двухцветным индикатором. В депротонированной форме ему присуща желтая окраска. В этом случае он находится в виде аниона. Этот анион сокращенно обозначим Ind–. Он имеет следующую структуру:
Чтобы индикатор мог выполнить свою роль, его окраска в протонированной форме должна отличаться от окраски в депротонированной форме. В протонированной форме метиловый оранжевый имеет красную окраску. Это отвечает окраске молекул H I nd, которые имеют следующую структуру:
Для фенолфталеина структура будет следующей:
Состав наиболее употребительных индикаторов:
1. метиловый фиолетовый – 0,05%-ный раствор в воде;
2. метиловый оранжевый – 0,1%-ный раствор в воде;
3. метиловый красный – 0,02 г в 60 мл этанола + 40 мл воды;
4. фенолфталеин 1%-ный раствор в этаноле;
5. тимолфталеин – 0,1%-ный раствор в этаноле.
Ниже приведены некоторые индикаторы рН и соответствующие им интервалы, а также цвет их растворов в области перехода рН.
Изменение окраски, интервалы рН перехода и способы приготовления растворов некоторых индикаторов.
| Индикатор | рН перехода | Изменение окраски (кислая-основная форма) | Раство-рять (г/100 мл) | растворитель: В - вода Э - этанол |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Малахитовый зеленый | 0,13 - 2 | желтая – зелено-голубая | 0,05 | 20% Э |
| Метиловый фиолетовый | 0,1 - 1,5 | желтая - синяя | 0,05 | 20% Э |
| Крезоловый красный | 0,2 - 1,8 | красная - желтая | 0,04 | 20% Э |
| м-Крезоловый пурпурный | 1,2 - 2,8 | красная - желтая | 0,04 | 90% Э |
| Тимоловый синий | 1,2 - 2,8 | желтая - красная | 0,1 | 20% Э |
| Тропеолин 00 | 1,3 - 3,2 | красная - желтая | 1,0 | В |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Метиловый фиолетовый, 2 ступень | 1,5 - 3,2 | синяя - фиолетовая | 0,05 | В |
| 2,4-Динитрофенол | 2,6-4,0 | бесцветная - желтая | 0,05 | В |
| Диметиловый желтый | 2,9-4,0 | красная - желтая | 0,1 | Э |
| Бромфеноловый синий | 3,0-4,6 | желтая - синяя | 0,04 | Э |
| Метиловый оранжевый | 3,0-4,4 | красная - оранжевая | 0,1 | В |
| Конго красный | 3,0-5,2 | синяя - красная | 0,1 | В |
| а-Нафтоловый красный | 3,7-5,7 | фиолетовая - желтая | 0,1 | 70% Э |
| Бромкрезоловый зеленый | 3,8 - 5,4 | желтая - синяя | 0,04 | 90% Э |
| Метиловый красный | 4,4-6,2 | красная - желтая | 0,2 | 60% Э |
| Бромкрезоловый пурпурный | 5,2 - 6,8 | желтая - пурпурная | 0,04 | 90%Э |
| Лакмус | 5,0 - 8,0 | красная - синяя | 0,1 | В |
| Ализарин | 5,6 – 6,8 | желтая - фиолетовая | 0,01 | В |
| Бромтимоловый синий | 6,0-7,6 | желтая - синяя | 0,1 | 20%Э |
| 4-Нитрофенол | 6,0 - 8,0 | бесцветная - желтая | 0,1 | 20% Э |
| Нейтральн. красный | 6,8 - 8,0 | красная - желтая | 0,1 | 60% Э |
| Розоловая кислота | 6,8 - 8,0 | оранжевая - фиолетовая | 0,5 | 90% Э |
| Крезоловый красный, | 7,2 - 8,8 | красная - желтая | 0,04 | В |
| Q-Нафтолфталеин | 7,3-8,7 | розовая - зеленая | 0,1 | 70% Э |
| м-Крезоловый пурпурный, 2 ступень | 7,4 - 9,0 | желтая - пурпурная | 0,1 | 20% Э |
| 3-Нитрофенол | 7,0-9,0 | бесцветная - желтая | 0,1 | 20% Э |
| Тимоловый синий, 2 ступень | 8,0-9,6 | желтая - синяя | 0,1 | 20% Э |
| Фенолфталеин | 8,2- 10,0 | бесцветная - красная | 0,1 | 70% Э |
| Тимолфталеин | 9,4 - 10,6 | бесцветная - синяя | 0,04 | 90% Э |
| β-Нафтоловый | 10,0 - 12,0 | оранжевая - фиолетовая | 0,04 | В |
| Ализариновый желтый | 10,0- 12,1 | желтая - оранжевая | 0,1 | В |
| Ланациловый фиолетовый | 11,0 - 13,0 | фиолетовая - оранжевая | 0,1 | В |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Малахитовый зеленый, 2 ступень | 11,5 – 13,2 | зелено-голубая - бесцветная | 0,05 | 20% Э |
| Индигокармин | 11,6 - 14 | синяя - желтая | 0,1 | 20% Э |
Смешанные индикаторы для кислотно-основного титрования.
| Состав смеси | Интервал рН | Изменение окраски |
| метиловый оранжевый (100 мг в 100 мл воды) + индигосульфонат натрия (500 мг в 50 мл воды) | 3,0 4,0 4,4 | фиолетовая серая зеленая |
| метиловый красный (125 мг в 50 мл метанола) + метиленовый голубой (85 мг в 50 мл метанола) (индикатор Таширо) | 4,4 5,2 6,2 | фиолетовая серая зеленая |
| нейтральный красный (100 мг в 100 мл 70% этанола) + метиленовый голубой (100мг в 100 мл 70% этанола) | 6,8 7,2 8,0 | фиолетовая серая зеленая |
| фенолфталеин (100 мг в 100 мл 70% этанола) + α-нафтолфталеин (50 мг в 50 мл 70% этанола) | 7,5 8,6 9,8 | розовая зеленая фиолетовая |
Индикаторы часто применяют в виде индикаторной бумаги, полученной предварительной пропиткой фильтровальной бумаги раствором индикаторного вещества или смеси индикаторов. Нанеся каплю исследуемого раствора на высушенный лист такой бумаги, по изменению ее цвета определяют рН раствора.
Определение рН с помощью иономера (рН-метра)
Более точным методом определения рН раствора, чем индикаторный, является инструментальный метод с помощью высокоточных приборов – ионометров или рН-метров. Концентрацию ионов водорода определяют по значению электродвижущей силы (ЭДС) гальванической цепи, в которой потенциалопределяющим ионом является ион водорода Н+. Электрическая цепь иономера (рН-метра) включает в себя измерительный (стеклянный) электрод и хлорсеребряный электрод сравнения, погруженные в исследуемый раствор. В иономер (рН-метр) встроен потенциометр для измерения ЭДС, возникающей между электродами как разность потенциалов этих электродов. Измеряемая ЭДС линейно зависит от рН и поэтому шкала иономера (рН-метра) отградуирована в единицах рН.
Приборы и реактивы
1. Капельницы с растворами индикаторов.
2. Универсальная индикаторная бумага.
3. Иономер (рН-метр рН-410).
4. Стаканы стеклянные вместимостью 25 – 50 мл.
5. Дистиллированная вода.
6. Фильтровальная бумага.
Порядок выполнения работы
Дата: 2018-12-21, просмотров: 594.
