Открыть главное меню

Химические индикаторы

(перенаправлено с «Индикатор (химия)»)

Индика́тор (лат. indicator — указатель) — соединение, позволяющее визуализировать изменение концентрации какого-либо вещества или компонента, например, в растворе при титровании, или быстро определить pH, еН и др. параметры.

Содержание

История открытияПравить

Кислотно-основные индикаторы

применяется для установления конца реакции между кислотами и основаниями, или других реакций, если в них участвуют ионы Н+, а также для колориметрического определения рН водных растворов. Причина изменения цвета индикатора в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп [7]. Наиболее важные кислотно - основные индикаторы приведены в таблице (приложение 1).

Вероятно, самым древним кислотно-основным индикатором является лакмус. Лакмус был известен уже в Древнем Египте и Древнем Риме. Лакмус (от гол. lakmoes) - красящее вещество, добываемое из некоторых видов лишайников. Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь. Его основными компонентами являются: азолитмин (C9H10NO5) и эритролитмин (С13H22O6) [10]. Лакмус в древности использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем, рецепт его приготовления был утерян. В 1640 ботаники описали гелиотроп (Heliotropium Turnesole) - душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной - синим.

В 1667 году знаменитый химик и физик Роберт Бойль предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника - лакмуса, а также отварами фиалок и васильков, и таким образом положил начало применению индикаторной (лакмусовой) бумаги [8].

Применение индикаторовПравить

Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких или газообразных сред, следить за изменением их состава, или за протеканием химической реакции.

Широко используются кислотно-основные индикаторы, разбавленные растворы которых обладают способностью заметно изменять цвет, в зависимости от кислотности раствора[1]. Причина изменения цвета — изменения в строении молекул индикатора в кислой и щелочной среде, что приводит к изменению спектра поглощения раствора.

Для определения состава газовых сред используют индикаторные бумажки и индикаторные трубки.

Структура молекул и цвет индикаторовПравить

Трифенилметановые красители-индикаторыПравить

 
Структура трифенилметановых красителей

Трифенилметановые красители широко используются в качестве индикаторов. В зависимости от типа заместителей изменения структуры молекулы приводят к широкой гамме цветных соединений, большинство из которых могут служить химическими индикаторами.

Название \ Положение 2" 2 3 4 5 2' 3' 4' 5'
Бромтимоловый синий SO3 Me days Br Oh MeEt Me Br OH MeEt
Бромфеноловый синий SO3 H Br OH Br H Br OH Br
Бромкрезоловый зелёный SO3 Me Br OH Br Me Br OH Br
Крезоловый красный SO3 H Me OH H H Me OH H
Фенолфталеин CO2 H H OH H H H OH H
Тимолфталеин CO2 Me H OH MeEt Me H OH MeEt
Малахитовый зелёный H H H NMe2 H H H NMe2 H

Производные азобензолаПравить

 
Структура производных азобензола

.

Виды индикаторовПравить

Распространённые кислотно-основные индикаторыПравить

Индикатор Окраска/кислая форма Окраска/щелочная форма Интервалы pH
Ализариновый жёлтый жёлтый фиолетовый 10,1—12,1
Тимолфталеин бесцветный синий 9,4—10,6
Фенолфталеин бесцветный малиновый 8,2—10,0
Крезоловый красный жёлтый тёмно-красный 7,0—8,8
Нейтральный красный красный коричневый 6,8—8,0
Феноловый красный жёлтый красный 6,8—8,0
Бромтимоловый синий жёлтый синий 6,0—7,6
Лакмус (азолитмин) красный синий 5,0—8,0
Метиловый красный красный жёлтый 4,4—6,2
Метиловый оранжевый красный жёлтый 3,0—4,4
Бромфеноловый синий красный синий 3,0—4,6
Тропеолин 00… - жёлтый 1,4—3,2

МеталлоиндикаторыПравить

Окислительно-восстановительные индикаторыПравить

Окислительно-восстановительные индикаторы изменяют цвет в зависимости от присутствия в растворе окислителей или восстановителей. Дифениламин бесцветен в восстановленной форме, но имеет фиолетовый цвет в окисленном состоянии. Метиленовый синий (синька) также бесцветен в восстановленной форме и имеет синий цвет в окисленном состоянии.

Некоторые ярко окрашенные вещества сами могут служить индикатором. Например, при перманганатометрическом определении железа(II)

10FeSO4 + 2KMnO4+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

добавляемый в ходе титрования раствор перманганата обесцвечивается, пока не будут окислены все ионы Fe2+, имевшиеся в исследуемом растворе. Точка эквивалентности определяется по розовой окраске раствора, из-за возникшего избытка перманганат-анионов.

Хингидрон также является окислительно-восстановительным индикатором. это смесь хинона и гидрохинона.

Адсорбционные индикаторыПравить

Крахмал

ТермоиндикаторыПравить

В качестве термоиндикатора можно использовать бумагу, смоченную хлоридом кобальта(II). При нагревании кристаллогидрат теряет связанную воду и меняет последовательно цвет с розового через красный, фиолетовый и синий на бесцветный.

Химические индикаторы влажностихПравить

Растительные пигментыПравить

Пигменты - органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хлоропластах и хромопластах.

В растительном мире известно около 2 тысяч пигментов. Наиболее стойкими, являются 150. Некоторые из них представлены в таблице (приложение 2). Накапливаются пигменты главным образом в корнях, цветках, кожуре плодов и в листьях растений.

Общее название растительных пигментов - биофлавоноиды. Это фенольные соединения, продукты жизнедеятельности растений. Большинство хорошо растворимы в воде, не растворимы в этиловом эфире, хлороформе и бензоле. Особенно богаты ими листья чая, цветы и листья гречихи, софоры японской, плоды цитрусовых, шиповника и черноплодной рябины (эти растения служат сырьем для производства медицинских препаратов). Значительные количества содержатся также в красном перце, черной смородине, землянике, малине, вишне, облепихе, некоторых сортах яблок, слив и винограда. Многие биофлавоноиды придают окраску цветам и плодам растений .

Все пигменты можно разделить на три группы -- хлорофиллы, каротиноиды, антоцианы.

Хлорофилл определяет зеленую окраску листьев. Без этого изумрудного пигмента невозможна жизнь на планете, так как он осуществляет фотосинтез. Спутниками хлорофилла являются каротиноиды, которые определяют желтое, оранжевое и красное окрашивание. Так, желтые зерна кукурузы, оранжевая кожура мандарина, красные плоды шиповника своей окраской обязаны каротиноидам. Третья группа пигментов -- антоцианы, которые определяют практически все краски растений -- от оранжевой и красной до синей [4]. Особый интерес представляют пигменты третьей группы - антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить