ორგანული ნივთიერებების მრავალფეროვნებას შორის არის სპეციალური ნაერთები, რომლებიც ხასიათდება ფერის ცვლილებით სხვადასხვა გარემოში. თანამედროვე ელექტრონული pH მრიცხველების მოსვლამდე ინდიკატორები იყო შეუცვლელი „ინსტრუმენტები“გარემოს მჟავა-ტუტოვანი ინდიკატორების დასადგენად და კვლავ გამოიყენება ლაბორატორიულ პრაქტიკაში, როგორც დამხმარე ნივთიერებები ანალიტიკურ ქიმიაში, ასევე საჭირო აღჭურვილობის არარსებობის შემთხვევაში..
რისთვის არის ინდიკატორები?
თავდაპირველად, ამ ნაერთების თვისება შეცვალონ ფერი სხვადასხვა გარემოში, ფართოდ გამოიყენებოდა ხსნარში არსებული ნივთიერებების მჟავა-ტუტოვანი თვისებების ვიზუალურად დასადგენად, რაც დაეხმარა არა მხოლოდ გარემოს ბუნების დადგენას, არამედ დახატვას. დასკვნა მიღებული რეაქციის პროდუქტების შესახებ. ინდიკატორის ხსნარები კვლავაც გამოიყენება ლაბორატორიულ პრაქტიკაში, რათა დადგინდეს ნივთიერებების კონცენტრაცია ტიტრაციით და საშუალებას მოგცემთ ისწავლოთ, თუ როგორ გამოიყენოთ იმპროვიზირებული მეთოდები ნაკლებობისთვის.თანამედროვე pH მეტრი.
არსებობს რამდენიმე ათეული ასეთი ნივთიერება, რომელთაგან თითოეული მგრძნობიარეა საკმაოდ ვიწრო ზონის მიმართ: როგორც წესი, ის არ აღემატება 3 ქულას ინფორმატიულობის შკალაზე. ქრომოფორების ასეთი მრავალფეროვნებისა და მათ შორის დაბალი აქტივობის წყალობით, მეცნიერებმა შეძლეს შეექმნათ უნივერსალური ინდიკატორები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ლაბორატორიულ და საწარმოო პირობებში.
ყველაზე ხშირად გამოყენებული pH ინდიკატორები
აღსანიშნავია, რომ გარდა საიდენტიფიკაციო თვისებისა, ამ ნაერთებს აქვთ კარგი შეღებვის უნარი, რაც იძლევა საშუალებას გამოიყენონ ქსოვილების საღებავებისთვის ტექსტილის ინდუსტრიაში. ქიმიაში ფერადი ინდიკატორების დიდი რაოდენობით, ყველაზე ცნობილი და გამოყენებულია მეთილის ფორთოხალი (მეთილის ფორთოხალი) და ფენოლფთალეინი. სხვა ქრომოფორების უმეტესობა ამჟამად გამოიყენება ერთმანეთთან შერეული, ან კონკრეტული სინთეზებისა და რეაქციებისთვის.
მეთილის ფორთოხალი
ბევრ საღებავს დაარქვეს მათი ძირითადი ფერები ნეიტრალურ გარემოში, რაც ასევე ეხება ამ ქრომოფორს. მეთილის ფორთოხალი არის აზო საღებავი, რომელსაც აქვს დაჯგუფება - N=N - მის შემადგენლობაში, რომელიც პასუხისმგებელია მჟავე გარემოში ინდიკატორის ფერის გადასვლაზე წითელზე, ხოლო ტუტეში ყვითელზე. თავად აზო ნაერთები არ არიან ძლიერი ფუძეები, თუმცა, ელექტრონების დონორი ჯგუფების არსებობა (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 და სხვა) ზრდის აზოტის ერთ-ერთი ატომის ძირითადობას,რომელსაც შეუძლია წყალბადის პროტონების მიმაგრება დონორ-მიმღების პრინციპის მიხედვით. ამიტომ ხსნარში H+ იონების კონცენტრაციების შეცვლისას შეიძლება შეინიშნოს მჟავა-ტუტოვანი ინდიკატორის ფერის ცვლილება.
მეტი მეთილის ფორთოხლის დამზადების შესახებ
მიიღეთ მეთილის ფორთოხალი სულფანილის მჟავას დიაზოტიზაციით C6H4(SO3H)NH2 მოჰყვა კომბინაცია დიმეთილანილინთან C6H5N(CH3)2. სულფანილის მჟავა იხსნება ნატრიუმის ტუტე ხსნარში ნატრიუმის ნიტრიტის დამატებით NaNO. 2, და შემდეგ გაცივდეს ყინულით, რათა განხორციელდეს სინთეზი რაც შეიძლება ახლოს 0°C ტემპერატურაზე და ემატება მარილმჟავას HCl. შემდეგ ამზადებენ დიმეთილანილინის ცალკე ხსნარს HCl-ში, რომელსაც ასხამენ პირველ ხსნარში გაციებისას, მიიღება საღებავი. ის კიდევ უფრო ტუტედება და ხსნარიდან ჩნდება მუქი ნარინჯისფერი კრისტალები, რომლებიც რამდენიმე საათის შემდეგ ფილტრავენ და აშრობენ წყლის აბაზანაში.
ფენოლფთალეინი
ამ ქრომოფორმა მიიღო სახელი მის სინთეზში მონაწილე ორი რეაგენტის დასახელების დამატების შედეგად. ინდიკატორის ფერი შესამჩნევია მისი ფერის ცვლილებით ტუტე გარემოში ჟოლოს (წითელ-იისფერი, ჟოლოს-წითელი) შეფერილობის მიღებით, რომელიც უფერო ხდება ხსნარის ძლიერ ალკალიზაციისას. ფენოლფთალეინს შეუძლია მიიღოს რამდენიმე ფორმა, რაც დამოკიდებულია გარემოს pH-ზე, ხოლო ძლიერ მჟავე გარემოში მას აქვს ნარინჯისფერი ფერი.
ეს ქრომოფორი წარმოიქმნება ფენოლისა და ფთალიუმის ანჰიდრიდის კონდენსაციის შედეგად თუთიის ქლორიდის ZnCl2 ან კონცენტრირებული გოგირდმჟავას H2 SO 4. მყარ მდგომარეობაში ფენოლფთალეინის მოლეკულები უფერო კრისტალებია.
ადრე ფენოლფთალეინს აქტიურად იყენებდნენ საფაღარათო საშუალებების შესაქმნელად, მაგრამ თანდათანობით მისი გამოყენება მნიშვნელოვნად შემცირდა დადგენილი კუმულაციური თვისებების გამო.
ლაკმუსი
ეს მაჩვენებელი იყო ერთ-ერთი პირველი რეაგენტი, რომელიც გამოიყენებოდა მყარ მედიაზე. ლაკმუსი არის ბუნებრივი ნაერთების რთული ნაზავი, რომელიც მიიღება გარკვეული ტიპის ლიქენებისგან. იგი გამოიყენება არა მხოლოდ როგორც შეღებვის საშუალება, არამედ როგორც საშუალება გარემოს pH-ის დასადგენად. ეს არის ერთ-ერთი პირველი ინდიკატორი, რომელიც დაიწყო ადამიანმა გამოიყენოს ქიმიურ პრაქტიკაში: იგი გამოიყენება წყალხსნარების ან მასში გაჟღენთილი ფილტრის ქაღალდის ზოლების სახით. ლაკმუსი მყარ მდგომარეობაში არის მუქი ფხვნილი ამიაკის მცირე სუნით. სუფთა წყალში გახსნისას ინდიკატორის ფერი იასამნისფერი ხდება, მჟავიანობისას კი წითლდება. ტუტე გარემოში ლაკმუსი ლურჯდება, რაც შესაძლებელს ხდის მისი გამოყენება უნივერსალურ ინდიკატორად საშუალო ინდიკატორის ზოგადი განსაზღვრისათვის.
შეუძლებელია ზუსტად დადგინდეს რეაქციის მექანიზმი და ბუნება, რომელიც ხდება, როდესაც pH იცვლება ლაკმუსის კომპონენტების სტრუქტურებში, ვინაიდან ის შეიძლება შეიცავდეს 15-მდე სხვადასხვა ნაერთს, რომელთაგან ზოგიერთიისინი შეიძლება იყოს განუყოფელი აქტიური ინგრედიენტები, რაც ართულებს მათ ინდივიდუალურ შესწავლას ქიმიური და ფიზიკური თვისებების შესახებ.
უნივერსალური ინდიკატორის ქაღალდი
მეცნიერების განვითარებით და ინდიკატორის ნაშრომების მოსვლასთან ერთად, გარემოსდაცვითი ინდიკატორების დადგენა ბევრად გამარტივდა, რადგან ახლა არ იყო საჭირო მზა თხევადი რეაგენტების არსებობა ნებისმიერი საველე კვლევისთვის, რასაც მეცნიერები და სასამართლო მეცნიერები ჯერ კიდევ წარმატებით გამოიყენება. ასე რომ, გადაწყვეტილებები შეიცვალა უნივერსალური ინდიკატორის ფურცლებით, რომლებიც მოქმედების ფართო სპექტრის გამო თითქმის მთლიანად აღმოფხვრა ნებისმიერი სხვა მჟავა-ტუტოვანი ინდიკატორის გამოყენების აუცილებლობა.
გაჟღენთილი ზოლების შემადგენლობა შეიძლება განსხვავდებოდეს მწარმოებლის მიხედვით, ამიტომ ინგრედიენტების სავარაუდო სია შეიძლება იყოს შემდეგი:
- ფენოლფთალეინი (0-3, 0 და 8, 2-11);
- (დი)მეთილის ყვითელი (2, 9-4, 0);
- მეთილის ფორთოხალი (3, 1–4, 4);
- მეთილის წითელი (4, 2–6, 2);
- ბრომოთიმოლი ლურჯი (6, 0-7, 8);
- α‒ნაფთოლფთალეინი (7, 3-8, 7);
- თიმოლ ლურჯი (8, 0–9, 6);
- კრეზოლფთალეინი (8, 2–9, 8).
შეფუთვა აუცილებლად შეიცავს ფერის მასშტაბის სტანდარტებს, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ გარემოს pH 0-დან 12-მდე (დაახლოებით 14) ერთი მთელი რიცხვის სიზუსტით.
სხვა საკითხებთან ერთად, ამ ნაერთების ერთად გამოყენება შესაძლებელია წყალხსნარში და წყალ-ალკოჰოლურ ხსნარებში, რაც ძალიან კომფორტულს ხდის ასეთი ნარევების გამოყენებას. თუმცა, ამ ნივთიერებებიდან ზოგიერთი შეიძლება წყალში ცუდად ხსნადი იყოს, ამიტომ აუცილებელიააირჩიეთ უნივერსალური ორგანული გამხსნელი.
მათი თვისებებიდან გამომდინარე, მჟავა-ტუტოვანი ინდიკატორები იპოვეს გამოყენებას მეცნიერების მრავალ სფეროში და მათმა მრავალფეროვნებამ შესაძლებელი გახადა უნივერსალური ნარევების შექმნა, რომლებიც მგრძნობიარეა pH ინდიკატორების ფართო სპექტრის მიმართ.
