Индикаторы

Рейтинг брокеров бинарных опционов за 2020 год:
  • БИНАРИУМ
    БИНАРИУМ

    1 место! Самый лучший брокер бинарных опционов для СНГ!
    Бесплатное обучение трейдингу и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию, перейдя по ссылке:

ИНДИКАТОРЫ

ИНДИКАТОРЫ (позднелат. indicator — указатель), хим. в-ва, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации к.-л. компонента в р-ре. Указывают на определенное состояние системы или на момент достижения этого состояния. Различают индикаторы обратимые и необратимые. Изменение окраски первых при изменении состояния системы (напр., фенолфталеина при изменении рН среды) м. б. повторено многократно. Необратимые индикаторы подвергаются необратимым хим. превращениям, напр., азосоединения при окислении ионами BrO 3 — разрушаются. Индикаторы, к-рые вводят в исследуемый р-р, наз. внутренними, в отличие от внешних, р-цию с к-рыми проводят вне анализируемой смеси. В последнем случае одну или неск. капель анализируемого р-ра помещают на бумажку, пропитанную индикатором, или смешивают их на белой фарфоровой пластинке с каплей индикатора. И ндикаторы применяют чаще всего для установления конца к.-л. хим. р-ции, гл. обр. конечной точки титрования (к. т. т.). В соответствии с титриметрич. методами различают кислотно-основные, адсорбц., окислит.-восстановит. и комплексонометрич. индикаторы. Кислотно-основные индикаторы представляют собой р-римые орг соед., к-рые меняют свой цвет или люминесценцию в зависимости от концентрации ионов Н + (рН среды). Примен. для установления конца р-ции между к-тами и основаниями (в т. ч. при кислотно-основном титровании) или др. р-ций, если в них участвуют ионы Н + , а также для колориметрич. определения рН водных р-ров. Наиб. важные кислотно-основные индикаторы приведены в табл. 1. Причина изменения цвета индикаторов в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп. Если индикатор слабая к-та HIn, то в водном р-ре имеет место равновесие: HIn + Н 2 О D In — + Н 3 О + . Если индикатор — слабое основание In, то: In + H 2 O D HIn + + ОН — . В общем виде можно записать: In a + Н 2 О D In b + Н 3 О + , где In a и In b — соотв. кислая и основная формы индикатора, к-рые окрашены различно. Константа равновесия этого процесса К ln = [In b ][H 3 O + ]/[In a ] наз. константой индикатора. Цвет р-ра зависит от соотношения [In a ]/[In b ], к-рое определяется рН р-ра.

Считают, что цвет одной формы индикатора заметен, если ее концентрация в 10 раз превышает концентрацию др. формы, т.е. если отношение [In a ]/[In b ] = [H 3 O + ]/K ln равно 0,1 или 10. Изменение цвета индикатора отмечается в области рН = рК lп b 1, к-рый наз. интервалом перехода индикатора. Изменение наиб. отчетливо, когда [In a ] = [In b ] и К ln = [Н 3 О] + , т.е. при рН = рК ln . Значение рН, при к-ром обычно заканчивается титрование, наз. показателем титрования рТ. Индикаторы для титрования подбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал значение рН, какое должен иметь р-р в точке эквивалентности. Часто это значение рН не совпадает с рТ используемого индикатора, что приводит к т. наз. индикаторной ошибке. Если в к. т. т. остается избыток неоттитрованного слабого основания или к-ты, ошибка наз. соотв. основной или кислотной. Чувствительность индикатора — концентрация (в моль/л) определяемого иона (в данном случае Н + или ОН — ) в точке наиб. резкого перехода окраски. Различают: чувствительные к к-там индикаторы с интервалом перехода в области щелочных значений рН (напр., фенолфталеин, тимолфталеин); чувствительные к основаниям индикаторы с интервалом перехода в кислой области (как у диметилового желтого, метилового оранжевого и др.); нейтральные индикаторы, интервал перехода к-рых находится ок. рН 7 (нейтральный красный, феноловый красный и др.). И ндикаторы бывают с одной или двумя окрашенными формами; такие индикаторы наз. соотв. одноцветными и двухцветными. Наиб. четкое изменение окраски наблюдалось бы у тех индикаторов, кислотная и основная формы к-рых окрашены в дополнит. цвета. Однако таких индикаторов не существует. Поэтому, добавляя краситель, изменяют соответствующим образом окраски обеих форм. Так, у метилового красного переход от красного к желтому происходит в интервале 2 единиц рН, а если к р-ру добавить метиленовый синий, то переход окраски от красно-фиолетовой к зеленой наблюдается резко и отчетливо при рН 5,3. Подобного эффекта можно добиться, если использовать смесь двух индикаторов, цвета к-рых дополняют дру. друга. Такие индикаторы наз. смешанными (табл. 2).

Смеси индикаторов, к-рые непрерывно изменяют свой цвет во всей области значений рН от 1 до 14, наз. универсальными. Их используют для приблизит. оценки рН р-ров. На изменение окраски индикатора оказывают влияние его концентрации. Для двухцветных индикаторов чем выше концентрация, тем изменение окраски менее резко, т.к. спектры поглощения обеих форм накладываются друг на друга в большей степени и становится труднее определить изменение окраски. Обычно используют одно и то же минимальное (неск. капель р-ра) кол-во индикатора. Интервал перехода многих индикаторов зависит от т-ры. Так, метиловый оранжевый меняет свою окраску при комнатной т-ре в интервале рН 3,4-4,4, а при 100 °С в интервале рН 2,5-3,3. Это связано с изменением ионного произведения воды. Присутствующие в р-ре коллоидные частицы адсорбируют индикаторы, что приводит к полному изменению его цвета. Для исключения ошибки в присут. положительно заряженных коллоидных частиц следует применять индикаторы-основания, а в присут. отрицательно заряженных — индикаторы-кислоты. При титровании в обычных условиях необходимо учитывать влияние растворенного СО 2 , особенно при использовании индикаторов с рК ln > 4 (напр., метилового оранжевого, метилового красного, фенолфталеина). Иногда СО 2 предварительно удаляют кипячением или титруют р-р в отсутствие контакта с атмосферой. Влияние посторонних нейтральных электролитов (солевой эффект) проявляется в смещении равновесия индикаторов. В случае индикаторов-кислот интервал перехода смещается в более кислую область, а в случае индикаторов-оснований — в более щелочную. В зависимости от природы р-рителя меняются окраски индикаторов, их рК ln и чувствительность. Так, метиловый красный в воде дает переход окраски при более высоких значениях активности ионов Н + , чем бромфеноловый синий, а в этиленгликолевом р-ре наоборот. В водно-метанольных и водно-этанольных р-рах изменение по сравнению с водной средой незначительно. В спиртовой среде индикаторы-кислоты более чувствительны к ионам Н + , чем индикаторы-основания. Хотя при титровании в неврдных средах обычно к. т. т. устанавливают потенциометрически с помощью стеклянного индикаторного электрода, используют также кислотно-основные индикаторы (табл. 3). Чаще всего для титрования слабых оснований применяют метиловый красный в диоксане или кристаллический фиолетовый в безводной СН 3 СООН; при титровании слабых к-т — тимоловый синий в ДМФА. Поведение индикаторов в неводной и водной средах аналогично. Напр., для слабой к-ты HIn в р-рителе SН можно записать равновесие: HIn + SH D In — + SH 2 + . Механизм действия индикаторов такой же, как и в воде, только в неводных средах пользуются соответствующими шкалами кислотности (рН р , рА; см. Кислотно-основное титрование). В качестве кислотно-основных индикаторов используют также люминесцентные индикаторы, меняющие цвет и интенсивность флуоресценции в зависимости от рН и позволяющие титровать сильно окрашенные и мутные р-ры.

Для титрования слабых к-т применяются т наз. индикаторы помутнения в-ва, образующие обратимые коллоидные системы, коагулирующие в очень узком интервале рН (напр., изонитроацетил-n-аминобензол дает муть при рН 10,7-11,0). В качестве кислотно-основных индикаторов можно использовать комплексы металлов с металлохромными индикаторами (см. ниже); эти комплексы, разрушаясь, изменяют окраску р-ра в узком интервале рН. Для определения орг. к-т и оснований в воде в присут. несмешивающегося с ней р-рителя применяют т. наз. амфииндикаторы, к-рые представляют собой соли индикаторов-кислот (напр., тропеолина 00) с разл. орг. основаниями (напр., алкалоидами). Эти индикаторы хорошо раств. в орг. р-рителях, плохо в воде; отличаются высокой чувствительностью. Адсорбционные индикаторы в-ва, способные адсорбироваться на пов-сти осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминесценции Эти индикаторы, как правило, обратимы и используются в осадительном титровании В первую очередь осадком адсорбируются ионы, идентичные тем, к-рые входят в состав самого осадка, после чего адсорбируется индикатор. Большая группа индикаторов красители (табл. 4), адсорбирующиеся пов-стью осадка с образованием солей с ионами, содержащимися в осадке.

Напр., р-р эозина розового цвета, к-рый не меняется при добавлении AgNO 3 . Но при титровании р-ром КВr выпадающий осадок адсорбирует ионы Ag + , к-рые присоединяют к себе анионы эозина. Осадок при этом становится красно-фиолетовым. В к. т. т., когда оттитрованы все ионы Ag + , окраска осадка исчезает и р-р становится снова розовым. Неорг. адсорбц. индикаторы образуют с ионами титранта цветной осадок или комплекс (как, напр., применяемые в качестве индикаторов ионы СrО 4 — и SCN — в аргентометрии). В качестве адсорбц. индикаторов применяются также нек-рые кислотно-основные, окислит.-восстановит. и комплексонометрич. индикаторы, св-ва к-рых (константы кислотной диссоциации, окислит.-восстановит. потенциалы и константы устойчивости комплексов с катионами металлов) в адсорбир. состоянии зависят от природы и концентрации ионов на пов-сти осадка. Окислит.-восстановит. индикаторы — в-ва, способные изменять окраску в зависимости от окислит.-восстановит. потенциала р-ра. Применяют для установления к. т. т. окислит.-восстановит. титрования и для колориметрич. определения окислит.-восстановит. потенциала (преим. в биологии). Такими индикаторами служат, как правило, в-ва, к-рые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная (In Oх ) и восстановленная (In Red ) формы имеют разные окраски. Для обратимых окислит.-восстановит. индикаторов можно записать: In Oх + ne D In Red , где п — число электронов. При потенциале Е отношение концентраций обеих форм индикатора определяется Нернста уравнением:
,
где E ln — реальный окислит.-восстановит. потенциал индикатора, зависящий от состава р-ра. Интервал перехода окраски практически наблюдается при изменении отношения [In 0x ]/[In Red ] от 0,1 до 10, что при 25 °С соответствует D E (в В) = E ln b (0,059/n). Потенциал, соответствующий самому резкому изменению цвета, равен E ln . При выборе индикатора учитывают гл. обр. значения E ln , коэф. молярного погашения обеих форм индикатора и потенциал р-ра в точке эквивалентности. При титровании сильными окислителями (К 2 Сr 2 О 7 , КМnО 4 и др.) применяют индикаторы, имеющие сравнительно высокие E ln , напр., дифениламин и его производные; при титровании сильными восстановителями [солями Ti(III), V(II) и т.д.] применяют индикаторы с относительно низкими E ln , напр., сафранин, метиленовый голубой (табл. 5).

Нек-рые в-ва изменяют свою окраску необратимо, напр., при окислении разрушаются с образованием бесцв. продуктов, как индиго под действием гипохлоритов или нафтоловый сине-черный под действием ионов ВrО 3 . Комплексонометрические индикаторы — в-ва, образующие с ионами металлов (М) окрашенные комплексы, по цвету отличающиеся от самих индикаторов Применяются для установления к. т. т. в комплексонометрии. Устойчивость комплексов металлов с индикаторами (In) меньше, чем соответствующих комплексoнатов, поэтому в к. т. т. комплексоны вытесняют индикаторы из комплексов с металлами. В момент изменения окраски в точке эквивалентности [In] = [MIn] и, следовательно, рМ = — lg K Mln , где рМ = — lg[M] наз. точкой перехода индикатора, К Mln — константа устойчивости комплекса металла с индикатором. Ошибка при титровании связана с тем, что нек-рое кол-во иона металла может присоединяться к индикатору, а не к титранту. Наиб. часто используют т. наз. металлохромные индикаторы (табл. 6) — орг. в-ва, образующие с катионами металлов р-римые в воде интенсивно окрашенные ( e l 10 4 -10 5 ) внутрикомплексные соединения. Эти соед. должны быть достаточно устойчивы, чтобы образовываться при очень низких концентрациях ионов металлов. Индикатор и его комплекс должны находиться в истинном р-ре. Дня повышения р-римости реагента и комплекса обычно вводят смешивающийся с водой р-ритель. Комплекс металла с индикатором должен быть лабильным и быстро разрушаться под действием комплексона. Различают селективные и универсальные металлохромные индикаторы, взаимодействующие соотв. с небольшим числом или с мн. катионами. К первым относятся, напр., тайрон, галлион, ко вторым — арсеназо I, пиридилазонафтол (ПАН), пирокатехиновый фиолетовый, ксиленоловый оранжевый, метилтимоловый синий, хромазурол и др.

ТОП лучших платформ для торговли бинарными опционами:
  • БИНАРИУМ
    БИНАРИУМ

    1 место! Самый лучший брокер бинарных опционов для СНГ!
    Бесплатное обучение трейдингу и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию, перейдя по ссылке:

Иногда в качестве комплексонометрич. индикаторов применяют комплексонат к.-л. иона (напр., [CuY] 2 — , где Y — анион этилендиаминтетрауксусной к-ты) в смеси с металлохромным индикатором, напр. ПАН. При введении определяемого иона М 2+ происходит р-ция: М 2+ + [CuY] 2 — + ПАН D [MY] 2 — + [СuПАН] + . При титровании к.-л. комплексоном в к. т. т. окраска р-ра меняется от фиолетовой к желто-оранжевой, т.е. очень контрастно. При комплексонометрич. определении Сu используют в качестве индикатора ее комплекс с ПАН, адсорбированный на пов-сти осажденного AgI. В этом случае можно определять Ag и Сu при совместном присутствии: в кислой среде р-ром KI оттитровывают сначала ионы Ag, а затем комплексоном — ионы Сu. Применяются также т. наз. неокрашенные комплексонометрич. индикаторы, избирательно взаимодействующие с ионами определяемого металла с образованием слабо окрашенных ( e l 10 3 ) комплексов, напр., сульфосалициловая кислота при титровании Fe (III). Флуоресцентные комплексонометрич. индикаторы (или металлофлуоресцентные индикаторы) взаимод. с катионами металлов с образованием интенсивно флуоресцирующих хелатов (см. Люминесцентные индикаторы). Впервые об индикаторах сообщил англ. физик и химик Р. Бойль в 1664. О применении индикаторов на носителях см. Реактивные индикаторные бумаги и Индикаторные трубки.
===
Исп. литература для статьи «ИНДИКАТОРЫ» : Индикаторы, пер. с англ., т. 1-2, М., 1976; Денеш И., Титрование в неводных средах, пер. с англ., М., 1971; Коренман И. М., Новые титриметрические методы, М., 1983. Л. Н. Симонова.

Страница «ИНДИКАТОРЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Индикаторы в химии

Слово «индикатор» происходит от латинского indicator — «указатель». Действительно, индикаторы — органические вещества сложной природы, с помощью которых можно отслеживать состав среды или протекание химической реакции. Среда любого водного раствора характеризуется содержанием ионов водорода Н+ или гидроксид-ионов. У водных растворов бывают нейтральная, щелочная и кислотная среды. В нейтральной среде число ионов водорода равно числу гидроксид-ионов. В кислотной среде число ионов водорода больше числа гидроксид-ионов. В щелочной среде число ионов водорода меньше числа гидроксид-ионов.

Пожалуй, самыми распространенными являются кислотно-основные индикаторы, изменяющие цвет согласно кислотности раствора. Кислотностью называется показатель активности ионов водорода в растворе. От кислотности зависит строение молекул индикатора. Например, фенолфталеин в слабой и средней кислой среде представляет собой недиссоциированные молекулы, и раствор остается бесцветным. Правда, в концентрированной серной кислоте он дает красную окраску, поскольку в ней присутствует катион фенолфталеина. В щелочной среде раствор приобретает малиновый цвет, потому что там присутствуют однозарядные анионы фенолфталеина. В сильнощелочной среде образуются трехзарядные анионы фенолфталеина, которые обесцвечивают раствор.

Существует множество кислотно-основных индикаторов/ их знают многие века. Это экстракты или отвары окрашенных плодов и цветов. Так, красными в кислой среде становятся отвары черники, малины, ежевики, черной смородины, свеклы, красной капусты, анютиных глазок, тюльпанов, ириса. В щелочной среде они будут синими. Кислый (например, уксус) и щелочной (пищевая или стиральная сода) растворы позволяют делать красные или синие узоры либо надписи на лепестках цветов. Чай тоже индикатор: он светлеет, если в него положить ломтик лимона, и темнеет, если добавить в него пищевую соду.

В химии давно, еще с 1300 г., известен такой кислотно-основной индикатор, как лакмус.

В чистом виде лакмус — темный порошок со слабым запахом аммиака. В нейтральной водной среде он дает фиолетовый цвет, в кислой — красный, в щелочной — синий.

В химической практике применяют несколько форм лакмуса — водный раствори ленты пропитанной лакмусом фильтровальной бумаги. Выражение «лакмусовая бумага» теперь является нарицательным и обозначает мгновенную определенную реакцию на что-либо.

Состоит природный лакмус из смеси 10— 15 разных веществ. Основные его компоненты — это азолитмин, эритролитмин, спанол, итмин, лейкоорцеин и лейказолитмин. Добывают его из растительного сырья в основном из лишайников.

Кроме кислотно-щелочных существуют и другие виды индикаторов, например адсорбционные. Они основаны на явлении адсорбции — увеличении концентрации растворенного вещества на границе раздела двух фаз. Эти вещества адсорбируются на поверхности осадка и меняют его окраску. Примеры таких индикаторов — ализариновый красный и эозин. Флуоресцентные индикаторы светятся разным цветом в соответствии с pH раствора. Так, флуоресценция акридина при pH = 4,5 зеленая, при pH = 5,5 синяя. При этом свечение индикатора никак не связано с собственной окраской раствора и его прозрачностью.

Кислотно-основные индикаторы широко используются в биохимии и аналитической химии, особенно при титровании. Однако их точность не очень высока, а определение цвета достаточно субъективно и зависит от особенностей человеческого зрения. Поэтому для точных исследований обычно используются специальные приборы — рН-метры.

ИНДИКА́ТОРЫ ХИМИ́ЧЕСКИЕ

В книжной версии

Том 11. Москва, 2008, стр. 245

Скопировать библиографическую ссылку:

ИНДИКА́ТОРЫ ХИМИ́ЧЕСКИЕ, хи­мич. со­еди­не­ния, вве­де­ние ко­то­рых в ана­ли­зи­руе­мую сис­те­му по­зво­ля­ет по­лу­чать ин­фор­ма­цию (по из­ме­не­нию цве­та или др. ви­зу­аль­но на­блю­дае­мым при­зна­кам) как о про­те­ка­нии хи­мич. про­цес­сов, так и о со­ста­ве (ко­ли­че­ст­ве) ве­ще­ст­ва. Как пра­ви­ло, ука­зы­ва­ют на оп­ре­де­лён­ное со­стоя­ние сис­те­мы или на мо­мент дос­ти­же­ния это­го со­стоя­ния. Ча­ще при­ме­ня­ют­ся для ус­та­нов­ле­ния кон­ца к.-л. хи­мич. ре­ак­ции, гл. обр. ко­неч­ной точ­ки тит­ро­ва­ния (к. т. т.) в тит­ри­мет­ри­че­ском ана­ли­зе , или в ка­че­ст­ве цве­то­об­ра­зую­щих ре­ак­ти­вов в тест-ме­то­дах хи­ми­че­ско­го ана­ли­за ( ин­ди­ка­тор­ных бу­ма­гах , ин­ди­ка­тор­ных труб­ках и др.). Впер­вые ин­ди­ка­то­ры ввёл в упот­реб­ле­ние Р. Бойль (1663).

Список русскоязычных брокеров бинарных опционов:
  • БИНАРИУМ
    БИНАРИУМ

    1 место! Самый лучший брокер бинарных опционов для СНГ!
    Бесплатное обучение трейдингу и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию, перейдя по ссылке:

Добавить комментарий