Abrevierea gatt înseamnă acord general despre. Acordul general privind tarifele și comerțul (GAT)
Textul lucrării este postat fără imagini și formule.
Versiunea completă a lucrării este disponibilă în fila „Fișiere de lucru” în format PDF
Introducere
În viața noastră, întâlnim diverse substanțe care ne înconjoară. Anul acesta am început să studiem o materie interesantă - chimia. Câte substanțe există în lume? Ce sunt ei? De ce avem nevoie de ele și ce beneficii ne aduc?
În clasă, în timp ce studiam subiectul „Cele mai importante clase de compuși anorganici”, m-am familiarizat cu indicatorii - turnesol, fenolftaleină și metil portocală. Ce sunt indicatorii? Indicatorii sunt substanțe care își schimbă culoarea în funcție de mediul soluției. Folosind indicatori, puteți determina mediul soluției.
Am decis să aflu cât mai multe despre aceste substanțe uimitoare și dacă este posibil să folosim ca indicatori materialele naturale pe care le avem acasă.
Relevanța subiectului: Astăzi, proprietățile plantelor și posibilitățile de utilizare a acestora în chimie, biologie și medicină sunt de mare interes.
Scopul lucrării: explorați indicatorii naturali și cum îi putem folosi în viața de zi cu zi.
Pentru atingerea scopului, au fost stabilite următoarele sarcini:
Material de studiu despre indicatori ca substanțe chimice.
Studiați indicatorii naturali.
Aflați cum puteți aplica cunoștințele despre indicatorii naturali în viața de zi cu zi.
Pentru a-mi atinge obiectivele, am studiat literatura în bibliotecă și în sala de clasă de chimie, am folosit materiale de pe site-uri de internet și, de asemenea, am folosit metode de observare, experimentare, comparare și analiză.
Lucrarea mea constă din trei capitole. În primul capitol, am analizat varietatea de indicatori și natura lor chimică. În al doilea, ce plante sunt indicatori și rolul lor în natură și viața umană. În al treilea capitol este cercetarea mea practică.
1.Indicatori chimici
1.1 Istoria descoperirii indicatorilor
Indicatorii (din latinescul Indicator - pointer) sunt substanțe care vă permit să monitorizați compoziția mediului sau progresul unei reacții chimice. Astăzi, un număr mare de indicatori diferiți, atât chimici, cât și naturali, sunt cunoscuți în chimie. Indicatorii chimici includ acido-bazic, universal, redox, adsorbție, fluorescent, complexometric și alții.
Pigmenții multor plante își pot schimba culoarea în funcție de aciditatea sevei celulare. Prin urmare, pigmenții sunt indicatori care pot fi utilizați pentru a studia aciditatea altor soluții. Numele general pentru astfel de pigmenți vegetali este flavonoide. Acest grup include așa-numitele antocianine, care au proprietăți indicatori bune.
Cel mai folosit indicator acido-bazic al plantelor în chimie este turnesolul. Era deja cunoscută în Egiptul Antic și Roma Antică, unde era folosită ca înlocuitor de vopsea violetă pentru violetul scump. Utilizarea pigmenților pentru a determina mediul unei soluții a fost aplicată pentru prima dată științific de Robert Boyle (1627 - 1691). Era anul 1663, ca de obicei, laboratorul era în plină desfășurare cu muncă intensă: ardeau lumânări, se încălzeau diverse substanțe în retorte. Grădinarul a intrat în biroul lui Boyle și a pus în colț un coș cu magnifice violete violet închis. În acest moment, Boyle urma să efectueze un experiment pentru a obține acid sulfuric. Admirat de frumusețea și aroma violetelor, omul de știință, luând cu el un buchet, s-a îndreptat spre laborator. Asistentul său de laborator, William, i-a spus lui Boyle că două sticle de acid clorhidric au sosit ieri din Amsterdam. Boyle a vrut să se uite la acest acid și, pentru a-l ajuta pe William să toarne acidul, a pus violete pe masă. Apoi a luat buchetul de pe masă și s-a dus la birou. Aici Boyle a observat că violetele fumau ușor din cauza stropilor de acid care căzuseră peste ele. Pentru a clăti florile, Boyle le-a pus într-un pahar cu apă. După un timp, s-a uitat la paharul cu violete și s-a întâmplat o minune: violetele violet închis au devenit roșii. Desigur, Boyle, ca un adevărat om de știință, nu a putut ignora un astfel de incident și a început cercetările. El a descoperit că și alți acizi devin roșii petalele violete. Omul de știință s-a gândit că dacă prepara o infuzie din petale și adaugă puțin în soluția testată, ar putea afla dacă este acrișoară sau nu. Boyle a început să pregătească infuzii din ierburi medicinale, scoarță de copac și rădăcini de plante. Totuși, cea mai interesantă a fost infuzia violetă obținută dintr-un anumit lichen. Acizii și-au schimbat culoarea în roșu, iar alcaliile și-au schimbat culoarea în albastru. Boyle a ordonat ca hârtia să fie înmuiată în această infuzie și apoi uscată. Așa a fost creat primul test de turnesol, care este acum disponibil în orice laborator chimic. Astfel, a fost descoperită una dintre primele substanțe, pe care Boyle chiar și atunci a numit-o indicatori.
1.2. Tipuri de indicatori
Dicționarul Enciclopedic Chimic face distincție între indicatori: indicatori de adsorbție, izotopici, acido-bazici, redox, complexometrici, indicatori luminiscenți.
Munca mea este dedicată indicatorilor acido-bazici. Odată cu dezvoltarea chimiei, numărul indicatorilor acido-bazici a crescut. Indicatori obținuți în urma sintezei chimice: fenolftaleina, introdusă în știință în 1871 de chimistul german A. Bayer, și metil portocală, descoperită în 1877.
În zilele noastre se cunosc câteva sute de indicatori acido-bazici sintetizați artificial. Pe unii dintre ei îi putem întâlni în laboratorul de chimie al școlii. Fenolftaleina - în chimie - un indicator, exprimat sub formă de cristale incolore, fără gust sau miros. Punct de topire - 259-263°C. În medicină - un laxativ (nume învechit - purgen). Într-un mediu alcalin devine purpuriu strălucitor, iar într-un mediu neutru și acid este incolor. Turnesolul (lacmoid) este un indicator extras din unii licheni și devine roșu când este expus la acizi și albastru când este expus la alcalii. Portocala de metil este un indicator acido-bazic, un colorant organic sintetic din grupul coloranților azoici. Apare roz în acizi și galben în alcali. În funcție de aciditatea mediului, colorantul verde strălucitor își schimbă și culoarea (soluția sa de alcool este folosită ca dezinfectant - „verde strălucitor”). Pentru a verifica acest lucru, trebuie să pregătiți o soluție diluată de verde strălucitor: turnați câțiva mililitri de apă într-o eprubetă și adăugați una sau două picături de preparat farmaceutic. Soluția capătă o culoare frumoasă verde-albastru. Într-un mediu puternic acid, culoarea sa se schimbă în galben, iar o soluție alcalină devine decolorată.
Tabelul unor indicatori chimici:
Indicator |
intervalul pH |
Schimbarea culorii |
Albastru de timol |
Roșu / galben |
|
Portocala de metil |
Roșu - portocaliu-galben |
|
Roșu de metil |
Roșu / galben |
|
Rosu albastru |
||
Albastru de timol |
Galben - albastru |
|
Fenolftaleină |
Incolor - roșu |
|
Timolftaleină |
Incolor - albastru |
Tabelul prezintă indicatorii acido-bazici obișnuiți în practica de laborator, în ordinea crescătoare a valorilor pH-ului care provoacă modificări de culoare. Prima culoare corespunde valorilor pH-ului înainte de interval, a doua culoare corespunde valorilor pH-ului după interval.
Cu toate acestea, cel mai adesea în practica de laborator este utilizat un indicator universal - un amestec de mai mulți indicatori acido-bazici. Vă permite să determinați cu ușurință nu numai natura mediului (acid, neutru, alcalin), ci și valoarea acidității (pH) a soluției.
2. Indicatori în natură
2.1.Antociani și carotenoizi
Natura este o creație unică a Universului. Această lume este frumoasă, misterioasă și complexă. Regatul vegetal uimește prin varietatea sa de culori. Paleta de culori este variată și este determinată de compoziția chimică a conținutului celular al fiecărei plante, care include pigmenți - bioflavonoide. Pigmentii sunt compuși organici prezenți în celulele și țesuturile vegetale care le colorează. Pigmentii sunt localizati in cromoplaste. Sunt cunoscute peste 150 de tipuri de pigmenți. Bioflavonoidele includ, de exemplu, antocianine și carotenoide.
Antocianinele sunt substanțe colorante larg distribuite în lumea plantelor. Antocianinele (din cuvintele grecești pentru „floare” și „albastru”) sunt substanțe colorante naturale. Antocianinele dau plantelor culori variind de la roz la violet inchis.
Structura antocianilor a fost stabilită în 1913 de biochimistul german R. Willstetter. Prima sinteză chimică a fost realizată în 1928 de chimistul englez R. Robinson. Ele sunt cel mai adesea dizolvate în seva celulară, uneori găsite sub formă de cristale mici. Antocianinele sunt ușor extrase din orice parte albastră sau roșie a plantei. Dacă, de exemplu, fierbeți rădăcini de sfeclă tocate sau frunze de varză roșie într-o cantitate mică de apă, antocianul se va transforma în scurt timp în violet.
Prezența antocianilor în seva celulară a plantelor conferă florilor clopotelor o culoare albastră, violete - violet, nu-mă-uita - albastru deschis, lalele, bujori, trandafiri, dalii - roșii și flori de garoafe, phlox, gladiole. - roz. De ce acest colorant are atât de multe fețe? Cert este că antocianul, în funcție de mediul în care se află (acid, neutru sau alcalin), este capabil să-și schimbe rapid nuanța. Antocianinele au proprietăți indicator bune: într-un mediu neutru capătă o culoare violet, în mediu acid - roșu, în mediu alcalin - verde-galben. Din păcate, aproape toți indicatorii naturali au un dezavantaj serios: decocturile lor se deteriorează destul de repede - se acru sau mucegăiesc (vezi Anexa 1). Un alt dezavantaj este că gama de schimbare a culorii este prea largă. În acest caz, este dificil sau imposibil să distingem, de exemplu, un mediu neutru de unul slab acid sau un mediu slab alcalin de unul puternic alcalin.
Plantele cu concentrații mari de antociani sunt populare în designul peisajului.
Carotenoizii (din cuvântul latin „morcov”) sunt pigmenți naturali de la galben la roșu-portocaliu, sintetizați de plante superioare, ciuperci, bureți și corali. Carotenoizii sunt compuși polinesaturați, conținând în majoritatea cazurilor 40 de atomi de carbon pe moleculă. Aceste substanțe sunt instabile la lumină, când sunt încălzite și când sunt expuse la acizi și baze. Carotenoizii pot fi izolați din materiale vegetale prin extracție cu solvenți organici.
Coloranții naturali se găsesc în flori, fructe și rizomi de plante.
2.2 Geobotanica indicativă
Credințele populare antice vorbeau adesea despre ierburi și copaci capabili să dezvăluie diverse comori. Există multe cărți dedicate florilor geologice. În „Ural Tales” P.P. Bazhov scrie despre florile magice și „iarba de gol” care deschid oamenilor depozite de cupru, fier și aur. În ultimii ani s-au făcut legături științifice între anumite plante și anumite zăcăminte minerale. Violetele de câmp tricolore, panselutele sau coada-calului spun unei persoane că solul, deși în cantități minime, conține zinc și aur. Congul roz și coltsfoot auriu cresc în poieni întregi pe soluri argiloase și calcaroase. Adesea, prin dezvoltarea urâtă a unor plante, poți recunoaște prezența multor minerale în sol. De exemplu, pe solurile cu un conținut normal de bor, plante precum pelinul, prutnyak și solyanka cresc înalte, iar pe solurile cu un conținut ridicat de acest element, aceste plante devin pitice. Forma schimbată a petalelor de mac indică faptul că în subteran există depozite de plumb și zinc.
Vă va ajuta să găsiți apă și să determinați dacă este proaspătă sau sărată. Lemnul dulce este o plantă mare, cu verdeață închisă și ciorchini de flori roșu-violet. Dacă planta înflorește magnific, apa este proaspătă; dacă înflorește slab și apare un strat ușor pe frunze, apa este sărată.
Uneori, plantele acumulează atât de multe elemente valoroase încât ele însele devin „minereu”. Beriliul de metal foarte rar este acumulat în fructele de pădure, scoarța de zada și Amur adonis. S-a dovedit că quinoa obișnuită conține mult plumb, iar salvia conține germaniu și bismut. Wormwood s-a dovedit a fi cel mai bun cercetaș. Deasupra zonelor de minereu conține o mulțime de mercur, plumb, zinc, argint, antimoniu și arsenic. Acumularea de elemente de minereu și metale grele nu trece neobservată pentru instalație; aspectul acesteia se schimbă. Borul inhibă creșterea plantelor și provoacă ramificare. Plantele nu înfloresc, rădăcinile mor. Excesul de beriliu modifică forma ramurilor la pinii tineri. Dacă solul este bogat în fier, plantele au frunziș verde strălucitor și par puternice și sănătoase. Iar odată cu sosirea toamnei, ei sunt primii care se îngălbenesc și își pierd frunzele. Concentrații mari de mangan în sol decolorează frunzele.
Aceasta înseamnă că prin studierea compoziției chimice a plantelor pot fi descoperite noi depozite. Și acum metoda geobotanică este încă folosită în practică. Chiar și o știință a apărut - „geobotanica indicativă”, care studiază plantele care sunt sensibile la schimbările de mediu și ajută la descoperirea bogățiilor din interiorul pământului.
3. Partea practică: studiul indicatorilor naturali
Am decis să aflu care dintre plantele comestibile disponibile acasă ar putea fi folosite ca indicatori acido-bazici. Pentru experiment, am luat afine congelate, căpșuni, cireșe, zmeură și rădăcini de sfeclă.
Pentru a efectua experimentele, am folosit următoarele materiale și echipamente: pahare, pâlnii, eprubete, mortare și pistil, un cuțit, hârtie de filtru, apă, alcool etilic, soluții de hidroxid de sodiu și acid clorhidric.
Am macinat fructele de padure intr-un mojar si am zdrobit sfecla cu razatoarea. Extracția pigmentului (vopseaua) din materiile prime zdrobite s-a realizat în două moduri: folosind alcool și apă (vezi Anexa 2).
Soluțiile alcoolice și apoase colorate au fost filtrate folosind un filtru de hârtie și tifon pentru a elimina infuzia de particule de plante. Întregul experiment chimic a fost realizat în sala de chimie a școlii împreună cu conducătorul de lucru.
Experimentul 1. Studiul schimbării culorii soluțiilor preparate în funcție de mediu.
Soluții de alcali și acid au fost turnate în eprubete și au fost adăugate soluții de indicatori naturali. S-a observat o schimbare a culorii soluțiilor (vezi Anexa 3).
Rezultatele cercetării.
Scara tranzițiilor de culoare ale infuziilor unor plante în diferite medii.
Plante |
pH-ul mediului acid< 7 |
Mediu neutru pH = 7 |
Mediu alcalin pH > 7 |
Albastru verde |
|||
Burgundia |
|||
Roșu-închis |
Roșu deschis (stacojiu) |
||
Căpșună |
Experimentul 2. Studiul mediului de soluții chimice de uz casnic.
Folosind indicatori naturali pregătiți, am examinat mediul șamponului pe care îl folosesc acasă, săpun pentru copii, lapte demachiant și detergent de vase (vezi Anexa 4).
Rezultatele cercetării.
În urma cercetărilor, am ajuns la concluzia că șamponul și spălarea facială sunt destul de potrivite pentru utilizare. Dar detergentul de vase este alcalin și poate afecta pielea mâinilor, deoarece... pielea noastră are o reacție ușor acidă.
Experienta 3. Încălziți soluția de sfeclă roșie până la fierbere.
Soluția de apă de sfeclă a fost încălzită până la fierbere și culoarea sa schimbat de la roșu intens la roșu pal. Când a fost adăugat acid clorhidric, culoarea a revenit și chiar a devenit mai pronunțată. Acest lucru se întâmplă când gătești borș. Pentru a returna o culoare frumoasă și bogată, puteți adăuga puțin acid malic sau acetic.
Concluzie
Această lucrare s-a dovedit a fi foarte interesantă și utilă. Vă face să doriți să învățați și să obțineți mai multe informații despre utilizarea plantelor. Drept urmare, s-a dovedit că multe plante conțin antociani, datorită cărora pot fi indicatori naturali. Ele pot fi folosite atât în viața de zi cu zi, cât și în chimie pentru cercetare. Am mai învățat că atunci când intră în corpul uman cu fructe și legume, antocianinele prezintă un efect asemănător vitaminei P; mențin tensiunea arterială și vasele de sânge normale, prevenind hemoragiile interne. Antocianinele sunt solicitate de celulele creierului și îmbunătățesc memoria. Sunt antioxidanți puternici care sunt de 50 de ori mai puternici decât vitamina C. Multe studii au confirmat beneficiile antocianilor pentru vedere. Cea mai mare concentrație de antociani se găsește în afine. Prin urmare, preparatele care conțin afine sunt cele mai căutate în medicină.
Suprafața pielii noastre are un mediu ușor acid, care o protejează de bacterii și, după ce am studiat mediul de soluții de substanțe pentru igiena personală, am ajuns la concluzia că utilizarea frecventă a săpunului, în special de către adolescenți, are un efect negativ asupra pielea. Praful de spălat și detergentul de vase afectează și pielea mâinilor, deoarece au un mediu alcalin.
Deci, am ajuns la concluzia:
Culoarea frunzelor, fructelor și florilor plantelor este determinată de prezența pigmenților care aparțin grupului antociani. Antocianinele se găsesc în seva celulară și sunt foarte solubile în apă.
Ca indicatori pot fi folosiți reprezentanți ai plantelor studiate (cireșe, zmeură, sfeclă, căpșuni, afine).
Indicatorii de plante sunt disponibili, siguri de utilizat și economici.
Nu degeaba am lucrat la acest subiect, deoarece micile mele descoperiri vor beneficia nu numai de mine, ci și de alți studenți.
Vara, puteți culege flori și fructe de pădure în grădină și pădure. Acestea pot fi irisi, panseluțe, lalele, zmeură, cireșe etc. Uscați petalele și fructele colectate pentru utilizare ulterioară (fructele pot fi congelate) și le puteți folosi în siguranță ca indicatori.
Bibliografie
IN SI. Oracolele Verzi Artamonov. - Editura „Gândirea”, 1989.
LA. Savina, explorez lumea. Enciclopedie pentru copii. Chimie. - M.: AST, 1996.
B.D. Stepin, L.Yu. Alikberova Sarcini distractive și experimente spectaculoase în chimie. - M.: Dropia, 2002.
G.I. Strempler. Laborator acasă. (Chimie în timpul liber). - M., Educație, Literatură educațională.- 1996.
Dicționar enciclopedic al unui tânăr chimist. - M.: Pedagogie, 1982.
Resurse de internet
6.1 www.alhimik.ru
6.2 http://xumuktutor.ru/e-journal/2011/10/16/robert_boyle/
6.3http://www.inflora.ru/cosmetics/cosmetics258.html
Aplicații
Reportaj fotografic al cercetării efectuate.
Anexa 1.
Fotografie cu o soluție de alcool și apă în a opta zi după preparare.
Anexa 2.
Fotografie a procesului de preparare a soluțiilor de indicatori naturali.
Anexa 3.
Fotografia experimentului „Studiul modificării culorii soluțiilor preparate în funcție de mediu (alcalin, acid).
Anexa 4.
Fotografie a experimentului „Studiul mediului de soluții chimice de uz casnic ».
1.Lichid de spălat vase
2.Spumă de curățare
3. Sampon
4. Praf de spălat
5. Săpun de rufe
INDICATORI(indicator lat. târziu - indicator), chimic. substanțe care își schimbă culoarea sau formează un precipitat atunci când substanța se schimbă. componentă în soluție. Indicați o anumită stare a sistemului sau momentul în care este atinsă această stare. Există indicatori reversibili și ireversibili. O schimbare a culorii celui dintâi atunci când starea sistemului se schimbă (de exemplu, când se modifică pH-ul mediului) ar putea fi. repetat de multe ori. Indicatorii ireversibili sunt supuși chimiei ireversibile. transformări, de exemplu, cu BrO 3 - sunt distruse. Se numesc indicatorii care sunt introduși în soluția studiată. intern, spre deosebire de extern, procedura cu care se efectuează în afara amestecului analizat. În acest din urmă caz, unul sau mai multe. Picăturile din soluția analizată se pun pe o bucată de hârtie înmuiată într-un indicator, sau se amestecă pe o farfurie de porțelan alb cu o picătură de indicator.ȘI Indicatorii sunt folosiți cel mai adesea pentru a determina sfârșitul unei populații. chimic. raioane, cap. arr. punctul final (t.t.t.). În conformitate cu titrimetric metodele fac distincția între acido-bazic, adsorbție, oxido-reducere. și complexometrice. indicatori. sunt compuși r-rime org, care își schimbă culoarea sau în funcție de H + (pH-ul mediului). aplica pentru a stabili capătul circuitului dintre circuite și (inclusiv la) sau alte circuite, dacă în acestea sunt implicate H +, precum și pentru colorimetric. determinarea pH-ului solutiilor de apa. Naib. cele importante sunt date în tabel. 1. Motivul schimbării culorii indicatorilor este că adăugarea sau eliberarea acestuia este asociată cu înlocuirea unor grupe de cromofori cu altele sau cu apariția unor noi grupări de cromofori. Dacă indicatorul are o valoare slabă HIn, atunci în soluția apoasă apare următoarele: HIn + H 2 O D în - + H3O+. Dacă indicatorul este slab In, atunci: In + H 2 O D HIn + + OH - . În formă generală putem scrie: În a + H 2 O D În b + H 3 O +, unde In a și respectiv In b -. forme acide și bazice ale indicatorului, care sunt colorate diferit. al acestui proces K ln = / numit. indicator. Culoarea soluției depinde de raportul /, care este determinat de pH-ul soluției.Se consideră că culoarea unei forme a indicatorului este vizibilă dacă este de 10 ori mai mare decât cealaltă formă, adică. dacă raportul / = /K ln este 0,1 sau 10. Se remarcă o modificare a culorii indicatorului în regiunea pH = pK ln b 1, care se numește. intervalul de tranziție al indicatorului. Modificare în max. în mod clar când = și K ln = [H 3 O] +, adică. la pH = pK ln. Se numește valoarea pH-ului la care se termină de obicei. indicator pT. Indicatorii pentru sunt selectați în așa fel încât intervalul de tranziție a culorii să includă valoarea pH-ului pe care ar trebui să o aibă soluția la punctul de echivalență. Adesea, această valoare a pH-ului nu coincide cu pH-ul indicatorului utilizat, ceea ce duce la așa-numitul. eroare de indicator. Dacă un exces de slab sau compus netitrat rămâne în c.t.t., se numește eroarea. resp. bazice sau acide.
Sensibilitatea indicatorului - (v/l) determinată (în acest caz H + sau OH -
) în punctul de max. tranziție abruptă de culoare. Există: indicatori sensibili la acizi cu un interval de tranziție în regiunea valorilor pH alcaline (de exemplu, timolftaleină); indicatori sensibili cu un interval de tranziție în regiunea acidă (cum ar fi galbenul de dimetil etc.); indicatori neutri, al căror interval de tranziție este de cca. pH 7 (rosu neutru etc.).ȘI Indicatorii vin în una sau două forme colorate; se numesc astfel de indicatori resp. monocolore și bicolore. Naib. o schimbare clară a culorii s-ar observa la acei indicatori ale căror forme acide și bazice sunt colorate complementar. culorile. Cu toate acestea, astfel de indicatori nu există. Prin urmare, prin adăugare, culorile ambelor forme sunt modificate în mod corespunzător. Astfel, pentru roșu de metil, trecerea de la roșu la galben are loc în intervalul de 2 unități de pH, iar dacă adăugați la soluție, atunci trecerea culorii de la roșu-violet la verde se observă clar și clar la pH 5,3. Un efect similar poate fi obținut dacă utilizați un amestec de doi indicatori, ale căror culori îl completează pe celălalt. prieten. Se numesc astfel de indicatori amestecat (Tabelul 2).
Se numesc amestecuri de indicatori care își schimbă continuu culoarea pe întregul interval de pH de la 1 la 14. universal. Sunt folosite cca. evaluarea pH-ului soluțiilor.
Schimbarea de culoare a indicatorului este influențată de acesta. Pentru indicatorii cu două culori, cu cât este mai mare, cu atât este mai puțin dramatică schimbarea culorii, deoarece Spectrele de absorbție ale ambelor forme se suprapun într-o măsură mai mare și schimbarea culorii devine mai dificil de detectat. De obicei, se folosește aceeași cantitate minimă (mai multe picături de soluție) de indicator.
Intervalul de tranziție al multor indicatori depinde de temperatură. Astfel, își schimbă culoarea la temperatura camerei în intervalul de pH 3,4-4,4 și la 100 °C în intervalul de pH 2,5-3,3. Acest lucru se datorează schimbării.
Particulele coloidale prezente în soluție adsorb indicatorii, ceea ce duce la o schimbare completă a culorii acesteia. Pentru a elimina erorile în prezență. particule coloidale încărcate pozitiv, indicatorii de bază ar trebui utilizați și, dacă sunt prezenti. încărcat negativ - indicatori acizi.
În condiții normale, este necesar să se țină cont de influența CO 2 dizolvat, în special atunci când se utilizează indicatori cu pK ln > 4 (de exemplu, roșu de metil). Uneori, CO2 este mai întâi îndepărtat prin fierbere sau soluția este titrată în absența contactului cu.
Influența neutrelor străine (efectul de sare) se manifestă într-o schimbare a indicatorilor. În cazul indicatorilor acizi, intervalul de tranziție se deplasează într-o regiune mai acidă, iar în cazul indicatorilor de bază, către o regiune mai alcalină.
În funcție de natura solventului, culorile indicatorilor, pK ln și sensibilitatea acestora se modifică. Astfel, roșul de metil dă o tranziție de culoare la valori H + mai mari decât albastrul de bromofenol, iar în soluția de etilenglicol este invers. În soluțiile apă-metanol și apă-etanol, modificarea față de mediul acvatic este nesemnificativă. Într-un mediu alcoolic, indicatorii acizi sunt mai sensibili la H + decât indicatorii de bază.
Deși în medii nenaturale se stabilește de obicei potențiometric folosind un indicator de sticlă, se folosește și (Tabelul 3).
Cel mai adesea, pentru cei slabi, roșul de metil este folosit în sau în CH3COOH anhidru; pentru acizi slabi - în DMF.
Comportarea indicatorilor în mediile neapoase și acvatice este similară. De exemplu, pentru valorile slabe HIn în soluția SH puteți scrie: HIn + SH D în - + SH 2 + . Mecanismul de acțiune al indicatorilor este același ca în, numai în medii neapoase folosesc scalele de aciditate corespunzătoare (pH p, pA; vezi).
De asemenea, sunt folosite ca produse care își schimbă culoarea și intensitatea în funcție de pH și permit titrarea soluțiilor foarte colorate și tulburi.
Pentru cei slabi se folosesc asa-zisele. indicatori de turbiditate, formând reversibili, coagulând într-un interval de pH foarte îngust (de exemplu, izonitroacetil-n-aminobenzenul produce turbiditate la pH 10,7-11,0). Puteți folosi complexe cu (vezi mai jos); Aceste complexe, atunci când sunt distruse, schimbă culoarea soluției într-un interval îngust de pH.
Pentru a determina org. to-t si in prezent. Se folosește așa-numitul solvent care nu se amestecă cu acesta. indicatori amfibii, care sunt acizi indicatori (de exemplu, 00) cu decomp. org. (de exemplu, ). Acești indicatori sunt bine solubili. în org. r-comercianti cu amanuntul, bad in; sunt foarte sensibili.
Indicatorii de adsorbție sunt substanțe care pot fi adsorbite la suprafața sedimentului și își schimbă culoarea sau intensitatea.Acești indicatori sunt de obicei reversibile și sunt utilizați în sedimentare.În primul rând, sunt adsorbiți de sediment, identici cu cei care fac parte din sediment în sine, după ce indicatorul este adsorbit. Un grup mare de indicatori (Tabelul 4) sunt adsorbiți de suprafața sedimentului cu formarea de s conținute în sediment.
De exemplu, soluția este roz, care nu se schimbă atunci când se adaugă AgNO 3. Dar cu o soluție de KBr, precipitatul care cade adsorb Ag +, care se adaugă la sine. Precipitatul devine roșu-violet. La c.t.t., când toate Ag + au fost titrate, culoarea precipitatului dispare și soluția redevine roz.
Inorg. adsorb. indicatorii formează un precipitat colorat sau un complex din titrant (cum ar fi, de exemplu, CrO4 utilizat ca indicatori- și SCN - în). Ca adsorbant. Se mai folosesc cativa indicatori: acido-bazic, oxido-reducere. și complexometrice. indicatori, ale căror proprietăți (acid, potențiale de oxidare-reducere și stabilitatea complexelor cu) în adsorbir. starea depinde de natura și suprafața sedimentului.
Reducerea de oxidare indicatori – substanțe care își pot schimba culoarea în funcție de oxido-reducere. potential de solutie. Folosit pentru stabilirea temperaturii de oxidare-reducere. iar pentru colorimetric determinarea oxido-reducţiei. potenţial (în primul rând în biologie). Astfel de indicatori sunt, de regulă, substanțe la care ele însele sunt expuse sau, iar formele oxidate (În Ox) și reduse (În roșu) au culori diferite.
Pentru oxido-reducere reversibilă. indicatorii se pot scrie: In Ox + ne D În roșu, unde n este un număr. La potențialul E, raportul ambelor forme ale indicatorului este determinat de:
,
unde E ln - oxido-reducere reală. potenţial indicator, în funcţie de compoziţia soluţiei. Intervalul de tranziție a culorii se observă practic atunci când raportul / se modifică de la 0,1 la 10, care la 25 °C corespunde cu D E (în V) = E ln b (0,059/n). Potențialul corespunzător celei mai puternice schimbări de culoare este egal cu Eln. Atunci când alegeți un indicator, luați în considerare cap. arr. valori Eln, coeficient. stingerea molară a ambelor forme ale indicatorului şi potenţialul soluţiei la punctul de echivalenţă. Când sunt puternice (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 etc.), se folosesc indicatori care au Eln relativ mare, de exemplu, și derivații săi; cu [Ti(III), V(II) etc.] puternice se folosesc, de exemplu, indicatori cu Eln relativ scăzut (Tabelul 5).
Unele substanțe își schimbă culoarea ireversibil, de exemplu, atunci când sunt distruse cu formarea de incolore. produse, cum ar fi sub influența sau naftol albastru-negru sub influența BrO 3.
Indicatorii complexometrici sunt substanțe care formează complexe colorate cu (M), care diferă ca culoare de indicatorii înșiși, sunt utilizați pentru a stabili calitatea indicatorului. Stabilitatea complexelor cu indicatori (In) este mai mică decât cea a complexonaților corespunzători,
prin urmare, în K.T.T.-i deplasează indicatorii din complexe cu. În momentul schimbării culorii în punctul de echivalență = și, prin urmare, рМ = - log K Mln, unde se numește рМ = - log[M]. punctul de tranziție al indicatorului, K Mln - stabilitatea complexului cu indicatorul. Eroarea se datorează faptului că o anumită cantitate poate fi atașată la indicator, și nu la titrant. Naib. folosesc adesea așa-numitele.
Printre varietatea de substanțe organice, există compuși speciali care se caracterizează prin schimbări de culoare în diferite medii. Înainte de apariția pH-metrelor electronice moderne, indicatorii erau „instrumente” indispensabile pentru determinarea parametrilor acido-bazici ai mediului și continuă să fie utilizați în practica de laborator ca auxiliari în chimia analitică, precum și în absența echipamentului necesar. .
Pentru ce sunt indicatorii?
Inițial, proprietatea acestor compuși de a-și schimba culoarea în diferite medii a fost utilizată pe scară largă pentru a determina vizual proprietățile acido-bazice ale substanțelor în soluție, ceea ce a ajutat nu numai la determinarea naturii mediului, ci și la tragerea unei concluzii despre reacție. produse formate. Soluțiile indicatoare continuă să fie utilizate în practica de laborator pentru a determina concentrația de substanțe prin titrare și permit să învețe cum să folosească metodele disponibile în absența pH-metrelor moderne.
Există câteva zeci de substanțe de acest fel, fiecare dintre ele sensibilă la o zonă destul de îngustă: de obicei nu depășește 3 puncte pe scara conținutului informațional. Datorită unei astfel de varietăți de cromofori și activității lor scăzute între ei, oamenii de știință au reușit să creeze indicatori universali care sunt utilizați pe scară largă în condiții de laborator și industriale.
Cei mai folosiți indicatori de pH
Este de remarcat faptul că, pe lângă proprietatea de identificare, acești compuși au o bună capacitate de colorare, ceea ce le permite să fie utilizați pentru vopsirea țesăturilor în industria textilă. Dintre numărul mare de indicatori de culoare din chimie, cei mai faimoși și folosiți sunt metil portocaliu (metil portocaliu) și fenolftaleina. Majoritatea celorlalți cromofori sunt utilizați în prezent în amestecuri între ei sau pentru sinteze și reacții specifice.
Portocala de metil
Mulți coloranți sunt denumiți datorită culorilor lor primare într-un mediu neutru, care este, de asemenea, inerent acestui cromofor. Portocaliul de metil este un colorant azoic care are o grupă - N = N - în compoziția sa, care este responsabilă pentru trecerea culorii indicatorului la roșu și galben la alcalin. Compușii azo în sine nu sunt baze puternice, dar prezența grupărilor donatoare de electroni (-OH, -NH 2, -NH (CH 3), -N (CH 3) 2 etc.) crește bazicitatea unuia dintre azotul. atomi, care devine capabil să atașeze protoni de hidrogen conform principiului donor-acceptor. Prin urmare, la modificarea concentrațiilor de ioni H + într-o soluție, se poate observa o schimbare a culorii indicatorului acido-bazic.
Aflați mai multe despre prepararea metil portocală
Portocaliul de metil se obține prin diazotarea acidului sulfanilic C6H4(SO3H)NH2 urmată de combinarea cu dimetilanilina C6H5N(CH3)2. Acidul sulfanilic este dizolvat într-o soluție alcalină de sodiu, adăugând azotat de sodiu NaN02 și apoi răcit cu gheață pentru a realiza sinteza la temperaturi cât mai apropiate de 0°C și se adaugă acid clorhidric HCI. Apoi, se prepară o soluție separată de dimetilanilină în HCI, care se toarnă răcită în prima soluție pentru a obține un colorant. Se alcalinizează în continuare, iar din soluție precipită cristale portocalii închise, care după câteva ore sunt filtrate și uscate într-o baie de apă.
Fenolftaleină
Acest cromofor și-a primit numele de la adăugarea numelor a doi reactivi care sunt implicați în sinteza sa. Culoarea indicatorului se remarcă prin schimbarea culorii sale într-un mediu alcalin cu dobândirea unei nuanțe purpurie (roșu-violet, roșu purpuriu), care se decolorează atunci când soluția este puternic alcalinizată. Fenolftaleina poate lua mai multe forme în funcție de pH-ul mediului, iar în mediile puternic acide are o culoare portocalie.
Acest cromofor se obține prin condensarea fenolului și anhidridei ftalice în prezența clorurii de zinc ZnCl 2 sau a acidului sulfuric concentrat H 2 SO 4. În stare solidă, moleculele de fenolftaleină sunt cristale incolore.
Anterior, fenolftaleina a fost utilizată în mod activ în crearea laxativelor, dar treptat utilizarea sa a fost redusă semnificativ datorită proprietăților cumulate stabilite.
Turnesol
Acest indicator a fost unul dintre primii reactivi utilizați pe medii solide. Turnesolul este un amestec complex de compuși naturali care se obține din anumite tipuri de licheni. Este folosit nu numai ca, ci și ca mijloc de determinare a pH-ului mediului. Acesta este unul dintre primii indicatori care au început să fie folosiți de oameni în practica chimică: este folosit sub formă de soluții apoase sau benzi de hârtie de filtru înmuiate în el. Turnesolul solid este o pulbere întunecată cu un miros slab de amoniac. Când este dizolvat în apă curată, culoarea indicatorului capătă o culoare violetă, iar atunci când este acidulată devine roșie. Într-un mediu alcalin, turnesolul devine albastru, ceea ce îi permite să fie utilizat ca indicator universal pentru determinarea generală a indicatorilor de mediu.
Nu este posibil să se stabilească cu exactitate mecanismul și natura reacției care are loc atunci când pH-ul se modifică în structurile componentelor de turnesol, deoarece poate conține până la 15 compuși diferiți, dintre care unii pot fi substanțe active inseparabile, ceea ce complică studiile lor individuale. a proprietăților chimice și fizice.
Hârtie indicator universală
Odată cu dezvoltarea științei și apariția lucrărilor indicatoare, stabilirea indicatorilor de mediu a fost mult simplificată, deoarece acum nu era nevoie de reactivi lichizi gata pregătiți pentru orice cercetare de teren, care este încă utilizat cu succes de oamenii de știință și criminologi. Astfel, soluțiile au fost înlocuite cu hârtii indicatoare universale, care, datorită spectrului lor larg de acțiune, au eliminat aproape complet necesitatea folosirii oricăror alți indicatori acido-bazici.
Compoziția benzilor impregnate poate diferi de la un producător la altul, astfel încât o listă aproximativă a substanțelor incluse poate fi următoarea:
- fenolftaleină (0-3,0 şi 8,2-11);
- galben de (di)metil (2,9-4,0);
- metil portocaliu (3,1-4,4);
- roșu de metil (4,2-6,2);
- albastru de bromotimol (6,0-7,8);
- a-naftolftaleină (7,3-8,7);
- albastru de timol (8,0-9,6);
- crezolftaleină (8,2-9,8).
Ambalajul trebuie să conțină standarde de scară de culoare care vă permit să determinați pH-ul mediului de la 0 la 12 (aproximativ 14) cu o precizie de un întreg întreg.
Printre altele, acești compuși pot fi utilizați împreună în soluții apoase și apos-alcoolice, ceea ce face ca utilizarea unor astfel de amestecuri să fie foarte convenabilă. Cu toate acestea, unele dintre aceste substanțe pot fi slab solubile în apă, așa că este necesar să se selecteze un solvent organic universal.
Datorită proprietăților lor, indicatorii acido-bazici și-au găsit utilizarea în multe domenii ale științei, iar diversitatea lor a făcut posibilă crearea de amestecuri universale care sunt sensibile la o gamă largă de valori ale pH-ului.
Fiecare școlar este familiarizat cu turnesol - este folosit pentru a determina aciditatea mediului. Această substanță este un indicator acido-bazic, adică are capacitatea de a schimba reversibil culoarea în funcție de aciditatea soluției: într-un mediu acid, turnesolul devine roșu, iar în mediu alcalin, devine albastru. Într-un mediu neutru, culoarea de turnesol violet este o combinație de cantități egale de albastru și roșu. Deși turnesolul a servit oamenii cu credință de câteva secole, compoziția sa nu a fost pe deplin studiată. Acest lucru nu este surprinzător: la urma urmei, spuma de lac este un amestec complex de compuși naturali. Era deja cunoscută în Egiptul Antic și Roma Antică, unde era folosită ca vopsea violetă - un înlocuitor pentru violetul scump. Apoi s-a pierdut rețeta de preparare a turnesolului. Abia la începutul secolului al XIV-lea. La Florența, colorantul violet Orseille, identic cu turnesolul, a fost redescoperit, iar metoda de preparare a acestuia a fost ținută secretă mulți ani.
Când treceți de la un mediu acid la unul alcalin, culoarea turnesolului se schimbă de la roșu la albastru.
Turnesolul a fost preparat din tipuri speciale de licheni. Lichenii zdrobiți au fost umeziți, apoi s-au adăugat cenușă și sifon la acest amestec. Masa groasă preparată în acest fel a fost pusă în butoaie de lemn, s-a adăugat urină și s-a păstrat timp îndelungat. Treptat, soluția a căpătat o culoare albastru închis. A fost evaporat și în această formă folosit pentru vopsirea țesăturilor. În secolul al XVII-lea, producția de orseili a fost stabilită în Flandra și Olanda, iar lichenii, care au fost aduși din Insulele Canare, au fost folosiți ca materie primă.
O substanță colorantă asemănătoare orseille a fost izolată în secolul al XVII-lea. din heliotrop - o plantă parfumată de grădină cu flori violet închis.
Renumit fizician și chimist al secolului al XVII-lea. Robert Boyle a scris despre heliotrop: „Fructele acestei plante dau un suc care, atunci când este aplicat pe hârtie sau pe material, are mai întâi o culoare verde proaspăt, strălucitor, dar îl schimbă brusc în violet. Dacă materialul este înmuiat în apă și stors, apa devine de culoarea vinului; Astfel de tipuri de vopsea (de obicei sunt numite „tournesol”) sunt disponibile de la farmaciști, magazine alimentare și alte locuri, care sunt folosite pentru a colora jeleul sau alte substanțe, după cum doriți. De atunci, orseilul și heliotropul au fost folosite în laboratoarele chimice. Și abia în 1704 omul de știință german M. Valentin a numit această vopsea turnesol.
Astăzi, pentru a produce turnesol, lichenii zdrobiți sunt fermentați în soluții de potasiu (carbonat de potasiu) și amoniac, apoi se adaugă cretă sau gips la amestecul rezultat. Se crede că substanțele colorante ale turnesolului sunt indofenolii, care există sub formă cationică într-un mediu acid și sub formă anioică într-un mediu alcalin, de exemplu:
În unele țări, vopsea asemănătoare turnesolului a fost obținută și din alte plante. Cel mai simplu exemplu este sucul de sfeclă, care își schimbă și culoarea în funcție de aciditatea mediului.
Într-un mediu puternic acid, indicatorul metil portocaliu este roșu, într-un mediu slab acid și neutru este portocaliu, iar în mediu alcalin este galben.
Portocala de metil în mediu alcalin.
În secolul 19 Turnesolul a fost înlocuit cu coloranți sintetici mai puternici și mai ieftini, așa că utilizarea turnesolului se limitează doar la o determinare grosieră a acidității mediului. În acest scop, se folosesc fâșii de hârtie de filtru înmuiate în soluție de turnesol. În practica analitică, utilizarea turnesolului este limitată de faptul că, pe măsură ce devine semiacidificat, își schimbă culoarea treptat și nu într-un interval îngust de pH, ca mulți indicatori moderni. Turnesolul a fost înlocuit în chimia analitică cu lakmoid - un colorant albastru de resorcinol, care diferă de turnesol natural ca structură, dar este asemănător cu acesta ca culoare: într-un mediu acid este roșu, iar în mediu alcalin este albastru.
Pe măsură ce pH-ul crește la 8-8,5, culoarea fenolftaleinei se schimbă de la incolor la purpuriu.
Astăzi sunt cunoscuți câteva sute de indicatori acido-bazici, sintetizați artificial încă de la mijlocul secolului al XIX-lea. Vă puteți familiariza cu unele dintre ele în laboratorul de chimie al școlii. Indicatorul metil portocaliu (metil portocaliu) este roșu într-un mediu acid, portocaliu într-un mediu neutru și galben într-un mediu alcalin. O gamă de culori mai strălucitoare este caracteristică indicatorului albastru timol: într-un mediu acid este roșu purpuriu, într-un mediu neutru este galben, iar într-un mediu alcalin este albastru. Indicatorul fenolftaleina (se vinde în farmacii sub denumirea de „purgen”) este incolor în medii acide și neutre și are o culoare purpurie în medii alcaline. Prin urmare, fenol-ftaleina este utilizată numai pentru a determina mediul alcalin. În funcție de aciditatea mediului, colorantul verde strălucitor își schimbă și culoarea (o soluție de o sută de alcool este folosită ca dezinfectant - „verde”). Pentru a verifica acest lucru, trebuie să pregătiți o soluție diluată de verde strălucitor: turnați câțiva mililitri de apă într-o eprubetă și adăugați una sau două picături de preparat farmaceutic. Soluția va dobândi o culoare frumoasă verde-albastru. Într-un mediu puternic acid, culoarea sa se va schimba în galben, iar într-o soluție puternic alcalină se va decolora.
Există diferite metode pentru determinarea concentrației (mai precis, a activității) ionilor de hidrogen (și, în consecință, a concentrației ionilor de hidroxid). Una dintre cele mai simple (colorimetrice) se bazează pe utilizare indicatori acido-bazici. Mulți acizi și baze organice care își schimbă culoarea într-un anumit interval îngust de valori ale pH-ului pot servi ca astfel de indicatori.
Indicatorii sunt acizi sau baze slabe care au culori diferite în forme nedisociate și disociate (ionice).
Exemplu.
1.Fenolftaleina este un acid care este incolor în formă moleculară (HJnd) la pH8,1. Anionii fenolftaleină (Jnd -) la pH 9,6 au o culoare roșu-violet:
H Jnd H ++ Jnd -
Incolor roșu-violet
pH8,1 pH9,6
Odată cu o scădere a concentrației de ioni H + și o creștere a concentrației de ioni OH -, forma moleculară a fenolftaleinei devine anionică datorită extragerii unui ion de hidrogen din molecule și legării acestuia cu ionul hidroxid în apă. Prin urmare, la pH9,6, soluția în prezența fenolftaleinei capătă o culoare roșu-violet. Dimpotrivă, în soluţiile acide la pH8,1, echilibrul se deplasează spre forma moleculară a indicatorului, care nu are culoare.
2.Methyl portocala este o bază slabă JndOH , care sub formă moleculară la pH 4.4 este galbenă. Jnd + cationi la pH3,0 colorează soluția în roșu:
JndOH Jnd + +OH -
galben roşu
pH4,4 pH3,0
Forma acidă indicatorul este forma care predomină în soluțiile acide și de bază formă – cea care există în soluții bazice (alcaline). Într-un anumit interval de valori ale pH-ului într-o soluție, o anumită cantitate din ambele forme ale indicatorului poate fi simultan în echilibru, în urma căreia apare o culoare de tranziție a indicatorului - acesta este intervalul de pH al tranziției de culoare a indicatorului, sau pur și simplu intervalul de tranziție al indicatorului.
Tabelul 1 prezintă intervalele de tranziție ale unor indicatori utilizați în mod obișnuit.
tabelul 1
Indicatori acido-bazici
Indicator |
Valoarea pH-ului |
|||||||||||||
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
||||||||||||||
Albastru de timol | ||||||||||||||
Portocala de metil |
galben-portocaliu |
|||||||||||||
Albastru de bromofenol | ||||||||||||||
Roșu alizarina |
Violet |
|||||||||||||
Roșu de metil | ||||||||||||||
Roșu fenol | ||||||||||||||
Fenolftaleină |
incolor |
roșu (roz) |
||||||||||||
Galben alizarina |
galben pal |
galben-brun |
||||||||||||
Indigo carmin |
11,6-14,0 14 - galben |
Pentru a determina rapid pH-ul, este, de asemenea, convenabil să utilizați o soluție de indicator universal, care este un amestec de diverși indicatori și are un interval mare de tranziție (valori pH de la 1 la 10). Pe baza unui indicator universal, industria produce benzi speciale de hârtie pentru determinarea pH-ului soluțiilor prin comparație cu o scară specială pentru schimbarea culorii acestora sub influența soluției de testat.
În metoda colorimetrică, pentru a determina cu precizie pH-ul, se folosesc soluții tampon standard, a căror valoare pH este cunoscută cu precizie și constantă.
Tampoanele sunt amestecuri de acizi sau baze slabe cu sărurile lor. Astfel de amestecuri mențin o anumită valoare a pH-ului atât atunci când sunt diluate, cât și când se adaugă cantități mici de acizi sau alcali puternici.