1. Покритие на индикатора трябва да бъде интензивно и варира в кисела и алкална среда.
2. Промяна на цвета трябва да бъде бърза, точна и обратими.
3. Покритие на индикатора трябва да се променя в тесен диапазон на изменение на рН на разтвора.
4. Индикаторът трябва да бъде чувствителен и променят цвета си в присъствието на най-малко излишък на киселина или основа.
5. Индикаторът трябва да бъде стабилна и не се разпадат във воден разтвор и във въздуха.
Теорията на киселинно-основни показатели. За да се обясни механизма на индикатор променя цвета си в зависимост от рН на разтвора, предложен са различни теории. Най-често срещаните са йонни, хромофор и хромофор йон теория.
Йонийски теория на киселинно-основни показатели. Това е най-ранната теория е предложена V.Ostvaldom (1853-1932 г.). Съгласно тази теория се приема, че индикаторът на киселина-основа са слаби киселини или основи, подложени на дисоциация (йонизация) във водни разтвори. В този случай, неутрален и йонизирана форма на индикатора имат различни цветове.
Например, Hind светлина - слаба киселина. баланс (11,11) в с воден разтвор на показателя:
Hind + Н 2О ↔ H3 О + + Ind -. (11,11)
Да приемем, че неутрална молекула индикатор Hind (киселинна форма) има червен цвят, и аниони Ind - (основна форма) - синьо. Когато концентрацията на водородните катиони H3 О + (понижи рН), равновесието на реакцията (11,11) ще се премести наляво - към киселина под формата на индикатора. Тази форма след понижаване на рН на разтвора до определена стойност ще преобладават и ще даде червен разтвор. Чрез намаляване на концентрацията на водородните катиони (или когато концентрацията на ОН - - групи), стойността на рН на разтвора се повишава и баланс (11,11) се придвижва надясно - страна на основната форма на индикатора. След увеличаване на рН на разтвора до стойност на тази форма ще надделее в разтвора и да я направи синьо.
По същия начин е възможно да се помисли за промяна на цвета на индикатора, ако тя е слаба основа.
Въпреки своята простота, йонната теория има недостатъци:
а) .Konstatiruet разлика оцветява киселинни и основни форми, но не обяснява естеството на самата цвета на присъствие и промени;
б) .not свързва показатели цвят и тяхната структура;
в) .Change една форма в друга индикатор трябва да се появи като йонна реакция, т.е. веднага, но в някои случаи показателите променят цвета си постепенно.
Хромофорно теория на киселинно-основни показатели. Съгласно тази теория, се предполага, че присъствието на показателите за цвят, които са органични съединения, дължащи се на присъствието в тяхната структура на групи хромофор или хромофори. В ролята на хромофор групи могат да действат такива групи атоми и връзки:
Поглъщане на светлина варира в присъствието на хромофори в молекулата auksohromnyh групи: -OH; -NH2; -ОСН3; -N (CH3) 2. Тези групи не се придават петно нискомолекулни органични съединения, но ще повлияят свойствата на хромофори (променящите оттенък или интензитет на цвета).
Показатели могат да присъстват в разтвор под формата на различни тавтомерни форми, които са в равновесие. В кисела среда контролирани от една тавтомерна форма на индикатора с хромофор група и алкална - други тавтомерна форма на индикатора с хромофор група. Различни хромофорни групи, прикрепени към неравномерно оцветяване тавтомерни форми на индикатора.
ПРИМЕР 1 фенолфталеин в кисела среда не цвят (безцветно) и в алкална среда е оцветен в червено. Според теорията на хромофор това предполага, че равновесие (11,12) е настроен на фенолфталеин воден разтвор:
Тавтомерна форма I има не хромофорни групи и следователно безцветно тавтомерна форма II има quinoid хромофор и следователно е оцветен в червено.
ПРИМЕР 2 индикатор метил оранжево е натриева сол на dimetilaminobenzolsulfokisloty (CH3) N-С6 Н4 -N = N-С6 Н4 -SO3 Na. Във воден разтвор, анион на киселина водороден катион добавя и преминава в киселина, която се превръща в схемата (11,13). Тавтомерна форма I има хромофор - N = N -. придаващ индикатор жълт, и тавтомер II има различна хромофорна група предоставя индикатор червено.
По подобен начин се обяснява с промяна в цвета, както и други киселина базови показатели.
Това става ясно защо в някои случаи индикаторът за смяна на цвета не е мигновен, но с течение на времето, тъй като татомеричните трансформации - това вътрешномолекулни пренареждане, която за разлика от йонни реакции се извършват бавно.
Хромофорно теория обяснява различните форми на индикатор цвят и цвета на индикатора се свързва към неговата химична структура, но има няколко недостатъка:
а) .Teoriya не обясни защо тавтомерни трансформации и промяна на цвета на промените на индикатора се срещат в рН на разтвора;
б) .Vo много случаи промяната на индикатора цвят се появява веднага, в зависимост от вида на йонни реакции, които не се вписват в рамките на теорията на хромофорът;
в) .Hromofornaya теория за тълкуване не може да се определи количествено.
Ion хромофор теория. Тази теория се интегрира хромофорът йон и теория. В рамките на единна теория се приема, че индикаторът на киселина-основа са слаби киселини и основи, и неутрален индикатор молекулата и йонизирана форма съдържа различни хромофорна група. Показател молекули във воден разтвор може да даде или водород катиони (LED - слаба киселина) или ги приемат (показателя - слаба база). В тавтомерни трансформации, които се случват.
Например, индикаторът - слаб едноосновен киселина Hind а. Остатъкът (11,14) е разположен съгласно теорията на йон-хромофор индикатор във воден разтвор:
Hind ↔ Н + + Ind - ↔ Н + + Ind - Б. (11,14)
киселина форма I основна форма II
Киселата форма на индикатора I е неутрален слаб молекула киселина Hind във всяка тавтомерна форма. Основната форма II Ind - B - е анион на киселина форма HIndV. който е силна киселина в друга тавтомерна форма, характеризиращ се с тавтомерни форми на задните слаба киселина. Тъй HIndV - силната киселина, концентрацията на недисоциирана формата на разтвор е незначителен и не е посочено верига (11,14). Тавтомер анион Ind - B съответства на тавтомерна форма HIndV. т.е. също различна от тавтомерна форма Hind. Хромофор групи двете тавтомерни форми и Hind Ind - В не са еднакви, така че цветът на тези форми е различен.
След подкисляване на разтвора (при по-ниско рН) баланс (11,14) се измества наляво - в посока I и киселинната форма след понижаване на рН до стойност рН 1. когато в разтвор доминира тази форма, разтворът е под формата на оцветяване I. Когато концентрацията на водородните катиони (повишаване на рН) равновесие реакционната измества надясно - страна на основната форма II и след повишаване на рН до стойност рН 2. Тя доминира, когато в разтвора форма II, петно решение под формата II. диапазон на рН на разтвора от рН 1 до рН 2 цветен индикатор се наблюдава от един преход към друг.
Пример 1. В случай на индикатор фенолфталеин опростена схема превръщане може да бъде представена както следва: (11.15):
При подкиселяване на разтвора, равновесието се измества наляво. След понижаване на рН до стойност в разтвор на форма рН 1 киселина преобладава безцветно I. В алкализиране разтвор равновесни смени на правото; след повишаване на рН до стойност в разтвор на рН 2 доминира основната форма II на червен цвят, така че разтворът е оцветен в червено (или червено-лилав цвят). В диапазона от рН 1 до рН 2 промяна (преход) цвета на индикатора.
Пример 2. В случая на метил оранжев индикатор в йон хромофорно теория се приема, че балансът (11,16), определена в разтвор:
Когато концентрацията на водородните катиони, равновесието се измества надясно - към червен киселинна форма II, състояща се от смес от два равновесни форми, всяка от които е оцветен в червено. Следователно, понижаване на рН до стойност рН 1 води до факта, че цветът му става червена. Когато концентрацията на водород катиони (увеличаване на концентрацията на ОН - - групи) равновесието се измества наляво - в посоката на главния жълт форма I и след повишаване на рН до стойност рН 2 разтвор става жълт. В диапазона от рН 1 до рН 2 се променя цвета на разтвора. Така, съгласно теорията на хромофор йон в разтвора на киселина-основа индикатор настъпва едновременно обработва два равновесие: дисоциация (йонизация) на молекулите и междумолекулно (тавтомерна) прегрупиране.
Общият който комбинира киселина базови показатели:
а) .Всички те имат силни киселина базови свойства;
б) .Tsvet киселинни и основни форми - различни, поради присъствието на или различни хромофори в тази и други форми или отсъствие хромофорна група в една от формите (безцветно форма).
Интервал на климата (преход) цвят на индикатора. Дължината на показател на киселина-основа - област водороден катион концентрация в който човешкото око е в състояние да открива промяна на цвят, интензивността на цвета на визуален индикатор, причинени от промени в съотношението на два съответни форми на индикатора.
Нека индикатор - слаб едноосновен киселина Hind а, който е инсталиран в разтвор на киселина-основа баланс (11,14). Пропускането на междинния етап, това равновесие може да бъде представен под формата (11,17):
Hind ↔ Н + + Ind - Б. (11,17)
Равновесната константа за тази реакция е:
От уравнение (11,18), че индикаторът на рН зависи от рКа на индикатора и съотношението на концентрациите на различни форми на индикатора на различен цвят. Смята се, че ако интензивността на оцветяване (поглъщане на светлина) на двете форми на индикатора е почти същото, човешкото око възприема цвета на основната форма на индикатора, когато концентрацията на тази форма е приблизително 10 пъти по-висока от концентрацията на друга форма. Следователно границата състояние при който разтвор е под формата на оцветяване Hind, ще бъде:
рН = рКа - LG (10/1); рН = рКа - 1.
По същия начин, на границата състояние, при което разтвор под формата на оцветяване Ind - Б. бъде
Ако концентрациите на двете форми са равни, рН = рКа. След това рН на междинно съединение Цветът на разтвора се наблюдава, когато има налице едновременно две различни форми на индикатора. Комбинирането на двата гранични условия, ние получаваме
Зададохме рТ = рКа и го наричат индикатор за титруване показател. Тогава най-накрая получаваме израза (11.20) за промяна на цвета на границите на индикатора:
Уравнение (11,20) за оценка интервал индикатор промяна на цвета, ако е известно киселина дисоциационна константа Ка.
Подобни изчисления могат да бъдат намалени, ако индикаторът е слаба киселина и слаба основа.
Големината на цвета се промени интервал индикатор и индикатор индикатор титруване рТ влияние фактори, разликите в цвета на интензивност на киселинни и основни форми на индикатора; концентрация индикатор; йонната сила на разтвора; концентрация на разтворен въглероден диоксид във вода; присъствие на чужди вещества; температура. Ако една от формите на индикатора е безцветен, след това уравнение (11,20) за определяне на цвета се промени интервал индикатор неподходящи. На практика, обхватът цвят преход индикатор обикновено определя емпирично. За показател рТ стойност отнеме около средната преход интервал намерен. Следователно, стойността на РТ и рКапри на индикатора не може да бъде същият, въпреки че разликите между тях са малки. Yu.Yu.Lure Наръчника дал такова определение: "титриране на дозата рТ - е рН при който наблюдателят ясно бележи промяна в цвета на индикатора и признава завършва титруването. Това е донякъде условна стойност неравномерно в различните индивиди провеждане титруване. " Някои примери за показатели са показани в tabl.11.1.
Стойностите на рКа. РТ и преходния интервал на някои
Класификация на киселинно-основни показатели. Киселина базови показатели способни обратимо промяна на цвета в зависимост от рН на разтвора. Тя предложи повече от 200 органични съединения като данните за индикатора. Те се класифицират по различни начини.
1.Klassifikatsiya структура. Те включват следните групи показатели:
а) .Azosoedineniya (azoindikatory). Те са получени от пара-пара-аминобензен и dimetilaminobenzola. Структурата на тези съединения е хромофорно азо група. Тези показатели принадлежат: метил портокал, ализарин жълто, метил жълто, червено метил и др.
б) показатели .Trifenilmetanovye. Всички те официално може да се разглежда като производни на трифенилметан, с различни заместители на ароматните ядра. От показателите на тази група е най-честата фенолфталеина.
в) .Nitroindikatory са ароматни нитро-производни, такива като р-нитрофенол.
ж) .Indikatory други структурни типове. Тази група включва всички други показатели на различни структури. Това включва Лакмус индофенол, фенилхидразин, растителни екстракти и др.
2.Klassifikatsiya от метода на приложение. Това са показателите:
а) се прибавят Вътрешните показателите директно към разтвора за да се титрира. По-голямата част от киселинно-основни вътрешни показатели.
б) .Vneshnie показатели са изложени титрува. Пример за това е лакмусова хартия (червено, неутрален, синьо).
3. Класификация на показатели на състава. Показателите са смесени и индивида.
а) .Individualnye светодиоди се състоят от едно съединение.
б) показатели .Smeshannye са смес от два или показатели и индикаторно багрило. Те имат рязка промяна на цвета от отделните компоненти на техните показатели.
4.Klassifikatsiya от цветни индикатори. Индикаторите са едноцветни и двуцветни.
а) .Odnotsvetny индикатор - е светлина, която е оцветена само от едната страна на прехода интервал, а другият е безцветен или има по-голяма или по-малка интензивност на един и същи цвят от едната страна на прехода интервал. За този тип включват фенолфталеин, р-нитрофенол, тимолфталейн.
б) .Dvuhtsvetny индикатор - индикатор, че има две различни цвят - по един от всяка страна на прехода интервал. Повечето от киселинно-основни показатели - два цвята.
Свързани статии