Tra la varietà di sostanze organiche, ci sono composti speciali caratterizzati da variazioni di colore in diversi ambienti. Prima dell'avvento dei moderni pHmetri elettronici, gli indicatori erano "strumenti" indispensabili per determinare gli indicatori acido-base dell'ambiente e continuano ad essere utilizzati nella pratica di laboratorio come sostanze ausiliarie nella chimica analitica e anche in assenza delle attrezzature necessarie.
A cosa servono gli indicatori?
Inizialmente, la proprietà di questi composti di cambiare colore in vari mezzi è stata ampiamente utilizzata per determinare visivamente le proprietà acido-base delle sostanze in soluzione, il che ha contribuito a determinare non solo la natura del mezzo, ma anche a disegnare una conclusione sui prodotti di reazione risultanti. Le soluzioni di indicatori continuano ad essere utilizzate nella pratica di laboratorio per determinare la concentrazione di sostanze mediante titolazione e consentono di apprendere come utilizzare metodi improvvisati per mancanza dimoderni pHmetri.
Ci sono diverse dozzine di tali sostanze, ognuna delle quali è sensibile ad un'area piuttosto ristretta: di solito non supera i 3 punti sulla scala dell'informatività. Grazie a una tale varietà di cromofori e alla loro scarsa attività tra di loro, gli scienziati sono riusciti a creare indicatori universali ampiamente utilizzati in laboratorio e in condizioni di produzione.
Indicatori di pH più utilizzati
È interessante notare che oltre alla proprietà di identificazione, questi composti hanno una buona capacità di tintura, che consente loro di essere utilizzati per la tintura di tessuti nell'industria tessile. Tra il gran numero di indicatori di colore in chimica, i più famosi e utilizzati sono l'arancio metile (arancio metile) e la fenolftaleina. La maggior parte degli altri cromofori sono attualmente usati mescolati tra loro o per sintesi e reazioni specifiche.
Arancio metile
Molti coloranti prendono il nome dai loro colori primari in un ambiente neutro, il che vale anche per questo cromoforo. L'arancio metilico è un colorante azoico con un raggruppamento - N=N - nella sua composizione, che è responsabile del passaggio del colore dell'indicatore al rosso in un ambiente acido e al giallo in uno alcalino. I composti azoici stessi non sono basi forti, tuttavia, la presenza di gruppi donatori di elettroni (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 e altri) aumenta la basicità di uno degli atomi di azoto,che diventa in grado di attaccare i protoni di idrogeno secondo il principio donatore-accettore. Pertanto, quando si cambiano le concentrazioni di ioni H+ nella soluzione, si può osservare un cambiamento nel colore dell'indicatore acido-base.
Ulteriori informazioni sulla produzione dell'arancia metilica
Ottieni l'arancio metile per reazione con la diazotizzazione dell'acido sulfanilico C6H4(SO3H)NH2 seguito da una combinazione con dimetilanilina C6H5N(CH3)2. L'acido sulfanilico viene sciolto in una soluzione alcalina di sodio aggiungendo nitrito di sodio NaNO 2, quindi raffreddato con ghiaccio per effettuare la sintesi a temperature il più vicino possibile a 0°C e si aggiunge acido cloridrico HCl. Successivamente, viene preparata una soluzione separata di dimetilanilina in HCl, che viene versata nella prima soluzione una volta raffreddata, ottenendo un colorante. Viene ulteriormente alcalinizzato e dalla soluzione precipitano cristalli arancioni scuri che, dopo diverse ore, vengono filtrati ed essiccati a bagnomaria.
Fenolftaleina
Questo cromoforo prende il nome dall'aggiunta dei nomi dei due reagenti coinvolti nella sua sintesi. Il colore dell'indicatore è notevole per il suo cambiamento di colore in un mezzo alcalino con l'acquisizione di una tonalità lampone (rosso-viola, rosso lampone), che diventa incolore quando la soluzione è fortemente alcalinizzata. La fenolftaleina può assumere diverse forme a seconda del pH dell'ambiente e in ambienti fortemente acidi ha un colore arancione.
Questo cromoforo è prodotto dalla condensazione di fenolo e anidride ftalica in presenza di cloruro di zinco ZnCl2 o acido solforico concentrato H2 SO 4. Allo stato solido, le molecole di fenolftaleina sono cristalli incolori.
In precedenza, la fenolftaleina veniva utilizzata attivamente nella creazione di lassativi, ma gradualmente il suo uso è stato notevolmente ridotto a causa delle proprietà cumulative stabilite.
Litmus
Questo indicatore è stato uno dei primi reagenti utilizzati su terreni solidi. Il tornasole è una complessa miscela di composti naturali che si ottiene da alcuni tipi di licheni. È usato non solo come colorante, ma anche come mezzo per determinare il pH del mezzo. Questo è uno dei primi indicatori che ha iniziato ad essere utilizzato dall'uomo nella pratica chimica: viene utilizzato sotto forma di soluzioni acquose o strisce di carta da filtro impregnate di esso. Il tornasole allo stato solido è una polvere scura con un leggero odore di ammoniaca. Quando disciolto in acqua pura, il colore dell'indicatore diventa viola e, una volta acidificato, diventa rosso. In un mezzo alcalino, il tornasole diventa blu, il che rende possibile utilizzarlo come indicatore universale per la determinazione generale dell'indicatore del mezzo.
Non è possibile stabilire con precisione il meccanismo e la natura della reazione che si verifica quando il pH cambia nelle strutture dei componenti del tornasole, poiché può includere fino a 15 diversi composti, alcuni dei qualipossono essere principi attivi inseparabili, il che complica i loro studi individuali sulle proprietà chimiche e fisiche.
Carta indicatrice universale
Con lo sviluppo della scienza e l'avvento delle carte indicatrici, la definizione di indicatori ambientali è diventata molto più semplice, poiché ora non era necessario disporre di reagenti liquidi pronti per qualsiasi ricerca sul campo, che scienziati e scienziati forensi ancora utilizzare con successo. Quindi, le soluzioni sono state sostituite da carte indicatrici universali, che, grazie al loro ampio spettro di azione, eliminavano quasi completamente la necessità di utilizzare qualsiasi altro indicatore acido-base.
La composizione delle strisce impregnate può variare da produttore a produttore, quindi un elenco approssimativo degli ingredienti potrebbe essere il seguente:
- fenolftaleina (0-3, 0 e 8, 2-11);
- (di)giallo di metile (2, 9–4, 0);
- arancio metile (3, 1–4, 4);
- rosso metile (4, 2–6, 2);
- blu di bromotimolo (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftaleina (7, 3–8, 7);
- blu di timolo (8, 0–9, 6);
- cresolftaleina (8, 2–9, 8).
La confezione contiene necessariamente degli standard di scala cromatica che consentono di determinare il pH del mezzo da 0 a 12 (circa 14) con una precisione di un intero.
Tra le altre cose, questi composti possono essere usati insieme in soluzioni acquose e idroalcoliche, il che rende molto conveniente l'uso di tali miscele. Tuttavia, alcune di queste sostanze possono essere poco solubili in acqua, quindi è necessarioselezionare solvente organico universale.
A causa delle loro proprietà, gli indicatori acido-base hanno trovato la loro applicazione in molti campi della scienza e la loro diversità ha permesso di creare miscele universali che sono sensibili a un'ampia gamma di indicatori di pH.
