Индикаторы в химии

Разному водородному показателю присвоен свой цвет
Разному водородному показателю присвоен свой цвет. Эти цвета изображаются на соответствующей шкале. Индикатор опускают в раствор, затем сравнивают его окраску с цветной шкалой

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.


Поделиться ссылкой