Färgindikatorer. Missfärgning av syra-basindikatorer. Egenskaper för vissa indikatorer. Frågor för egen förberedelse och handledning

Vad är indikatorer till för?

Mest använda pH-indikatorer

Metylapelsin

Lär dig mer om att få metylapelsin

Fenolftalein

Lackmus

Universal indikatorpapper

Egenskaper

Ansökan

Tar emot

Hem Träd och buskar Färgindikatorer. Missfärgning av syra-basindikatorer. Egenskaper för vissa indikatorer. Frågor för egen förberedelse och handledning

Träd och buskar

Laboratoriearbete nr 1.
Standardisering av NaOH alkalilösning

Detta arbete fungerar som ett exempel på standardisering av en sekundär standardlösning: bestämning av den exakta koncentrationen av en alkalilösningNaOH baserat på titrerad saltsyralösningHCl med indikator metylorange eller fenolftalein.

Reagenser . Saltsyra HCl, 0,05000 mol/dm3 lösning. Natriumhydroxid NaOH. Metylorange, 0,1 % lösning. Fenolftalein, alkohol 0,1% lösning.

Maträtter . Koniska kolvar (100, 250 cm3). Pipett (10,0 cm3). Byrett (25 cm3). Titreringsstativ. Glasögon (50, 100 cm3). Tratt. Graderad cylinder (50 cm3). Filterpapper.

Beslutsamhet framsteg. Titrering utförs med direkt (1) eller omvänd (2) metod. Placera den tidigare tvättade byretten på stativet och skölj den 2-3 gånger med små portioner (3-5 cm3) av den beredda titreringslösningen: saltsyra HCl-lösning (1) eller alkalilösning NaOH (2). Fyll byretten med titrantlösningen enligt Titreringsteknik.

Efter att ha uppnått en förändring i färgen på lösningen från en droppe av titreringslösningen, gör en avläsning på byretten och registrera data. Utför två parallella experiment tills liknande resultat erhålls.

Efter att ha slutfört arbetet i arbetsjournalen, registrera de operationer du utfört. Ange alla data som erhållits i tabellen.

Matematisk bearbetning av mätresultat. Från erhållna data, bestäm koncentrationen av NaOH-lösningen:

där C (NaOH) är den molära koncentrationen av ekvivalenten av natriumhydroxidlösning, mol/dm3; С (HCl) - molär koncentration av ekvivalenten av saltsyralösning, mol / dm3; Val (lösning HCl) - alikvotvolym HCl-lösning, cm3, V i(NaOH-lösning) - alkalilösning NaOH, används för titrering av en alikvot volym HCl-lösning, cm3.

Ett exempel på en rapport
för laboratoriearbete

Laboratoriearbete nr 1.
Standardisering av NaOH alkalilösning

Syftet med arbetet. Studie av metoden för standardisering av en alkalilösning NaOH (sekundär standard) genom pipettering.

Beslutsamhet framsteg. Titrering utförs med direkt (1) eller omvänd (2) metod.

1. Tillsätt en utvald alikvot av den standardiserade NaOH-lösningen i en 100 cm3 konisk kolv, 1-2 droppar metylorange lösning. Titrera den resulterande blandningen med en lösning av saltsyra HCl med en molär koncentration ekvivalent på 0,05000 M tills den orangegula färgen blir orange.

2. Tillsätt en utvald alikvot av en standardlösning av saltsyra-HCl med en molär koncentrationsekvivalent på 0,05000 M, 1-2 droppar fenolftaleinlösning i en 100 cm3 konisk kolv. Titrera den resulterande blandningen med en alkalilösning tills en ljusrosa färg uppträder, stabil i 30 sekunder.

Läs av byretten och registrera data. Utför två parallella experiment tills liknande resultat erhålls.

Matematisk bearbetning av mätresultat. Beräkning av koncentrationen av NaOH-lösning enligt erhållna data:

Beräkna avvikelsen mellan parallella mätningar:

Bord 1. Bestämning av koncentration av alkalilösning NaOH

När man titrerar med metylorange är det bekvämt att använda kringstående. För deras beredning, 20 cm3 destillerat vatten, 2-3 droppar av indikatorn införs i 2 koniska kolvar för titrering med hjälp av en mätcylinder. Sedan införs 1-2 droppar 0,1 M HCl-lösning i en kolv och 1-2 droppar 0,1 M NaOH-lösning tillsätts i den andra.

Titreringsresultat anses vara konvergenta om de inte skiljer sig från varandra med mer än byrettens skalintervall (som regel är det 0,05 cm3 eller 0,1 cm3, beroende på typ av byrett). Om titreringsresultaten skiljer sig med mer än byrettens skalintervall, kasseras båda resultaten och titreringen upprepas igen.

Bland mångfalden av organiska ämnen finns speciella föreningar som kännetecknas av färgförändringar i olika miljöer. Före tillkomsten av moderna elektroniska pH-mätare var indikatorer oumbärliga "verktyg" för att bestämma miljöns syra-basindikatorer och fortsätter att användas i laboratoriepraxis som hjälpämnen i analytisk kemi, såväl som i avsaknad av nödvändiga Utrustning.

Inledningsvis användes egenskaperna hos dessa föreningar att ändra färg i olika medier i stor utsträckning för att visuellt bestämma syra-basegenskaperna hos ämnen i lösning, vilket hjälpte till att bestämma inte bara mediets natur, utan också för att dra en slutsats om den resulterande reaktionsprodukter. Indikatorlösningar fortsätter att användas i laboratoriepraxis för att bestämma koncentrationen av ämnen genom titrering och låta dig lära dig hur man använder improviserade metoder i frånvaro av moderna pH-mätare.

Det finns flera dussin av den här typen av ämnen, som var och en är känslig för ett ganska smalt område: vanligtvis överstiger det inte 3 poäng på skalan för informationsinnehåll. Tack vare en sådan mängd kromoforer och deras låga aktivitet sinsemellan har forskare lyckats skapa universella indikatorer som används i stor utsträckning i laboratorie- och industriförhållanden.

Det är anmärkningsvärt att dessa föreningar, förutom identifieringsegenskapen, har en god färgningsförmåga, vilket gör att de kan användas för färgning av tyger inom textilindustrin. Av det stora antalet färgindikatorer inom kemi är de mest kända och använda metylorange (metylorange) och fenolftalein. De flesta av de andra kromoforerna används för närvarande i blandning med varandra, eller för specifika synteser och reaktioner.

Många färgämnen har fått sitt namn från sina grundfärger i en neutral miljö, vilket också är inneboende i denna kromofor. Metylorange är ett azofärgämne med en gruppering - N = N - i sin sammansättning, som är ansvarig för övergången av indikatorfärgen till röd i och till gul i alkalisk. Azoföreningarna i sig är inte starka baser, men närvaron av elektrondonatorgrupper (- OH, - NH 2, - NH (CH 3), - N (CH 3) 2, etc.) ökar basiciteten hos en av de kväveatomer, som blir kapabla att fästa väteprotoner enligt donator-acceptor-principen. Därför, med en förändring i koncentrationen av H+-joner i lösning, kan en förändring i färgen på syra-basindikatorn observeras.

Metylorange erhålls genom reaktion med diazotering av sulfanilsyra C 6 H 4 (SO 3 H ) NH 2 följt av koppling med dimetylanilin C 6 H 5 N (CH 3) 2. Sulfanilsyra löses i en alkalisk natriumlösning genom att tillsätta natriumnitrit NaNO 2, och sedan kyls den med is för att utföra syntesen vid temperaturer så nära 0 ° C som möjligt och saltsyra HCl tillsätts. Därefter framställs en separat lösning av dimetylanilin i HCl, som hälls kyld i den första lösningen för att erhålla ett färgämne. Den görs dessutom alkalisk och mörkorange kristaller faller ut från lösningen, som filtreras av efter flera timmar och torkas i ett vattenbad.

Denna kromofor fick sitt namn från tillägget av namnen på två reagenser som är involverade i dess syntes. Färgen på indikatorn är anmärkningsvärd för förändringen i dess färg i ett alkaliskt medium med förvärvet av en crimson (röd-violett, crimson-röd) nyans, som blir missfärgad när lösningen är starkt alkaliserad. Fenolftalein kan ta flera former beroende på mediets pH, och i mycket sura miljöer har det en orange färg.

Denna kromofor erhålls genom kondensation av fenol och ftalsyraanhydrid i närvaro av zinkklorid ZnCl 2 eller koncentrerad svavelsyra H 2 SO 4. I fast tillstånd är fenolftaleinmolekyler färglösa kristaller.

Tidigare användes fenolftalein aktivt för att skapa laxermedel, men gradvis minskades användningen avsevärt på grund av de etablerade kumulativa egenskaperna.

Denna indikator var en av de första reagensen som användes på fasta underlag. Lakmus är en komplex blandning av naturliga föreningar som erhålls från vissa typer av lavar. Det används inte bara som utan också som ett sätt att bestämma mediets pH. Detta är en av de första indikatorerna som började användas av människor i kemisk praxis: den används i form av vattenlösningar eller remsor av filterpapper impregnerade med det. Fast lackmus är ett mörkt pulver med en svag ammoniaklukt. När den löses i rent vatten blir indikatorfärgen violett, och när den surgörs blir den röd. I ett alkaliskt medium förvandlas lackmus till blått, vilket gör att det kan användas som en universell indikator för allmän bestämning av mediets indikator.

Det är inte möjligt att exakt fastställa mekanismen och karaktären av reaktionen som inträffar när pH-värdet ändras i strukturerna hos lackmuskomponenter, eftersom det kan innehålla upp till 15 olika föreningar, och några av dem kan vara oskiljaktiga aktiva substanser, vilket komplicerar deras individuella studier av kemiska och fysikaliska egenskaper.

Med utvecklingen av vetenskapen och uppkomsten av indikatorpapper blev etableringen av miljöindikatorer många gånger lättare, eftersom det nu inte var nödvändigt att ha färdiga flytande reagenser för någon fältforskning, som forskare och kriminaltekniker fortfarande framgångsrikt använder . Så lösningar ersattes av universella indikatorpapper, som, på grund av sitt breda spektrum av åtgärder, nästan helt tog bort behovet av att använda andra syra-basindikatorer.

Sammansättningen av de impregnerade remsorna kan skilja sig från tillverkare till tillverkare, så en ungefärlig lista över ingredienser kan vara följande:

fenolftalein (0-3,0 och 8,2-11);
(di) metylgul (2,9-4,0);
metylorange (3,1-4,4);
metylrött (4,2-6,2);
bromtymolblått (6,0-7,8);
a - naftolftalein (7,3-8,7);
tymolblått (8,0-9,6);
kresolftalein (8,2-9,8).

På förpackningen anges nödvändigtvis standarderna för färgskalan, vilket gör det möjligt att bestämma mediets pH från 0 till 12 (cirka 14) med en noggrannhet av en helhet.

Bland annat kan dessa föreningar användas tillsammans i vattenhaltiga och vattenhaltiga-alkohollösningar, vilket gör användningen av sådana blandningar mycket bekväm. Vissa av dessa ämnen kan dock vara dåligt lösliga i vatten, därför måste ett universellt organiskt lösningsmedel väljas.

På grund av sina egenskaper har syra-basindikatorer funnit sin tillämpning inom många vetenskapsområden, och deras mångfald har gjort det möjligt att skapa universella blandningar som är känsliga för ett brett spektrum av pH-indikatorer.

Tänk på följande titreringsfall.

Titrering av en stark syra med en stark bas

HCl + NaOH® NaCl + H2O

H + + OH -® H2O

Vid ekvivalenspunkten bildas ett salt av en stark syra och en stark bas, som inte genomgår hydrolys. Mediets reaktion kommer att vara neutral (pH = 7). I det här fallet kan lackmus fungera som en indikator.

Titrering av en svag syra med en stark bas

CH 3 COOH + NaOH ® CH 3 COONa + H 2 O

CH3COOH + OH -® CH3COO - + H2O

Det resulterande saltet av en svag syra och en stark bas i lösning genomgår hydrolys:

CH 3 COO - + HOH ® CH 3 COOH + OH -

Ekvivalenspunkten i detta fall kommer att vara i en alkalisk miljö, därför bör en indikator som ändrar färg vid pH> 7, till exempel fenolftalein, användas.

Titrering av en svag bas med en stark syra

NH4OH + HCl® NH4Cl + H2O

NH4OH + H+® NH4+ + H2O

Det resulterande saltet i lösning genomgår hydrolys:

NH4+ + HOH® NH4OH + H+

Ekvivalenspunkten kommer att vara i en sur miljö, så metylorange kan användas.

EXEMPEL på design av laborationer i

Titrimetrisk analys

Laboratoriearbete nr ... Datum

"Laboratoriearbetets namn"

Primär standard - C E (NaOH) = ………… mol/l

Ämnet som ska bestämmas (titrant) - C E (HCl) =?, T (HCl) =?

Indikator - metylorange

Titreringsförhållanden - (mediumets pH, uppvärmning, etc.)

Reaktionsekvation (i molekylära och joniska molekylära former):

Resultaten av experimentet anges i tabellen:

Beräkningar:

BEREDNING OCH STANDARDISERING AV SYRA-BASISKA TITRANTLÖSNINGAR

1. Beredning och standardisering av 0,1 M HCl

Använd en hydrometer och bestäm densiteten för den koncentrerade saltsyralösningen som du fått (låt oss säga att r = 1,179 g / ml).

Från tabellen över densiteten av lösningar (bilaga tabell. 3) hitta massfraktionen av syra i denna lösning (w = 36%). Beräkna vilken volym av 36% HCl-lösning du behöver ta för att förbereda 250 ml 0,1 mol/l lösning.

Den molära massan av HCl-ekvivalenten är 36,46 g / mol, därför bör 250 ml 0,1 mol / L-lösning innehålla 0,912 g vattenfri HCl:

m(HCl) = M E S E V = 36,46 0,1 0,25 = 0,912 g

Massan av en 36% HCl-lösning som innehåller denna mängd syra är:

Volymen av den ursprungliga syralösningen kan hittas med formeln:

Mät upp den beräknade volymen (»2,0 ml) av 36-procentig saltsyralösning med en liten graderad cylinder och häll i den stora cylindern. Sätt upp volymen av lösningen till 250 ml med destillerat vatten, häll den i en 250 ml flaska och blanda.

1.2 Beredning av den primära standardlösningen

Natriumtetraborat och HCl reagerar med varandra enligt följande

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O® 2NaCl + 4H3BO3

Ekvivalensfaktorn för Na 2 B 4 O 7 i denna reaktion är 1/2, M (1/2 Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O) = 190,686 g/mol.

För att förbereda 100 ml 0,1 M 1/2 Na 2 B 4 O 7 måste du ta m = C × V × M = 0,1 × 0,1 × 190,686 = 1,9 g Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O ...

Först vägs ca 1,9 g Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O med hjälp av en handvåg.Vikten på provet som tas specificeras sedan med hjälp av en analytisk våg och löses i ca 50 ml varmt vatten i en 100 ml volumetrisk flaska. Efter kylning bringas lösningen till märket med vatten vid rumstemperatur och omrörs. Beräkna den exakta koncentrationen av natriumtetraborat i lösningen

där m är massan av den vägda delen av natriumtetraboratdekahydrat, mätt med en analytisk våg.

1.3. Titrering av en lösning av ett primärt standardämne med en standardiserad HCl-lösning

I 3 kolvar för titrering, mät upp 10,00 ml natriumtetraboratlösning med en pipett, tillsätt 2 droppar 1% metylorange lösning till varje kolv och titrera med den beredda HCl-lösningen. Titrering utförs tills den rena gula färgen på lösningen får en orange nyans. Som jämförelse kan du ta 10 ml destillerat vatten och lägga till samma mängd indikator som till den analyserade lösningen. Titreringen utförs tills en skillnad i färgerna på båda lösningarna uppträder.

Den molära koncentrationen av HCl i lösning är

var 10,00 ml, - medelvärdet av volymen (ml) av HCl-lösningen som förbrukats för titrering.

Metylapelsin

Allmän
Metylapelsin



Systematiskt namn	4-(4-dimetylaminofenylazo)bensensulfonatnatrium
Traditionella namn	metylorange
Kemisk formel	C14H14N3O3SNa
Fysikaliska egenskaper
Molar massa	327,3359 g/mol
Densitet	1,28 g/cm³
Termiska egenskaper
Kemiska egenskaper
Vattenlöslighet	(vid 50 ° С) 0,2 g / 100 ml
Löslighet i etanol	olösligt g / 100 ml

Metylapelsin(metylorange helianthin, 4-(4-dimetylaminofenylazo)bensensulfonatnatrium) är en välkänd syra-basindikator. Metylorange är ett organiskt syntetiskt färgämne från gruppen azofärgämnen.

Utseende under normala förhållanden: orangegula blad eller pulver, fjäll. Metylapelsin är löslig i vatten 0,2 g per 100 g, helst varm.

I lösningar med pH 2 absorberar den ljus vid λmax 505 nm.

Färgövergången i vattenlösningar från rött till orangegult observeras i pH-intervallet 3, 1 - 4, 4 (i ett surt medium, rött, i ett alkaliskt medium, gult).

Färgövergångsintervallet påverkas av: temperatur, närvaron av salter, organiska lösningsmedel, proteinämnen och andra i lösningen. Effekten av temperatur är mest signifikant för indikatorer som är svaga baser: till exempel för metylorange vid rumstemperatur ändras färgen inom intervallet pH 3, 1 - 4, 4 och vid 100 ° C - inom intervallet för pH 2, 5 - 3, 7.

Metylapelsin

Den används som syra-basindikator, titrering vid bestämning av starka oxidanter, spektrofotometrisk bestämning av oxidanter (krom, brom).

0,1 % vattenlösning används i analytisk kemi som en indikator.

Ändrar färg från rött i sur miljö (pH 3,1 till 4,4) till orange i neutralt och gult i alkaliskt.

C (HCl), mol/cm3

Alikvotvolym, cm3

Titreringsresultat

Diskrepans mellan paralleller. mätningar

Bestämningsresultat, mol / dm3

X 1 = 0,04950 M

X 2 = 0,04902 M

X cf = 0,04926 M

Laboratoriesyntesmetod:

Metylorange erhålls genom att diazotisera sulfanilsyra och sedan kombinera det resulterande materialet med dimetylanilin.

Utförandemetod:

En uppvägd portion sulfanilsyra löses i 25 ml 2 M natriumhydroxidlösning (2 g NaOH i 25 ml lösning). I samma lösning löses sedan en uppvägd portion natriumnitrit vägande 4 g. Därefter kyls lösningen med is och hälls i 25 ml 2 M saltsyralösning kyld med is (förutom extern kylning kan isbitar placeras i lösningen). En vägd portion dimetylanilin löses i 5 ml 1 M saltsyra, kyls med is, och den ovan erhållna diazobensensulfonsyralösningen tillsätts till den kylda lösningen. Färgämne bildas. Tillsätt mer natriumhydroxidlösning till en starkt alkalisk reaktion. Natriumsaltet av färgämnet frigörs från lösningen i form av orange-bruna kronbladskristaller. Efter några timmar filtreras färgen av med sug och tvättas på en tratt med 25 ml vatten. Sedan vrids den försiktigt ur på filterpapper och torkas i porslinskopp i vattenbad.