Trong số các chất hữu cơ đa dạng, có những hợp chất đặc biệt được đặc trưng bởi sự thay đổi màu sắc trong các môi trường khác nhau. Trước sự ra đời của máy đo pH điện tử hiện đại, các chất chỉ thị là "công cụ" không thể thiếu để xác định các chỉ số axit-bazơ của môi trường, và tiếp tục được sử dụng trong thực tế phòng thí nghiệm như một chất phụ trợ trong hóa học phân tích, và cả trong trường hợp không có các thiết bị cần thiết..
Các chỉ số dùng để làm gì?
Ban đầu, đặc tính thay đổi màu sắc của các hợp chất này trong các phương tiện khác nhau được sử dụng rộng rãi để xác định trực quan tính chất axit-bazơ của các chất trong dung dịch, giúp xác định không chỉ bản chất của môi trường mà còn để xác định một kết luận về các sản phẩm phản ứng thu được. Các dung dịch chỉ thị tiếp tục được sử dụng trong thực hành phòng thí nghiệm để xác định nồng độ của các chất bằng cách chuẩn độ và cho phép bạn học cách sử dụng các phương pháp ứng biến khi thiếumáy đo pH hiện đại.
Có vài chục chất như vậy, mỗi chất nhạy cảm với một khu vực khá hẹp: thường thì nó không vượt quá 3 điểm trong thang đo tính thông tin. Nhờ sự đa dạng của các tế bào sắc tố như vậy và hoạt tính thấp của chúng, các nhà khoa học đã tạo ra các chỉ thị phổ quát được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm và điều kiện sản xuất.
Chỉ thị pH được sử dụng nhiều nhất
Đáng chú ý là ngoài đặc tính nhận dạng, các hợp chất này có khả năng nhuộm màu rất tốt, cho phép chúng được sử dụng để nhuộm vải trong ngành dệt may. Trong số lượng lớn các chất chỉ thị màu trong hóa học, nổi tiếng và được sử dụng nhiều nhất là metyl da cam (metyl da cam) và phenolphtalein. Hầu hết các tế bào sắc tố khác hiện đang được sử dụng để trộn lẫn với nhau hoặc cho các phản ứng tổng hợp và phản ứng cụ thể.
Methyl cam
Nhiều thuốc nhuộm được đặt tên cho màu cơ bản của chúng trong môi trường trung tính, điều này cũng đúng với nhóm màu này. Metyl da cam là thuốc nhuộm azo có một nhóm - N=N - trong thành phần của nó, nhóm này gây ra sự chuyển màu của chất chỉ thị thành màu đỏ trong môi trường axit và sang màu vàng trong môi trường kiềm. Bản thân các hợp chất azo không phải là bazơ mạnh, tuy nhiên, sự hiện diện của các nhóm cho electron (- OH, - NH2, - NH (CH3), - N (CH3)2và những nguyên tử khác) làm tăng tính bazơ của một trong các nguyên tử nitơ,mà trở nên có khả năng gắn các proton hydro theo nguyên tắc cho-nhận. Do đó, khi thay đổi nồng độ của ion H+trong dung dịch, có thể quan sát thấy sự thay đổi màu của chất chỉ thị axit-bazơ.
Thông tin thêm về cách tạo metyl da cam
Nhận metyl da cam bằng phản ứng với axit sunfanilic điazo hóa C6H4(SO3H) NH2tiếp theo là sự kết hợp với dimethylaniline C6H5N (CH 3 )2.Axit sunfanilic được hòa tan trong dung dịch kiềm natri bằng cách thêm natri nitrit NaNO2, và sau đó làm lạnh bằng nước đá để thực hiện quá trình tổng hợp ở nhiệt độ càng gần 0 ° C càng tốt và thêm axit clohydric HCl. Tiếp theo, người ta điều chế dung dịch đimetylanilin riêng biệt trong HCl, người ta đổ dung dịch này vào dung dịch đầu tiên khi để nguội, thu được một chất màu. Nó tiếp tục được kiềm hóa và các tinh thể màu cam sẫm kết tủa từ dung dịch, sau vài giờ, được lọc ra và làm khô trong nồi cách thủy.
Phenolphthalein
Nhóm mang màu này có tên từ việc bổ sung tên của hai thuốc thử tham gia vào quá trình tổng hợp nó. Màu của chất chỉ thị là đáng chú ý vì sự thay đổi màu của nó trong môi trường kiềm với việc thu được màu quả mâm xôi (đỏ tím, đỏ mâm xôi), trở nên không màu khi dung dịch bị kiềm hóa mạnh. Phenolphtalein có thể ở nhiều dạng tùy thuộc vào độ pH của môi trường, và trong môi trường axit mạnh, nó có màu cam.
Nhóm mang màu này được tạo ra bởi sự ngưng tụ của phenol và anhydrit phthalic với sự có mặt của kẽm clorua ZnCl2hoặc axit sunfuric đặc H2VẬY 4. Ở trạng thái rắn, các phân tử phenolphtalein là những tinh thể không màu.
Trước đây, phenolphthalein được sử dụng tích cực trong việc tạo ra thuốc nhuận tràng, nhưng dần dần việc sử dụng nó đã giảm đáng kể do các đặc tính tích lũy đã được thiết lập.
Hoa quỳ
Chất chỉ thị này là một trong những thuốc thử đầu tiên được sử dụng trên môi trường rắn. Giấy quỳ là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất tự nhiên thu được từ một số loại địa y. Nó không chỉ được sử dụng như một chất tạo màu mà còn là một phương tiện để xác định độ pH của môi trường. Đây là một trong những chất chỉ thị đầu tiên bắt đầu được con người sử dụng trong thực hành hóa học: nó được sử dụng ở dạng dung dịch nước hoặc các dải giấy lọc được tẩm với nó. Giấy quỳ ở trạng thái rắn là bột sẫm màu, có mùi amoniac nhẹ. Khi hòa tan trong nước tinh khiết, màu của chất chỉ thị trở thành màu tím, và khi được axit hóa, nó chuyển sang màu đỏ. Trong môi trường kiềm, giấy quỳ chuyển sang màu xanh lam, điều này có thể sử dụng nó làm chất chỉ thị chung để xác định chung chất chỉ thị trung bình.
Không thể thiết lập chính xác cơ chế và bản chất của phản ứng xảy ra khi pH thay đổi trong cấu trúc của các thành phần quỳ tím, vì nó có thể bao gồm tới 15 hợp chất khác nhau, một sốchúng có thể là những thành phần hoạt tính không thể tách rời, điều này làm phức tạp các nghiên cứu riêng lẻ của chúng về các đặc tính hóa học và vật lý.
Giấy chỉ thị đa năng
Với sự phát triển của khoa học và sự ra đời của các loại giấy chỉ thị, việc thiết lập các chỉ thị môi trường trở nên đơn giản hơn rất nhiều, vì giờ đây không cần thiết phải có sẵn thuốc thử dạng lỏng cho bất kỳ nghiên cứu thực địa nào, mà các nhà khoa học và nhà khoa học pháp y. vẫn sử dụng thành công. Vì vậy, các giải pháp đã được thay thế bằng các giấy chỉ thị phổ quát, do phổ hoạt động rộng của chúng, hầu như loại bỏ hoàn toàn nhu cầu sử dụng bất kỳ chất chỉ thị axit-bazơ nào khác.
Thành phần của các dải tẩm có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất, vì vậy danh sách các thành phần gần đúng có thể như sau:
- phenolphtalein (0-3, 0 và 8, 2-11);
- (di) metyl vàng (2, 9–4, 0);
- metyl da cam (3, 1–4, 4);
- đỏ metyl (4, 2–6, 2);
- bromothymol xanh lam (6, 0–7, 8);
- α ‒ naphtholphthalein (7, 3–8, 7);
- màu xanh lam (8, 0–9, 6);
- cresolphthalein (8, 2–9, 8).
Bao bì nhất thiết phải chứa các tiêu chuẩn thang màu cho phép bạn xác định độ pH của môi trường từ 0 đến 12 (khoảng 14) với độ chính xác là một số nguyên.
Trong số những thứ khác, các hợp chất này có thể được sử dụng cùng nhau trong dung dịch nước và cồn, điều này làm cho việc sử dụng các hỗn hợp như vậy rất thuận tiện. Tuy nhiên, một số chất này có thể hòa tan kém trong nước nên cầnchọn dung môi hữu cơ phổ quát.
Do đặc tính của chúng, các chất chỉ thị axit-bazơ đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và sự đa dạng của chúng đã giúp tạo ra các hỗn hợp phổ quát nhạy cảm với nhiều loại chất chỉ thị pH.
