شاخص های شیمیایی: علم پشت تغییرات رنگ

شاخص های شیمیایی مواد آلی هستند که برای تعیین نقطه پایانی استفاده می شوند. شاخص ها معمولاً اسیدهای ضعیف یا بازهای ضعیف هستند. اندیکاتورها به دلیل یونیزاسیون رنگ خود را در محدوده PH مشخصی تغییر می دهند. فرم های یونیزه شده اساساً رنگ متفاوتی با فرم های یونیزه دارند. بیشتر شاخص‌های pH در محدوده PH از 3 تا 11 کار می‌کنند. شاخص‌های رایج مورد استفاده فنل فتالئین، تورنسل، متیل اورنج و غیره هستند.

انواع شاخص ها

1. شاخص های جهانی
2. شاخص های اسید-باز
3. نشانگرهای کمپلکسومتری یا متالوکرومی
4. شاخص های جذب یا بارش
5. شاخص های ردوکس (کاهش-اکسیداسیون).
6. نشانگرهایی با خاصیت درخشندگی
7. شاخص های غیر آبی
8. نشانگرهای رطوبت شیمیایی
9. شاخص های شیمیایی عقیم سازی

نشانگرهای جهانی (شاخص های چند دامنه)

یک نشانگر جهانی ترکیبی از چندین شاخص است که تغییر رنگ در محلول ها را نشان می دهد. از این اطلاعات می توان برای تفسیر اسیدی یا بازی بودن یک ماده شیمیایی استفاده کرد. اجزای اصلی مخلوط شاخص جهانی عبارتند از تیمول آبی، متیل قرمز، بروموتیمول آبی و فنل فتالئین و غیره.

نشانگرهای جهانی در محدوده وسیعی از pH رنگ ها را تغییر می دهند. آنها برای اهداف تیتراسیون استفاده نمی شوند زیرا تشخیص نقطه پایانی بسیار دشوار است زیرا با تغییر pH رنگ را تغییر می دهد.

نشانگرهای جهانی به شکل نوارهای کاغذی یا اشکال محلول موجود هستند.

نوارهای کاغذی

نوار کاغذ نشانگر جهانی در واقع فقط یک کاغذ است که با محلول نشانگر جهانی خیس شده و سپس خشک می شود. با pH های مختلف رنگ خود را تغییر می دهد. برای محلول های تیره رنگ، نوارهای کاغذی ترجیح داده می شوند.

راه حل نشانگر جهانی

اجزای اصلی محلول نشانگر جهانی فنل فتالئین، متیل اورانژ، تیمول آبی، متیل قرمز، بروموتیمول بلو، اتیل الکل، هیدروکسید سدیم و آب دیونیزه است. این اجزا بسته به اسیدیته یا قلیایی بودن محلول یونیزه می شوند. محلول های نشانگر جهانی معمولا برای محلول های بی رنگ استفاده می شود.

پس از افزودن یک نشانگر جهانی، رنگ محلول همه چیز را در مورد ماهیت شیمیایی آن محلول می گوید. رنگ‌های زرد، نارنجی و قرمز نشان‌دهنده اسیدیته هستند در حالی که رنگ‌های بنفش، آبی و بنفش نشان می‌دهند که محلول بازی است. رنگ سبز نشان دهنده بی طرفی است.

شاخص های اسید-باز

نشانگرهای اسید-باز اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند که معمولاً برای تعیین نقطه پایانی در تیتراسیون خنثی سازی اسید/باز استفاده می شوند. اندیکاتورها با تغییر pH رنگ خود را تغییر می دهند. نشانگرهای اسید و باز را نشانگر pH نیز می نامند.

موضوعات اضافی

تئوری های شاخص های اسید-باز

مکانیسم کار شاخص های اسید-باز را می توان به خوبی با دو نظریه توضیح داد.

1. نظریه شاخص استوالد

اندیکاتور یک اسید ضعیف آلی است یعنی فنل فتالئین یا باز ضعیف یعنی متیل نارنجی یا متیل رد و غیره. اکنون طبق نظریه اندیکاتورهای استوالد، یک ماده شیمیایی دارای رنگ های متفاوتی در اشکال یونیزه و یونیزه است. به عبارت دیگر یونیزه شدن نشانگرها باعث تغییر رنگ می شود.

اندیکاتورها یونیزاسیون ضعیفی دارند اما افزودن اسید قوی یا باز قوی پتانسیل یونیزاسیون آنها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. شاخص های اسیدی ضعیف تمایل دارند در محیط های قلیایی یونیزه شوند، به عنوان مثال. فنل فتالئین و غیره در حالی که شاخص های قلیایی ضعیف در محیط های اسیدی یونیزه می شوند. متیل اورنج و غیره

فنل فتالئین به عنوان یک شاخص اسیدی دارای آنیون های رنگی و مولکول های یونیزه بی رنگ است.

HPh (بی رنگ) ⇌ H + + Ph – (به رنگ بنفش-صورتی)

متیل اورنج به عنوان یک شاخص پایه دارای کاتیون های رنگی و اشکال مختلف رنگی است.

MeOH (زرد) ⇌ Me + (نارنجی) + OH - (بی رنگ)

چه زمانی فنل فتالئین به رنگ صورتی تبدیل می شود، این دیدگاه کاملاً دلیل اهمیت این نظریه ها است.

2. نظریه کینونوئید شاخص ها

نشانگرهای اسید-باز معمولاً ترکیبات معطر آلی هستند. آنها حداقل به دو شکل توتومری قابل تبدیل وجود دارند، یعنی شکل بنزنوئید و شکل کوئینونوئید. یک تعادل بین این اشکال توتومر وجود دارد.

به عنوان یک قاعده کلی، یکی از اشکال توتومر در یک محیط اسیدی و دیگری قلیایی وجود دارد. از آنجایی که اشکال مختلف توتومر باید رنگ های متفاوتی را نشان دهند، رنگ نشانگرها با تغییر pH محلول تغییر می کند.

فرم های کینونوئیدی معمولاً رنگ های تیره تری نسبت به فرم های بنزنوئید دارند.

شاخص های پیچیده (متالوکرومیک)

شاخص های پیچیده همچنین شاخص های فلزی یا متالوکرومیک نامگذاری شده اند. آنها برای تعیین نقطه پایانی در تیتراسیون های پیچیده استفاده می شوند. آنها رنگ های خاص خود را در حضور یون های فلزی خاص تغییر می دهند.

شاخص های مجتمع سنجی کلات (پیچیده) با اتم های فلزی را تشکیل می دهند. این شاخص ها به عنوان پایه های لوئیس عمل می کنند که اتم های فلزی به عنوان اسیدهای لوئیس عمل می کنند. آنها بیشتر ترکیبات آلی محلول در آب هستند.

فلزی N + + نشانگر ⇌ مدرک فلزی (پیچیده)

واکنش بین شاخص و اتم های فلزی برگشت پذیر است. آنها رنگهای مختلفی نسبت به رنگهای پیچیده پیچیده دارند. برخی از نمونه های چنین مواردی نشان داده شده است:

شاخص های جذب یا بارش

شاخص های جذب یا بارش در درجه اول در واکنشهای تیتراسیون با گونه هایی استفاده می شوند که در صورت فراتر از حد غلظت خاص در برابر یکدیگر ، می توانند کل تعادل جدول را مختل کنند. تشکیل رسوبات رنگی نشانگر نقطه پایانی آن واکنش است. اگرچه نقطه پایانی و هم ارزی می تواند کاملاً گیج کننده باشد ، اما نقطه پایانی در مقابل معادل سازی (Psiberg) به درک بهتر کمک می کند.

شاخص های جذب به دلیل جذب مواد در سطوح خود ، رنگ خود را تغییر می دهند. تیترایمتری بارش ، فرآیند ارزیابی چنین واکنشی ، تعیین صحیح نقطه پایانی است به شرط اینکه تفاوت معنی داری در حلالیت رسوبات و املاح وجود داشته باشد.

از شاخص های جذب/بارش برای تعیین مقدار کمی واکنش دهنده یا یون در یک واکنش بارش استفاده می شود. مثلا،

• کرومات پتاسیم (k₂کرو₄) یک شاخص در تیتراسیون کلریدها با نیترات نقره استاندارد (Agno است₃) راه حل.
• Eosin y (زرد) ، در هر دو الکل و آب محلول است.
• آلوم آهن (آهن آمونیوم (III) سولفات) ، یک محلول شیمیایی اشباع.
• تارترازین ، نمک تریسودیوم اسید تارترازین.
• فنوسافرامین ، رنگ ساده صفرانین قرمز.
• Dichlorofluroscein ، رنگی از خانواده فلورسئین که برای نظارت بر ROS (گونه های اکسیژن فعال) و غیره استفاده می شود.

شاخص های ردوکس

از شاخص های ردوکس برای تعیین نقاط پایانی در تیتراژهای ردوکس استفاده می شود. آنها در اصل رنگهای مختلفی در اشکال اکسیده شده و کاهش یافته دارند. آنها دچار تغییرات برگشت پذیر در محیط های اکسیداسیون یا کاهش می شوند و در پتانسیل های الکترود خاص کار می کنند. شاخص های ردوکس نیاز به ایجاد سریع تعادل واکنش دارند و تغییرات رنگ آنها با تغییر پتانسیل های الکترود صورت می گیرد.

ضروری است که پتانسیل کاهش یا پتانسیل اکسیداسیون نشانگر ردوکس کاملاً نزدیک باشد ، بنابراین تغییر رنگ شدید و نتایج خوبی حاصل می شود.

بیشتر شاخص های ردوکس ترکیبات آلی هستند ، بنابراین دو کلاس اصلی وجود دارد:

1. سیستم های نشانگر ردوکس آلی مانند متیلن آبی و غیره.

2. مجتمع های فلزی فنانترولین و بیپیریدین.

کار پرمنگنات پتاسیم ، یک نشانگر ردوکس

kmno₄(صورتی) به mno₂(بی رنگ) یعنی فرم اکسیده شده به فرم کاهش یافته یک واکنش برگشت پذیر بسته به pH محلول است.

پرمنگنات پتاسیم یک ماده اکسید کننده قوی است بنابراین حتی در شرایط خفیف کاهش می یابد. در شرایط اسیدی ، mno را تشکیل می دهد₂(بی رنگ) در حالی که در محیط های اساسی است ، kmno را تشکیل می دهد₄(رنگ صورتی). این یک نشانگر خود است.

فرم کاهش یافته ⇌ فرم اکسیده شده

نشانگر + (بی رنگ) + NE - ⇌ نشانگر (رنگی)

دو نوع شاخص مختلف برای تیتراسیون ردوکس وجود دارد. مثالها به شرح زیر است.

1. شاخص های ردوکس وابسته به pH

شاخص های ردوکس وابسته به pH شامل موارد زیر است:

• سدیم-کروسول ، تیونین
• اسید نیلیوتریسولفونیک
• اسید نیلیوتتراسولفونیک
• فحش
• وابسته به متیلن آبی
• سدیم 2،6 دی کلروفنول
• کارمن نیلی
• قرمز خنثی و غیره

2. شاخص های ردوکس مستقل PH

شاخص های ردوکس مستقل از pH شامل موارد زیر است:

• دیایزیدین
• دی فنیل آمین
• کرکسی
• دیفنیل بنزیدین
• سولفونات سدیم
• وابسته به ولوس
• دیم اتیل فنوترولین
• مجتمع Bipyridine (Fe) و غیره

نشانگرهایی با خاصیت درخشندگی

براساس تحقیقات اخیر ، شاخص های دارای خواص درخشان ، انتخابی پیشرفته و آستانه ای بهتر از سایر تکنیک های تشخیص را نشان می دهند. شاخص های فلورسانس مادون قرمز نزدیک به نام شاخص های NIR در درجه اول تمرکز آخرین مطالعات است.

به عنوان مثال ، یک نشانگر یون کلسیم فلورسنت نزدیک مادون قرمز که از نظر ژنتیکی رمزگذاری شده است ، مطالعات افزایش یافته در سلولهای پستانداران و حتی سایر منشاء را امکان پذیر می کند.

شاخص تیتراسیون غیر آبی

از شاخص های تیتراسیون غیر آب برای تشخیص نقاط پایانی در تیتراسیون های غیر آب استفاده می شود. این شاخص ها معمولاً سه رنگ مختلف را در رسانه های اسیدی ، اساسی و خنثی تغییر می دهند. این شاخص ها در اسید استیک یخبندان یا الکل و سایر حلال های آلی ساخته شده اند.

نمونه هایی از شاخص های تیتراسیون غیر آبی

این ماده به عنوان یک محلول 0. 5 ٪ در اسید استیک یخبندان تهیه شده است که رنگ بنفش را به رنگ اساسی ، مایل به زرد مایل به سبز به رنگ اسیدی و مایل به سبز مایل به آبی در محیط خنثی می بخشد. از آن برای تیتراسیون پیریدین با اسید پرکلریک استفاده می شود.

همچنین به صورت محلول 0. 5 درصد در اسید استیک گلاسیال تهیه می شود. با این حال، آبی در بازی، صورتی در اسیدی و بنفش در محیط خنثی است.

آلفاناپتول بنزن به عنوان محلول 0. 2٪ در اسید استیک یخبندان استفاده می شود. در حالت بازی آبی، در حالت اسیدی سبز تیره و در شرایط خنثی نارنجی است.

Quinaldine red به عنوان محلول 0. 1٪ در اسید استیک استفاده می شود. به رنگ سرخابی بازی و بی رنگ در محیط اسیدی است.

نشانگرهای رطوبت شیمیایی

نشانگرهای رطوبت یا رطوبت شیمیایی، مواد شیمیایی حساس به رطوبت هستند که دارای خاصیت تغییر رنگ زمانی هستند که سطح رطوبت از حد مجاز بیشتر شود.

• کلرید کبالت (II) [CoCl₂] زمانی که سطح رطوبت از حد مشخص شده بیشتر شود، رنگ خود را از آبی به صورتی تبدیل می کند.
• کلرید مس (II) [CuCl₂] همین کار را می کند با این تفاوت که رنگ آن از زرد به آبی تغییر می کند.

چنین نشانگرهایی در وسایل الکتریکی مانند تلفن های همراه برای تشخیص سطح رطوبت زمانی که برای سیستم های مدار الکتریکی خطرناک می شود استفاده می شود.

شاخص های شیمیایی عقیم سازی

استریلیزاسیون فرآیندی است برای حذف، کشتن و حتی غیرفعال کردن اشکال حیات روی تجهیزات و غذاها و غیره. مانیتورهای فیزیکی همراه با نشانگرهای شیمیایی برای بررسی اینکه آیا کل چرخه استریلیزاسیون کامل شده است یا خیر استفاده می شود. فرآیند اتوکلاو به طور خاص به نشانی از تکمیل چرخه استریلیزاسیون نیاز دارد که نشانگرهای نوار در آن نقش دارند.

تست بووی دیک یک تست شاخص رایج است که در آن تغییر رنگ از زرد به آبی در برگه نشانگر نشان دهنده استریل شدن کامل است.

ویژگی های شاخص های خوب

یک نشانگر خوب نشان دهنده تغییر بسیار شدید رنگ است به طوری که می توان نقطه عطف را مشخص کرد. شاخص ها باید ارزان باشند یعنی به راحتی در دسترس باشند. تغییر رنگ باید ثابت و قابل توجه باشد.

ویژگی شاخص ها نیز یک اصطلاح مهم برای انتخاب یک شاخص خوب است.

استفاده از نشانگرهای شیمیایی

از شاخص های شیمیایی استفاده می شود

• تعیین نقاط پایانی در انواع مختلف آنالیز حجمی.
• تعیین اسیدیته و بازی بودن یک محلول.
• آنها برای تعیین کامل شدن یک واکنش استفاده می شوند.
• تشخیص فلزات یکی از کاربردهای مهم شاخص های شیمیایی است.
• برای استانداردسازی محلول های حجمی از شاخص ها استفاده می شود.

مفاهیم برگ

چگونه از شاخص های شیمیایی برای استریلیزاسیون استفاده می شود؟

تست بووی دیک و چندین نوار آغشته به مواد شیمیایی دیگر برای بررسی استریلیزاسیون استفاده می شود. تغییرات رنگ نشان دهنده تکمیل چرخه استریلیزاسیون است.

نشانه های تغییر شیمیایی چیست؟

برخی از نشانه های مربوط به تغییرات شیمیایی است

• تغییر رنگ
• تشکیل رسوب
• تغییر دما
• تشکیل حباب گاز
• تغییر در نقطه ذوب و جوش
• تغییر سلیقه
• تغییر بو
• تغییر در حجم
• تولید نور
• تغییر رسانایی

تفاوت بین یک شاخص و یک شاخص جهانی چیست

از یک شاخص جهانی نمی توان برای تعیین نقطه پایانی چندین تیتراسیون استفاده کرد ، در حالی که سایر شاخص های شیمیایی با برد پایین به این هدف خدمت می کنند. به طور خلاصه شاخص های جهانی خاص نیستند و گسترده هستند در حالی که سایر شاخص های شیمیایی خاص و کوتاه هستند.

چرا یک شاخص رنگ خود را تغییر می دهد؟

این شاخص به دلیل یونیزاسیون رنگ آن را تغییر می دهد. آنها با توجه به نظریه کوینوئید ، رنگ های مختلفی از نظر یونیزه شده و اتحادیه دارند. هنگامی که pH یک محیط دارای شاخص ها تغییر می کند ، شاخص نیز به دلیل یونیزاسیون ضروری ، رنگ آن را تغییر می دهد.

تعریف نشانگر خود چیست؟

ما هر معرف (تیتراژ) رنگ آن را در حین تیتراسیون بدون نیاز به یک نشانگر خارجی تغییر می دهیم ، سپس به این یک نشانگر خود گفته می شود. kmno₄به عنوان یک شاخص خود در تیتراسیون ردوکس عمل می کند. در نقطه پایانی تیتراسیون ردوکس تجزیه می شود.

kmno₄هنگام رفتن از اسیدی به محیط اساسی ، صورتی به صورت صورتی می شود.

ویژگی های یک نشانگر خوب چیست؟

یک نقطه پایانی قابل تشخیص ، به راحتی در دسترس ، تغییر رنگ بسیار تیز ، پایدار و ویژگی ویژگی های یک شاخص خوب است.

شاخص اسید پایه خانگی چیست؟

کاغذ Litmus یک شاخص اسید خانگی است. در محدوده pH از 4. 5 تا 8. 3 کار می کند. در شرایط اسیدی ، کاغذ آبی لیتموس قرمز می شود در حالی که در شرایط اساسی ، لیتم قرمز به رنگ آبی تبدیل می شود.

شاخص مناسب برای اسید سولفوریک و کربنات سدیم چیست؟

از آنجا که اسید سولفوریک که به کربنات سدیم اضافه می شود ، یک تیتراسیون اسید پایه است ، باید از شاخص های اسید پایه یا شاخص های خنثی سازی استفاده شود.

اسید سولفوریک و کربناتهای سدیم اسیدهای قوی و پایه های قوی هستند بنابراین باید از فنل فتالین یا متیل نارنجی استفاده شود.

کدام شاخص ها برای استفاده در تیتراسیون HCl و NaOH مناسب هستند؟

شاخص های اسید پایه فنل فتالین ، متیل نارنجی ، متیل قرمز و غیره می توانند برای تیتراسیون HCl و NaOH استفاده شوند. فنول فتالین به دلیل نقطه پایانی تیز و واضح بیشتر در تیتراسیون اسید پایه مورد استفاده قرار می گیرد.

چرا از فریسیانید پتاسیم به عنوان یک شاخص خارجی استفاده می شود؟

فریسیانید پتاسیم به عنوان یک شاخص خارجی استفاده می شود زیرا در محیط داخلی (گونه ها) محلول تداخل دارد.

مقاله Litmus چیست؟

Litmus یک رنگ گیاهی است که روی کاغذ آغشته شده است. کاغذ Litmus در دو رنگ مختلف موجود است و برای تشخیص اسیدیته یا اساسی بودن یک محلول استفاده می شود. یک کاغذ Litmus آبی در شرایط اسیدی قرمز می شود در حالی که کاغذ قرمز Litmus در شرایط اساسی آبی می شود.

فرمول های شیمیایی Litmus چیست؟

یک شاخص چند نمونه از شاخص ها را ارائه می دهد؟

شاخص ها ترکیبات آلی هستند که برای تعیین نقاط پایانی تیتراسیون استفاده می شوند. اینها معمولاً اسیدهای ضعیف یا پایه های ضعیف هستند. آنها رنگ ها را با توجه به pH محلول تغییر می دهند. به عنوان مثال فنل فتالین ، پرتقال متیل ، متیل قرمز ، دیتیزون ، بنفش کریستال و غیره.

پیوندهای مرجع

گزارش این آگهی