Кислотно-основные индикаторы

Основная статья: Химические индикаторы

Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Однако из-за субъективности определения цвета и невысокой точности индикаторы pH не всегда удобны; поэтому для точного измерения pH используют pH-метры с цифровой индикацией.

Измерение pH с помощью индикаторной бумаги

$K_s$:

$K_s = { c(Ind^-) \cdot c(H_3O^+) \over c(HInd) }.$

Формы применения индикаторов

Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора, либо немного порошка (например, смесь мурексида с хлоридом натрия) к пробе исследуемого раствора. Так, при титровании, в аликвоту исследуемого раствора добавляют индикатор, и наблюдают за изменениями цвета в точке эквивалентности.

Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных (например, "Универсальный индикатор"). Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета (в том числе для окрашенных или мутных сред), или с напечатанными числовыми значениями рН; для точного измерения в узких диапазонах рН, и для ориентировочного исследования растворов; в рулончиках, коробках и пеналах, или в виде отрывных книжечек.

Современные индикаторные полоски могут быть изготовлены с красителем - индикатором, привитым к целлюлозе или иному полимеру. Это делает их устойчивыми к вымыванию, вплоть до многократного использования.

Кислотно-основные индикаторы (водные растворы)

Интервалы перехода цвета индикаторов

На рисунке приведены ориентировочные данные о существовании разных цветных форм индикаторов в водных растворах.
Более точные сведения (несколько переходов, численное значение pH) см. в следующем разделе.

Таблица значений рН перехода наиболее распространённых индикаторов

Приведены распространённые в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений pH^[1], вызывающих изменение окраски ^[2]. Римские цифры в квадратных скобках отвечают номеру перехода окраски (для индикаторов с несколькими точками перехода).

Индикатор и номер перехода	х[3]	Цвет более кислой формы		Интервал pH и номер перехода	Цвет более щелочной формы
Метиловый фиолетовый			жёлтый	0,13–0,5 [I]		зелёный
Крезоловый красный [I]			красный	0,2–1,8 [I]		жёлтый
Метиловый фиолетовый [II]			зелёный	1,0–1,5 [II]		синий
Тимоловый синий [I]	к		красный	1,2–2,8 [I]		жёлтый
Тропеолин 00	o		красный	1,3–3,2		жёлтый
Метиловый фиолетовый [III]			синий	2,0–3,0 [III]		фиолетовый
(Ди)метиловый жёлтый	o		красный	3,0–4,0		жёлтый
Бромфеноловый синий	к		жёлтый	3,0–4,6		сине-фиолетовый
Конго красный			красный	3,0–5,2		синий
Метиловый оранжевый	o		красный	3,1–(4,0)4,4		(оранжево-)жёлтый
Бромкрезоловый зелёный	к		жёлтый	3,8–5,4		синий
Бромкрезоловый синий			жёлтый	3,8–5,4		синий
Лакмоид	к		красный	4,0–6,4		синий
Метиловый красный	o		красный	4,2(4,4)–6,2(6,3)		жёлтый
Хлорфеноловый красный	к		жёлтый	5,0–6,6		красный
Лакмус (азолитмин)			красный	5,0–8,0 (4,5-8,3)		синий
Бромкрезоловый пурпурный	к		жёлтый	5,2–6,8(6,7)		ярко-красный
Бромтимоловый синий	к		жёлтый	6,0–7,6		синий
Нейтральный красный	o		красный	6,8–8,0		янтарно-жёлтый
Феноловый красный	о		жёлтый	6,8–(8,0)8,4		ярко-красный
Крезоловый красный [II]	к		жёлтый	7,0(7,2)–8,8 [II]		тёмно-красный
α-Нафтолфталеин	к		жёлто-розовый	7,3–8,7		синий
Тимоловый синий [II]	к		жёлтый	8,0–9,6 [II]		синий
Фенолфталеин[4] [I]	к		бесцветный	8,2–10,0 [I]		малиново-красный
Тимолфталеин	к		бесцветный	9,3(9,4)–10,5(10,6)		синий
Ализариновый жёлтый ЖЖ	к		бледно-лимонно-жёлтый	10,1–12,0		коричнево-жёлтый
Нильский голубой			синий	10,1–11,1		красный
Диазофиолетовый			жёлтый	10,1–12,0		фиолетовый
Индигокармин			синий	11,6–14,0		жёлтый
Epsilon Blue			оранжевый	11,6–13,0		тёмно-фиолетовый

--

1. ↑ Величины в круглых скобках взяты из книги «Краткий справочник химика», сост. В.И.Перельман, М.-Л., „Химия“, 1964.
2. ↑ Точное значение рН перехода для большинства индикаторов несколько зависит от ионной силы раствора (I). Так, значение рН перехода, определяемое при I=0,1 (напр., раствор хлоридов натрия или калия) отличается от точки перехода в растворе с I=0,5 или I=0,0025 на 0,15...0,25 единицы рН.
3. ↑ *Столбец «х» — характер индикатора: к—кислота, о—основание.
4. ↑ Фенолфталеин в сильно щелочной среде обесцвечивается. В среде концентрированной серной кислоты также он даёт красную окраску, обусловленую строением катиона фенолфталеина, хотя и не такую интенсивную. Эти малоизвестные факты могут привести к ошибкам при определении реакции среды.

Универсальный индикатор

Основная статья: Универсальный индикатор

Широко применяются смеси индикаторов, позволяющие определить значение рН растворов в большом диапазоне концентраций (1-10; 0-12). Растворами таких смесей - «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», с помощью которых можно быстро (с точностью до единиц рН, или даже десятых долей рН) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения полученный при нанесении капли раствора цвет индикаторной бумаги немедленно сравнивают с эталонной цветовой шкалой.

Природные индикаторы из растений

Антоцианы и другие растительные пигменты способны менять цвет в зависимости от рН среды (клеточного сока). Антоцианы имеют преимущественно красный цвет в кислой среде и синий в щелочной. Сок из красной капусты или столовой свёклы нередко используют в качестве индикатора при начальном обучении химии.

Свёкла красная, сок Чёрная смородина сок Голубика, ягоды Морковь, сок Вишня, сок ягод Карри порошок (Куркума) Дельфиниум лепестки Герань розовая, лепестки Виноград красный Конский каштан, листья

Гортензия Morning Glories Луковая шелуха Маргаритки, лепестки Петуния, лепестки Примула Мак, лепестки Пион красный, лепестки Rayhan leaves Капуста красная, сок

Редис красный Ревень Роза, лепестки Земляника, ягоды Чай Тимьян или Орегано — цветки Тюльпан, лепестки Фиалка, лепестки

См. также

• pH-метр
• Стеклянный электрод
• Металлоиндикаторы
• Редокс-индикаторы
• Титрование

Литература

1. Бейтс Р., Определение рН. Теория и практика, пер. с англ., 2 изд., Л., 1972

Внешние ссылки

• Интересный он-лайн калькулятор для выбора индикатора по значению рН
• Практикум по индикаторам (для начинающих) на отличном сайте Алхимик
• Prof. Blumes Medienangebot für Schulchemie
• pH Indikatoren