من بين مجموعة متنوعة من المواد العضوية ، هناك مركبات خاصة تتميز بتغيرات اللون في بيئات مختلفة. قبل ظهور مقاييس الأس الهيدروجيني الإلكترونية الحديثة ، كانت المؤشرات "أدوات" لا غنى عنها لتحديد مؤشرات القاعدة الحمضية للبيئة ، واستمر استخدامها في الممارسة المختبرية كمواد مساعدة في الكيمياء التحليلية ، وأيضًا في حالة عدم وجود المعدات اللازمة
ما هي المؤشرات؟
في البداية ، تم استخدام خاصية هذه المركبات لتغيير اللون في مختلف الوسائط على نطاق واسع لتحديد الخصائص الحمضية القاعدية للمواد الموجودة في المحلول بصريًا ، مما ساعد في تحديد ليس فقط طبيعة الوسط ، ولكن أيضًا لرسم استنتاج حول نواتج التفاعل الناتجة. يستمر استخدام حلول المؤشرات في الممارسة المختبرية لتحديد تركيز المواد عن طريق المعايرة والسماح لك بتعلم كيفية استخدام الطرق المرتجلة لعدم وجودأجهزة قياس الحموضة الحديثة
هناك عدة عشرات من هذه المواد ، كل منها حساس لمنطقة ضيقة نوعًا ما: عادة لا تتجاوز 3 نقاط على مقياس المعلوماتية. بفضل هذه المجموعة المتنوعة من الكروموفورات ونشاطها المنخفض فيما بينها ، تمكن العلماء من إنشاء مؤشرات عالمية تُستخدم على نطاق واسع في ظروف المختبر والإنتاج.
مؤشرات الأس الهيدروجيني الأكثر استخدامًا
وتجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى خاصية التعريف ، تتمتع هذه المركبات بقدرة جيدة على الصباغة ، مما يسمح باستخدامها في صباغة الأقمشة في صناعة النسيج. من بين العدد الكبير من مؤشرات اللون في الكيمياء ، فإن أشهرها وأكثرها استخدامًا هي الميثيل البرتقالي (الميثيل البرتقالي) والفينول فثالين. تستخدم معظم الكروموفورات الأخرى حاليًا مختلطة مع بعضها البعض ، أو لتوليفات وتفاعلات محددة.
الميثيل البرتقالي
يتم تسمية العديد من الأصباغ بألوانها الأساسية في بيئة محايدة ، وهذا ينطبق أيضًا على حامل اللون هذا. الميثيل البرتقالي هو صبغة آزو لها مجموعة - N=N - في تركيبتها ، وهي مسؤولة عن انتقال لون المؤشر إلى اللون الأحمر في بيئة حمضية ، وإلى اللون الأصفر في بيئة قلوية. مركبات Azo نفسها ليست قواعد قوية ، ومع ذلك ، فإن وجود مجموعات مانحة للإلكترون (- OH ، - NH2، - NH (CH3) ، - N (CH3)2وغيرها) يزيد من قاعدة إحدى ذرات النيتروجين ،والتي تصبح قادرة على ربط بروتونات الهيدروجين وفقًا لمبدأ المتلقي المانح. لذلك ، عند تغيير تركيزات H+أيونات في المحلول ، يمكن ملاحظة تغيير في لون مؤشر القاعدة الحمضية.
المزيد عن صنع الميثيل البرتقالي
احصل على برتقال الميثيل عن طريق التفاعل مع ديازوتيزيشن حمض السلفانيليك C6H4(SO3H) NH2متبوعًا بمزيج من ثنائي ميثيلانيلين C6H5N (CH 3 )2.يذوب حمض السلفانيليك في محلول قلوي الصوديوم بإضافة نتريت الصوديوم NaNO2 ، ثم تبريده بالثلج لإجراء التوليف عند درجات حرارة قريبة قدر الإمكان من 0 درجة مئوية ويضاف حمض الهيدروكلوريك حمض الهيدروكلوريك. بعد ذلك ، يتم تحضير محلول منفصل من ثنائي ميثيلانيلين في حمض الهيدروكلوريك ، والذي يتم سكبه في المحلول الأول عند تبريده ، والحصول على صبغة. يتم قلويتها بشكل أكبر ، وترسب بلورات برتقالية داكنة من المحلول ، والتي ، بعد عدة ساعات ، يتم ترشيحها وتجفيفها في حمام مائي.
الفينول فثالين
حصل هذا الكروموفور على اسمه من إضافة أسماء الكاشفين المشاركين في تركيبه. يتميز لون المؤشر بتغير لونه في وسط قلوي مع اكتساب صبغة التوت (أحمر بنفسجي ، توت أحمر) ، والتي تصبح عديمة اللون عندما يكون المحلول قلويًا بشدة. يمكن أن يتخذ الفينول فثالين عدة أشكال اعتمادًا على درجة الحموضة في البيئة ، وفي البيئات شديدة الحموضة يكون له لون برتقالي.
ينتج هذا الكروموفور عن طريق تكثيف الفينول و أنهيدريد الفثاليك في وجود كلوريد الزنك ZnCl2أو حمض الكبريتيك المركز H2SO 4. في الحالة الصلبة ، جزيئات الفينول فثالين هي بلورات عديمة اللون.
في السابق ، كان الفينول فثالين يستخدم بنشاط في إنشاء المسهلات ، ولكن تدريجيًا انخفض استخدامه بشكل كبير بسبب الخصائص التراكمية الراسخة.
عباد الشمس
كان هذا المؤشر من أوائل الكواشف المستخدمة في الوسائط الصلبة. عباد الشمس هو مزيج معقد من المركبات الطبيعية التي يتم الحصول عليها من أنواع معينة من الأشنات. يتم استخدامه ليس فقط كعامل تلوين ، ولكن أيضًا كوسيلة لتحديد الرقم الهيدروجيني للوسط. هذا هو أحد المؤشرات الأولى التي بدأ استخدامها من قبل الإنسان في الممارسة الكيميائية: يتم استخدامه في شكل محاليل مائية أو شرائح من ورق الترشيح المشرب به. عباد الشمس في الحالة الصلبة عبارة عن مسحوق غامق برائحة أمونيا خفيفة. عندما يذوب في الماء النقي ، يتحول لون المؤشر إلى اللون الأرجواني ، وعندما يتحول إلى اللون الأحمر. في وسط قلوي ، يتحول لون عباد الشمس إلى اللون الأزرق ، مما يجعل من الممكن استخدامه كمؤشر عالمي للتحديد العام لمؤشر المتوسط.
لا يمكن تحديد آلية وطبيعة التفاعل الذي يحدث عندما يتغير الأس الهيدروجيني في هياكل مكونات عباد الشمس بدقة ، حيث يمكن أن يشمل ما يصل إلى 15 مركبًا مختلفًا ، بعضهاقد تكون مكونات نشطة لا يمكن فصلها ، مما يعقد دراساتهم الفردية للخصائص الكيميائية والفيزيائية.
ورقة مؤشر عالمي
مع تطور العلم وظهور أوراق المؤشر ، أصبح إنشاء المؤشرات البيئية أبسط بكثير ، حيث لم يكن من الضروري الآن وجود كواشف سائلة جاهزة لأي بحث ميداني ، والذي يقوم به العلماء وعلماء الطب الشرعي لا يزال يستخدم بنجاح. لذلك ، تم استبدال الحلول بأوراق مؤشرات عالمية ، والتي ، نظرًا لطيف عملها الواسع ، ألغت تمامًا الحاجة إلى استخدام أي مؤشرات أخرى ذات قاعدة حمضية.
قد يختلف تكوين الشرائط المشبعة من مصنع لآخر ، لذلك قد تكون القائمة التقريبية للمكونات على النحو التالي:
- الفينول فثالين (0-3 ، 0 و 8 ، 2-11) ؛
- (di) الميثيل الأصفر (2، 9–4، 0) ؛
- الميثيل البرتقالي (3 ، 1-4 ، 4) ؛
- ميثيل أحمر (4 ، 2–6 ، 2) ؛
- أزرق بروموثيمول (6 ، 0-7 ، 8) ؛
- α ‒ نافثول فثالين (7، 3–8، 7) ؛
- أزرق ثيمول (8 ، 0-9 ، 6) ؛
- كريسولفثالين (8، 2–9، 8).
تحتوي العبوة بالضرورة على معايير مقياس الألوان التي تسمح لك بتحديد الرقم الهيدروجيني للوسط من 0 إلى 12 (حوالي 14) بدقة عدد صحيح واحد.
من بين أشياء أخرى ، يمكن استخدام هذه المركبات معًا في المحاليل المائية والكحولية المائية ، مما يجعل استخدام هذه الخلائط أمرًا مريحًا للغاية. ومع ذلك ، قد تكون بعض هذه المواد ضعيفة الذوبان في الماء ، لذلك فمن الضروريحدد مذيب عضوي عالمي.
نظرًا لخصائصها ، وجدت مؤشرات القاعدة الحمضية تطبيقها في العديد من مجالات العلوم ، وقد أتاح تنوعها إنشاء خلائط عالمية حساسة لمجموعة واسعة من مؤشرات الأس الهيدروجيني.
