Индикатор (вещество)
Индика́тор (лат. indicator — указатель) — соединение, обнаруживающее наличие химической реакции или изменений в исследуемой среде.[1] Например, изменение концентрации какого-либо вещества или компонента в растворе при титровании. Индикаторы позволяют быстро определить pH и другие параметры[2]. Информация от вещества-индикатора может получаться как визуально (или другими органами чувств человека), так и с помощью физических методов измерения[3]:9. Вещества-индикаторы могут применяться как самостоятельно, так и на носителях (реактивные индикаторные бумаги, индикаторные трубки)[4].
История открытия
[править | править код]Кислотно-основные индикаторы применяются для установления конца реакции между кислотами и основаниями, или других реакций, если в них участвуют ионы Н+, а также для колориметрического определения рН водных растворов. Причина изменения цвета индикатора в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп.
Вероятно, самым древним кислотно-основным индикатором является лакмус. Лакмус был известен уже в Древнем Египте и Древнем Риме. Лакмус (от гол. lakmoes) — красящее вещество, добываемое из некоторых видов лишайников. Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь. Его основными компонентами являются: азолитмин (C9H10NO5) и эритролитмин (С13H22O6). Лакмус в древности использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем рецепт его приготовления был утерян. В 1640 ботаники описали гелиотроп (Heliotropium Turnesole) — душистое растение с тёмно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной — синим.
В 1667 году знаменитый химик и физик Роберт Бойль предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника — лакмуса, а также отварами фиалок и васильков, и таким образом положил начало применению индикаторной (лакмусовой) бумаги.
Применение индикаторов
[править | править код]Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких или газообразных сред, следить за изменением их состава, или за протеканием химической реакции. Индикаторы, удовлетворяющие ряду требований (высокое светопоглощение индикатора; контрастный переход окраски; узкая область перехода окраски), применяются для фиксирования конца титрования[5].
Широко используются кислотно-основные индикаторы, разбавленные растворы которых обладают способностью заметно изменять цвет, в зависимости от кислотности раствора[6]. Причина изменения цвета — изменения в строении молекул индикатора в кислой и щелочной среде, что приводит к изменению спектра поглощения раствора.
Для определения состава газовых сред используют индикаторные бумажки и индикаторные трубки.
Структура молекул и цвет индикаторов
[править | править код]Трифенилметановые красители-индикаторы
[править | править код]
Трифенилметановые красители широко используются в качестве индикаторов. В зависимости от типа заместителей изменения структуры молекулы приводят к широкой гамме цветных соединений, большинство из которых могут служить химическими индикаторами.
Производные азобензола
[править | править код]
.
Виды индикаторов
[править | править код]- Кислотно-основные индикаторы
- Редокс-индикаторы, Ох- и Red-формы которых имеют различный цвет
- Металлоиндикаторы
- Адсорбционные индикаторы
Распространённые кислотно-основные индикаторы
[править | править код]| Индикатор | Окраска/кислая форма | Окраска/щелочная форма | Интервалы pH |
|---|---|---|---|
| Ализариновый жёлтый | жёлтый | фиолетовый | 10,1—12,1 |
| Тимолфталеин | бесцветный | синий | 9,4—10,6 |
| Фенолфталеин | бесцветный | малиновый | 8,2—10,0 |
| Крезоловый красный | жёлтый | тёмно-красный | 7,0—8,8 |
| Нейтральный красный | красный | коричневый | 6,8—8,0 |
| Феноловый красный | жёлтый | красный | 6,8—8,0 |
| Бромтимоловый синий | жёлтый | синий | 6,0—7,6 |
| Лакмус (азолитмин) | красный | синий | 5,0—8,0 |
| Метиловый красный | красный | жёлтый | 4,4—6,2 |
| Метиловый оранжевый | красный | жёлтый | 3,0—4,4 |
| Бромфеноловый синий | красный | синий | 3,0—4,6 |
| Тропеолин 00… | - | жёлтый | 1,4—3,2 |
Металлоиндикаторы
[править | править код]Окислительно-восстановительные индикаторы
[править | править код]Окислительно-восстановительные индикаторы изменяют цвет в зависимости от присутствия в растворе окислителей или восстановителей. Дифениламин бесцветен в восстановленной форме, но имеет фиолетовый цвет в окисленном состоянии. Метиленовый синий (синька) также бесцветен в восстановленной форме и имеет синий цвет в окисленном состоянии.
Некоторые ярко окрашенные вещества сами могут служить индикатором. Например, при перманганатометрическом определении железа(II)
10FeSO4 + 2KMnO4+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
добавляемый в ходе титрования раствор перманганата обесцвечивается, пока не будут окислены все ионы Fe2+, имевшиеся в исследуемом растворе. Точка эквивалентности определяется по розовой окраске раствора, из-за возникшего избытка перманганат-анионов.
Хингидрон также является окислительно-восстановительным индикатором. это смесь хинона и гидрохинона.
Адсорбционные индикаторы
[править | править код]Термоиндикаторы
[править | править код]Термоиндикатор — вещество, которое при определенной температуре изменяет свой внешний вид (яркость свечения, цвет, форму).[7]. В качестве термоиндикатора можно использовать бумагу, смоченную хлоридом кобальта(II). При нагревании кристаллогидрат теряет связанную воду и меняет последовательно цвет с розового через красный, фиолетовый и синий на бесцветный.
Химические индикаторы влажности
[править | править код]См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ БСЭ-Индикатор, 1972.
- ↑ БСЭ-Индикаторы-химические, 1972.
- ↑ Бишоп Э. (ред.) Индикаторы. Том 1. —М.: Мир, 1976.
- ↑ Индикаторы // Химическая энциклопедия. Том 2. Даф-Мед. —М.: Советская энциклопедия, 1990.
- ↑ Основы аналитической химии, 2004.
- ↑ Индикатор // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. II. — ISBN 9965-9746-3-2. (CC BY-SA 3.0)
- ↑ Термоиндикатор // Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990.
Литература
[править | править код]
- Основы аналитической химии / под ред. Ю. А. Золотова. — 3-е , перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2004. — Т. 2. — 503 с. — (Классический университетский учебник).
- Индикатор / Р. А. Попов. // Ива — Италики. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 10).
- Индикаторы химические / В. В. Краснощёков. // Ива — Италики. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 10).
- Harris, Daniel C. Exploring chemical analysis : [англ.]. — 3rd. — New York : W.H. Freeman, 2005. — ISBN 0-7167-0571-0.
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |
