Kati ya aina mbalimbali za dutu za kikaboni, kuna misombo maalum ambayo ina sifa ya mabadiliko ya rangi katika mazingira tofauti. Kabla ya ujio wa mita za kisasa za elektroniki za pH, viashiria vilikuwa "zana" muhimu kwa kuamua viashiria vya asidi-msingi wa mazingira, na kuendelea kutumika katika mazoezi ya maabara kama vitu vya msaidizi katika kemia ya uchambuzi, na pia kwa kukosekana kwa vifaa muhimu..
Viashiria vya nini?
Hapo awali, mali ya misombo hii ya kubadilisha rangi katika vyombo vya habari mbalimbali ilitumiwa sana kuibua mali ya asidi-msingi ya dutu katika suluhisho, ambayo ilisaidia kuamua sio tu asili ya kati, lakini pia kuchora. hitimisho kuhusu matokeo ya bidhaa za mmenyuko. Suluhisho za viashiria zinaendelea kutumika katika mazoezi ya maabara kuamua mkusanyiko wa dutu kwa titration na hukuruhusu kujifunza jinsi ya kutumia njia zilizoboreshwa kwa kukosamita za pH za kisasa.
Kuna dazeni kadhaa za dutu kama hizi, ambazo kila moja ni nyeti kwa eneo nyembamba: kwa kawaida haizidi pointi 3 kwenye kipimo cha taarifa. Shukrani kwa aina mbalimbali za chromophore na shughuli zao za chini kati yao wenyewe, wanasayansi waliweza kuunda viashiria vya ulimwengu ambavyo hutumiwa sana katika hali ya maabara na uzalishaji.
Viashiria vya pH vilivyotumika zaidi
Ni vyema kutambua kwamba pamoja na sifa ya utambulisho, misombo hii ina uwezo mzuri wa kupaka rangi, ambayo inaruhusu kutumika kwa vitambaa vya rangi katika sekta ya nguo. Ya idadi kubwa ya viashiria vya rangi katika kemia, maarufu zaidi na kutumika ni methyl machungwa (methyl machungwa) na phenolphthalein. Kromofori nyingine nyingi kwa sasa zinatumika zikiwa zimechanganywa zenyewe, au kwa usanisi na miitikio mahususi.
Methyl machungwa
Rangi nyingi hupewa majina kwa rangi zao msingi katika mazingira yasiyo na rangi, jambo ambalo pia ni kweli kwa kromosomu hii. Methyl machungwa ni rangi ya azo iliyo na kikundi - N=N - katika muundo wake, ambayo inawajibika kwa ubadilishaji wa rangi ya kiashiria kuwa nyekundu katika mazingira ya tindikali, na kuwa ya manjano katika alkali. Michanganyiko ya Azo yenyewe si misingi imara, hata hivyo, kuwepo kwa vikundi vya wafadhili wa elektroni (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 na wengine) huongeza msingi wa mojawapo ya atomi za nitrojeni,ambayo inakuwa na uwezo wa kuambatanisha protoni za hidrojeni kulingana na kanuni ya mpokeaji wa wafadhili. Kwa hivyo, wakati wa kubadilisha viwango vya H+ ioni kwenye suluhisho, mabadiliko katika rangi ya kiashirio cha msingi wa asidi yanaweza kuzingatiwa.
Zaidi juu ya kutengeneza methyl machungwa
Pata methyl orange kwa kuguswa na diazotization ya sulfanilic acid C6H4(SO3H)NH2 ikifuatiwa na mchanganyiko wa dimethylaniline C6H5N(CH3)2. Asidi ya sulfaniki huyeyushwa katika myeyusho wa alkali ya sodiamu kwa kuongeza nitriti sodiamu NaNO 2, na kisha kupozwa kwa barafu ili kutekeleza usanisi katika halijoto karibu iwezekanavyo hadi 0°C na asidi hidrokloriki HCl huongezwa. Ifuatayo, suluhisho tofauti ya dimethylaniline katika HCl imeandaliwa, ambayo hutiwa ndani ya suluhisho la kwanza wakati kilichopozwa, kupata rangi. Hutiwa alkali zaidi, na fuwele za rangi ya chungwa iliyokolea hutoka kwenye myeyusho huo, ambao, baada ya saa kadhaa, huchujwa na kukaushwa katika umwagaji wa maji.
Phenolphthaleini
Chromophore hii ilipata jina lake kutokana na kuongezwa kwa majina ya vitendanishi viwili vilivyohusika katika usanisi wake. Rangi ya kiashiria inajulikana kwa mabadiliko yake ya rangi katika kati ya alkali na upatikanaji wa raspberry (nyekundu-violet, raspberry-nyekundu) hue, ambayo inakuwa haina rangi wakati ufumbuzi ni alkali sana. Phenolphthaleini inaweza kuchukua aina kadhaa kulingana na pH ya mazingira, na katika mazingira yenye asidi nyingi ina rangi ya chungwa.
Chromophore hii hutengenezwa kwa kuganda kwa phenoli na anhidridi ya phthali ikiwa kuna kloridi ya zinki ZnCl2 au asidi ya sulfuriki iliyokolea H2 SO 4. Katika hali dhabiti, molekuli za phenolphthaleini ni fuwele zisizo na rangi.
Hapo awali, phenolphthalein ilitumika kikamilifu katika uundaji wa laxatives, lakini hatua kwa hatua matumizi yake yalipungua kwa kiasi kikubwa kutokana na sifa za mkusanyiko zilizoanzishwa.
Litmus
Kiashiria hiki kilikuwa mojawapo ya vitendanishi vya kwanza kutumika kwenye media dhabiti. Litmus ni mchanganyiko tata wa misombo ya asili ambayo hupatikana kutoka kwa aina fulani za lichens. Haitumiwi tu kama wakala wa kuchorea, lakini pia kama njia ya kuamua pH ya kati. Hii ni moja ya viashiria vya kwanza ambavyo vilianza kutumiwa na mwanadamu katika mazoezi ya kemikali: hutumiwa kwa njia ya ufumbuzi wa maji au vipande vya karatasi ya chujio iliyoingizwa nayo. Litmus katika hali imara ni poda ya giza na harufu kidogo ya amonia. Wakati kufutwa katika maji safi, rangi ya kiashiria inakuwa zambarau, na wakati acidified, inageuka nyekundu. Katika hali ya alkali, litmus hubadilika kuwa bluu, ambayo hufanya iwezekane kuitumia kama kiashirio cha ulimwengu kwa uamuzi wa jumla wa kiashirio cha kati.
Haiwezekani kubainisha kwa usahihi utaratibu na asili ya mmenyuko unaotokea wakati pH inabadilika katika miundo ya vijenzi vya litmus, kwani inaweza kujumuisha hadi misombo 15 tofauti, ambayo baadhi yake.zinaweza kuwa viambato amilifu visivyoweza kutenganishwa, jambo ambalo linatatiza masomo yao binafsi ya sifa za kemikali na kimwili.
Karatasi ya kiashirio cha jumla
Pamoja na maendeleo ya sayansi na ujio wa karatasi za viashiria, uanzishwaji wa viashiria vya mazingira umekuwa rahisi zaidi, kwani sasa haikuwa lazima kuwa na vitendanishi vya kioevu vilivyotengenezwa tayari kwa utafiti wowote wa uwanja, ambao wanasayansi na wanasayansi wa mahakama. bado inatumika kwa mafanikio. Kwa hivyo, suluhu zilibadilishwa na karatasi za viashiria vya ulimwengu wote, ambazo, kwa sababu ya wigo mpana wa hatua, karibu ziliondoa kabisa hitaji la kutumia viashirio vingine vyovyote vya msingi wa asidi.
Muundo wa vipande vilivyotungwa mimba vinaweza kutofautiana kutoka kwa mtengenezaji hadi mtengenezaji, kwa hivyo orodha ya takriban ya viungo inaweza kuwa kama ifuatavyo:
- phenolphthaleini (0-3, 0 na 8, 2-11);
- (di) methyl njano (2, 9–4, 0);
- methyl chungwa (3, 1–4, 4);
- methyl nyekundu (4, 2–6, 2);
- bromothymol bluu (6, 0–7, 8);
- α‒naphtholphthaleini (7, 3–8, 7);
- thymol bluu (8, 0–9, 6);
- cresolphthaleini (8, 2–9, 8).
Kifurushi lazima kiwe na viwango vya mizani ya rangi vinavyokuruhusu kubainisha pH ya wastani kutoka 0 hadi 12 (takriban 14) kwa usahihi wa nambari moja kamili.
Miongoni mwa mambo mengine, misombo hii inaweza kutumika pamoja katika miyeyusho ya maji na maji-pombe, ambayo hurahisisha matumizi ya michanganyiko kama hiyo. Hata hivyo, baadhi ya vitu hivi vinaweza kuwa na mumunyifu duni katika maji, kwa hiyo ni muhimuchagua kutengenezea kikaboni kwa wote.
Kutokana na sifa zake, viashirio vya msingi wa asidi vimepata matumizi yake katika nyanja nyingi za sayansi, na utofauti wake umewezesha kuunda michanganyiko ya ulimwengu ambayo ni nyeti kwa anuwai ya viashirio vya pH.
