Օրգանական նյութերի բազմազանության մեջ առանձնանում են հատուկ միացություններ, որոնք բնութագրվում են տարբեր միջավայրերում գունային փոփոխություններով։ Մինչև ժամանակակից էլեկտրոնային pH հաշվիչների հայտնվելը, ցուցիչները անփոխարինելի «գործիքներ» էին շրջակա միջավայրի թթու-բազային ցուցանիշները որոշելու համար և շարունակում են օգտագործվել լաբորատոր պրակտիկայում որպես օժանդակ նյութեր անալիտիկ քիմիայում, ինչպես նաև անհրաժեշտ սարքավորումների բացակայության դեպքում:.
Ինչի՞ համար են ցուցիչները
Սկզբում այս միացությունների՝ տարբեր միջավայրերում գույնը փոխելու հատկությունը լայնորեն օգտագործվում էր լուծույթում պարունակվող նյութերի թթու-բազային հատկությունները տեսողականորեն որոշելու համար, ինչը օգնեց որոշել ոչ միայն միջավայրի բնույթը, այլև նկարել եզրակացություն ստացված ռեակցիայի արտադրանքի մասին: Ցուցանիշային լուծույթները շարունակում են օգտագործվել լաբորատոր պրակտիկայում՝ որոշելու համար նյութերի կոնցենտրացիան տիտրման միջոցով և թույլ են տալիս սովորել, թե ինչպես օգտագործել իմպրովիզացված մեթոդներժամանակակից pH մետր:
Կան մի քանի տասնյակ նման նյութեր, որոնցից յուրաքանչյուրը զգայուն է բավականին նեղ տարածքի նկատմամբ. սովորաբար այն չի գերազանցում 3 միավորը տեղեկատվական սանդղակի վրա: Շնորհիվ քրոմոֆորների նման բազմազանության և միմյանց միջև նրանց ցածր ակտիվության՝ գիտնականներին հաջողվել է ստեղծել ունիվերսալ ցուցանիշներ, որոնք լայնորեն կիրառվում են լաբորատոր և արտադրական պայմաններում։
Ամենաշատ օգտագործվող pH ցուցանիշներ
Հատկանշական է, որ բացի նույնականացման հատկությունից, այս միացությունները լավ ներկելու հատկություն ունեն, ինչը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել տեքստիլ արդյունաբերության մեջ գործվածքներ ներկելու համար։ Քիմիայի մեջ գունային ցուցիչների մեծ քանակից ամենահայտնին և օգտագործվածն են մեթիլ նարնջը (մեթիլ նարնջը) և ֆենոլֆթալեինը։ Այլ քրոմոֆորների մեծ մասը ներկայումս օգտագործվում է միմյանց հետ խառնված կամ հատուկ սինթեզների և ռեակցիաների համար:
Մեթիլ նարինջ
Շատ ներկեր կոչվում են իրենց հիմնական գույների պատճառով չեզոք միջավայրում, ինչը ճիշտ է նաև այս քրոմոֆորի համար: Մեթիլ նարնջագույնը ազոներկ է, որն իր բաղադրության մեջ ունի խմբավորում՝ N=N, որը պատասխանատու է թթվային միջավայրում ցուցիչի գույնի կարմիրի, իսկ ալկալայինում՝ դեղինի անցնելու համար: Ազո միացություններն իրենք ուժեղ հիմքեր չեն, այնուամենայնիվ, էլեկտրոնների դոնոր խմբերի առկայությունը (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 և այլն) մեծացնում է ազոտի ատոմներից մեկի հիմնարարությունը,որն ընդունակ է դառնում կցել ջրածնի պրոտոնները դոնոր-ընդունիչ սկզբունքով։ Ուստի լուծույթում H+ իոնների կոնցենտրացիաները փոխելիս կարելի է նկատել թթու-բազային ցուցանիշի գույնի փոփոխություն։
։
Ավելին մեթիլ նարնջի պատրաստման մասին
Ստացեք մեթիլ նարնջը սուլֆանիլիկ թթվի դիազոտիզացման միջոցով C6H4(SO3H)NH2, որին հաջորդում է համադրություն դիմեթիլանիլինի հետ C6H5N(CH3)2. Սուլֆանիլաթթուն լուծվում է նատրիումի ալկալիի լուծույթում՝ ավելացնելով նատրիումի նիտրիտ NaNO 2, այնուհետև սառույցով սառչել, որպեսզի սինթեզն իրականացվի 0°C-ին հնարավորինս մոտ ջերմաստիճանում և ավելացվի աղաթթու HCl: Այնուհետեւ HCl-ում պատրաստվում է դիմեթիլանիլինի առանձին լուծույթ, որը սառչելիս լցնում են առաջին լուծույթի մեջ՝ ստանալով ներկ։ Այն հետագայում ալկալիզացվում է, և լուծույթից նստում են մուգ նարնջագույն բյուրեղները, որոնք մի քանի ժամ հետո զտվում և չորանում են ջրային բաղնիքում:
ֆենոլֆթալեին
Այս քրոմոֆորն իր անունը ստացել է իր սինթեզում ներգրավված երկու ռեակտիվների անունների ավելացումից: Ցուցանիշի գույնն աչքի է ընկնում ալկալային միջավայրում իր գույնի փոփոխությամբ՝ ազնվամորու (կարմիր-մանուշակագույն, ազնվամորու-կարմիր) երանգի ձեռքբերմամբ, որը դառնում է անգույն, երբ լուծույթը խիստ ալկալիացված է: Ֆենոլֆթալեինը կարող է ունենալ մի քանի ձև՝ կախված շրջակա միջավայրի pH-ից, իսկ խիստ թթվային միջավայրում այն ունի նարնջագույն գույն։
Այս քրոմոֆորն առաջանում է ֆենոլի և ֆտալային անհիդրիդի խտացումից՝ ցինկի քլորիդի առկայությամբ՝ ZnCl2 կամ խտացված ծծմբաթթվի H2: SO 4. Պինդ վիճակում ֆենոլֆթալեինի մոլեկուլները անգույն բյուրեղներ են։
Նախկինում ֆենոլֆթալեինը ակտիվորեն օգտագործվում էր լուծողական նյութերի ստեղծման համար, սակայն աստիճանաբար դրա օգտագործումը զգալիորեն կրճատվեց՝ շնորհիվ հաստատված կուտակային հատկությունների։
Լակմուս
Այս ցուցանիշը առաջին ռեագենտներից մեկն էր, որն օգտագործվում էր պինդ միջավայրի վրա: Լակմուսը բնական միացությունների բարդ խառնուրդ է, որը ստացվում է քարաքոսերի որոշ տեսակներից։ Այն օգտագործվում է ոչ միայն որպես ներկանյութ, այլև որպես միջավայրի pH-ի որոշման միջոց։ Սա առաջին ցուցիչներից է, որը սկսել է օգտագործել մարդը քիմիական պրակտիկայում. այն օգտագործվում է ջրային լուծույթների կամ դրանով ներծծված ֆիլտր թղթի շերտերի տեսքով։ Պինդ վիճակում լակմուսը մուգ փոշի է՝ թեթև ամոնիակի հոտով։ Մաքուր ջրի մեջ լուծվելիս ցուցիչի գույնը դառնում է մանուշակագույն, իսկ թթվայնացման դեպքում՝ կարմիր։ Ալկալային միջավայրում լակմուսը դառնում է կապույտ, ինչը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել որպես միջին ցուցանիշի ընդհանուր որոշման ունիվերսալ ցուցիչ։
Հնարավոր չէ ճշգրիտ որոշել ռեակցիայի մեխանիզմը և բնույթը, որը տեղի է ունենում լակմուսի բաղադրիչների կառուցվածքում pH-ի փոփոխության ժամանակ, քանի որ այն կարող է ներառել մինչև 15 տարբեր միացություններ, որոնցից մի քանիսը.դրանք կարող են լինել անբաժանելի ակտիվ բաղադրիչներ, ինչը բարդացնում է նրանց անհատական ուսումնասիրությունները քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների վերաբերյալ:
Ունիվերսալ ցուցիչ թուղթ
Գիտության զարգացման և ցուցիչ փաստաթղթերի հայտնվելով բնապահպանական ցուցիչների սահմանումը շատ ավելի պարզ դարձավ, քանի որ այժմ անհրաժեշտ չէր ունենալ պատրաստի հեղուկ ռեակտիվներ դաշտային որևէ հետազոտության համար, ինչը գիտնականներն ու դատաբժշկ. դեռ հաջողությամբ օգտագործվում է: Այսպիսով, լուծումները փոխարինվեցին ունիվերսալ ցուցիչ թերթերով, որոնք իրենց գործողության լայն սպեկտրի շնորհիվ գրեթե ամբողջությամբ վերացրեցին ցանկացած այլ թթու-բազային ցուցիչ օգտագործելու անհրաժեշտությունը։
Ներծծվող շերտերի բաղադրությունը կարող է տարբեր լինել արտադրողից արտադրող, ուստի բաղադրիչների մոտավոր ցանկը կարող է լինել հետևյալը.
- ֆենոլֆթալեին (0-3, 0 և 8, 2-11);
- (դի)մեթիլ դեղին (2, 9–4, 0);
- մեթիլ նարնջագույն (3, 1–4, 4);
- մեթիլ կարմիր (4, 2–6, 2);
- բրոմոտիմոլ կապույտ (6, 0-7, 8);
- α‒նաֆթոլֆթալեին (7, 3–8, 7);
- թիմոլ կապույտ (8, 0–9, 6);
- կրեզոլֆթալեին (8, 2–9, 8).
Փաթեթավորումն անպայման պարունակում է գունային մասշտաբի ստանդարտներ, որոնք թույլ են տալիս մեկ ամբողջ թվի ճշգրտությամբ որոշել միջավայրի pH-ը 0-ից 12-ը (մոտ 14):
Ի թիվս այլ բաների, այս միացությունները կարող են օգտագործվել միասին ջրային և ջրային-ալկոհոլային լուծույթներում, ինչը շատ հարմար է դարձնում նման խառնուրդների օգտագործումը։ Այնուամենայնիվ, այդ նյութերից որոշները կարող են վատ լուծվել ջրում, ուստի անհրաժեշտ էընտրեք ունիվերսալ օրգանական լուծիչ:
Իրենց հատկությունների շնորհիվ թթու-բազային ցուցիչները գտել են իրենց կիրառությունը գիտության շատ ոլորտներում, և դրանց բազմազանությունը հնարավորություն է տվել ստեղծել ունիվերսալ խառնուրդներ, որոնք զգայուն են pH-ի ցուցիչների լայն շրջանակի նկատմամբ:
