Entre la variedad de sustancias orgánicas, existen compuestos especiales que se caracterizan por cambios de color en diferentes ambientes. Antes de la llegada de los medidores de pH electrónicos modernos, los indicadores eran "herramientas" indispensables para determinar los indicadores ácido-base del medio ambiente, y continúan utilizándose en la práctica de laboratorio como sustancias auxiliares en química analítica, y también en ausencia del equipo necesario..
¿Para qué sirven los indicadores?
Inicialmente, la propiedad de estos compuestos de cambiar de color en varios medios se utilizó ampliamente para determinar visualmente las propiedades ácido-base de las sustancias en solución, lo que ayudó a determinar no solo la naturaleza del medio, sino también a dibujar una conclusión sobre los productos de reacción resultantes. Las soluciones indicadoras continúan usándose en la práctica de laboratorio para determinar la concentración de sustancias por titulación y le permiten aprender a usar métodos improvisados por f alta demedidores de pH modernos.
Hay varias docenas de tales sustancias, cada una de las cuales es sensible a un área bastante estrecha: por lo general, no supera los 3 puntos en la escala de información. Gracias a tal variedad de cromóforos y su baja actividad entre ellos, los científicos lograron crear indicadores universales que se usan ampliamente en condiciones de laboratorio y producción.
Indicadores de pH más utilizados
Es de destacar que además de la propiedad de identificación, estos compuestos tienen una buena capacidad de teñido, lo que les permite ser utilizados para teñir tejidos en la industria textil. De la gran cantidad de indicadores de color en química, los más famosos y utilizados son el naranja de metilo (metil naranja) y la fenolftaleína. La mayoría de los demás cromóforos se usan actualmente mezclados entre sí o para síntesis y reacciones específicas.
Naranja de metilo
Muchas tinturas se nombran por sus colores primarios en un ambiente neutral, lo que también es cierto para este cromóforo. El naranja de metilo es un colorante azo que tiene una agrupación - N=N - en su composición, que es responsable de la transición del color del indicador a rojo en un ambiente ácido y a amarillo en uno alcalino. Los compuestos azo en sí mismos no son bases fuertes, sin embargo, la presencia de grupos donantes de electrones (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 y otros) aumenta la basicidad de uno de los átomos de nitrógeno,que se vuelve capaz de unir protones de hidrógeno de acuerdo con el principio donante-aceptor. Por lo tanto, al cambiar las concentraciones de iones H+ en la solución, se puede observar un cambio en el color del indicador ácido-base.
Más información sobre cómo hacer naranja de metilo
Obtener naranja de metilo por reacción con diazotización de ácido sulfanílico C6H4(SO3H)NH2 seguido de una combinación con dimetilanilina C6H5N(CH3)2. El ácido sulfanílico se disuelve en una solución alcalina de sodio añadiendo nitrito de sodio NaNO 2, y luego se enfría con hielo para realizar la síntesis a temperaturas lo más cercanas posible a 0°C y se le agrega ácido clorhídrico HCl. A continuación, se prepara una solución separada de dimetilanilina en HCl, que se vierte en la primera solución cuando se enfría, obteniendo un colorante. Se vuelve a alcalinizar y de la solución precipitan cristales de color naranja oscuro que, después de varias horas, se filtran y se secan en un baño de agua.
Fenolftaleína
Este cromóforo obtuvo su nombre de la suma de los nombres de los dos reactivos involucrados en su síntesis. El color del indicador se destaca por su cambio de color en medio alcalino con la adquisición de una tonalidad frambuesa (rojo-violeta, rojo frambuesa), que se vuelve incolora cuando la solución está fuertemente alcalinizada. La fenolftaleína puede tomar varias formas dependiendo del pH del ambiente, y en ambientes fuertemente ácidos tiene un color naranja.
Este cromóforo se produce por condensación de fenol y anhídrido ftálico en presencia de cloruro de zinc ZnCl2 o ácido sulfúrico concentrado H2 SO 4. En estado sólido, las moléculas de fenolftaleína son cristales incoloros.
Anteriormente, la fenolftaleína se usaba activamente en la creación de laxantes, pero gradualmente su uso se redujo significativamente debido a las propiedades acumulativas establecidas.
Tornasol
Este indicador fue uno de los primeros reactivos utilizados en medios sólidos. El tornasol es una mezcla compleja de compuestos naturales que se obtiene de ciertos tipos de líquenes. Se utiliza no solo como agente colorante, sino también como medio para determinar el pH del medio. Este es uno de los primeros indicadores que comenzó a ser utilizado por el hombre en la práctica química: se utiliza en forma de soluciones acuosas o tiras de papel filtro impregnadas con él. El tornasol en estado sólido es un polvo oscuro con un ligero olor a amoníaco. Cuando se disuelve en agua pura, el color del indicador se vuelve púrpura y cuando se acidifica, se vuelve rojo. En un medio alcalino, el tornasol se vuelve azul, lo que permite usarlo como indicador universal para la determinación general del indicador medio.
No es posible establecer con precisión el mecanismo y la naturaleza de la reacción que ocurre cuando cambia el pH en las estructuras de los componentes del tornasol, ya que puede incluir hasta 15 compuestos diferentes, algunos de los cualespueden ser ingredientes activos inseparables, lo que complica sus estudios individuales de propiedades químicas y físicas.
Papel indicador universal
Con el desarrollo de la ciencia y la llegada de los papeles indicadores, el establecimiento de indicadores ambientales se ha vuelto mucho más simple, ya que ahora no era necesario tener reactivos líquidos preparados para ninguna investigación de campo, que los científicos y los científicos forenses Todavía uso con éxito. Así, las soluciones fueron sustituidas por papeles indicadores universales que, por su amplio espectro de acción, eliminaron casi por completo la necesidad de utilizar cualquier otro indicador ácido-base.
La composición de las tiras impregnadas puede variar de un fabricante a otro, por lo que una lista aproximada de ingredientes puede ser la siguiente:
- fenoltaleína (0-3, 0 y 8, 2-11);
- (di)metil amarillo (2, 9–4, 0);
- naranja de metilo (3, 1–4, 4);
- rojo de metilo (4, 2–6, 2);
- azul de bromotimol (6, 0–7, 8);
- α‒naftolftaleína (7, 3–8, 7);
- azul de timol (8, 0–9, 6);
- cresolftaleína (8, 2–9, 8).
El empaque necesariamente contiene estándares de escala de colores que le permiten determinar el pH del medio de 0 a 12 (alrededor de 14) con una precisión de un número entero.
Entre otras cosas, estos compuestos se pueden usar juntos en soluciones acuosas y de agua y alcohol, lo que hace que el uso de tales mezclas sea muy conveniente. Sin embargo, algunas de estas sustancias pueden ser poco solubles en agua, por lo que es necesarioseleccione disolvente orgánico universal.
Debido a sus propiedades, los indicadores ácido-base han encontrado su aplicación en muchos campos de la ciencia y su diversidad ha hecho posible crear mezclas universales que son sensibles a una amplia gama de indicadores de pH.
