Сообщение индикаторы в химии

Обновлено: 04.07.2024

Индика́тор (лат. indicator – указатель ) — соединение, позволяющее визуализировать изменение концентрации какого-либо вещества или компонента, например, в растворе при титровании, или быстро определить pH, еН и др. параметры. Существуют также химические индикаторы для самых различных специальных целей, например, для определения дозы облучения.

Содержание

Применение индикаторов

Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких или газообразных сред, следить за изменением их состава, или за протеканием химической реакции.

Широко используются кислотно-основные индикаторы, разбавленные растворы которых обладают способностью заметно изменять цвет, в зависимости от кислотности раствора. 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

Трифенилметановые красители-индикаторы

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.

Название \ Положение	2"	2	3	4	5	2'	3'	4'	5'
Бромтимоловый синий	SO₃ −	Me	Br	OH	MeEt	Me	Br	OH	MeEt
Бромфеноловый синий	SO₃ −	H	Br	OH	Br	H	Br	OH	Br
Бромкрезоловый зелёный	SO₃ −	Me	Br	OH	Br	Me	Br	OH	Br
Крезоловый красный	SO₃ −	H	Me	OH	H	H	Me	OH	H
Фенолфталеин	CO₂ −	H	H	OH	H	H	H	OH	H
Тимолфталеин	CO₂ −	Me	H	OH	MeEt	Me	H	OH	MeEt
Малахитовый зелёный	H	H	H	NMe₂	H	H	H	NMe₂	H

Производные азобензола

Виды индикаторов

Распространённые кислотно-основные индикаторы

Индикатор	Окраска/кислая форма	Окраска/щелочная форма	Интервалы pH
Ализариновый желтый	желтый	фиолетовый	10,1 - 12,1
Тимолфталеин	бесцветный	синий	9,4 - 10,6
Фенолфталеин	бесцветный	красный	8,2 - 10,0
Крезоловый красный	желтый	тёмно-красный	7,0 - 8,8
Нейтральный красный	красный	коричневый	6,8 - 8,0
Феноловый красный	желтый	красный	6,8 - 8,0
Бромтимоловый синий	желтый	синий	6,0 - 7,6
Лакмус (азолитмин)	красный	синий	5,0 - 8,0
Метиловый красный	красный	желтый	4,4 - 6,2
Метиловый оранжевый	розовый, желтый	желтый	3,0 - 4,4
Бромфеноловый синий	красный	синий	3,0 - 4,6
Тропеолин 00.	-	желтый	1,4 - 3,2

Металлоиндикаторы

Редокс-индикаторы

Редокс- или 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. Некоторые ярко окрашенные вещества сами могут служить индикатором. Например, при перманганатометрическом определении железа(II)

добавляемый в процессе титрования раствор перманганата обесцвечивается, пока не будут окислены все ионы Fe 2+ , 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

Термоиндикаторы

Химические индикаторы влажности

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Химические индикаторы" в других словарях:

Химические реактивы — (реагенты химические) химические препараты, предназначенные для химического анализа научно исследовательских, различных лабораторных работ. В большинстве случаев химические реактивы представляют собой индивидуальные вещества; однако к… … Википедия

ИНДИКАТОРЫ ХИМИЧЕСКИЕ — ИНДИКАТОРЫ ХИМИЧЕСКИЕ, вещества, используемые для определения водородного показателя pH или установления конечной точки титрования по изменению окраски химического индикатора. Наиболее известные индикаторы химические лакмус, фенолфталеин,… … Современная энциклопедия

ИНДИКАТОРЫ ХИМИЧЕСКИЕ — органические и неорганические вещества, используемые для определения водородного показателя pH или установления конечной точки титрования (обычно по изменению окраски). Различают кислотно основные (напр., фенолфталеин, лакмус), окислительно… … Большой Энциклопедический словарь

ИНДИКАТОРЫ — (1) технические средства отображения информации о количественном и (или) качественном значении параметров технологического процесса либо состояния контролируемой системы (объекта) наблюдения или управления в виде, наиболее удобном для восприятия… … Большая политехническая энциклопедия

Индикаторы химические — вещества, введение которых в анализируемый раствор позволяет установить конец химической реакции или концентрацию водородных ионов по легко заметному признаку. И. х. используют главным образом в титриметрическом анализе (См.… … Большая советская энциклопедия

индикаторы химические — органические и неорганические вещества, используемые для определения водородного показателя рН или установления конечной точки титрования (обычно по изменению окраски). Различают кислотно основные (например, фенолфталеин, лакмус), окислительно… … Энциклопедический словарь

Индикаторы кислотно-основные — рН индикаторы, используемые для установления точки эквивалентности в нейтрализации методах (См. Нейтрализации методы); см. Индикаторы химические … Большая советская энциклопедия

Индикаторы металлохромные — металл индикаторы, используемые для установления точки эквивалентности при комплексонометрическом титровании; см. Индикаторы химические, Комплексонометрия … Большая советская энциклопедия

Индикаторы химические — Индикатор соединение, позволяющее визуализировать изменение концентрации какого либо компонента в растворе (часто при титровании) или быстро определить рН, еН и др. параметры. Виды индикаторов Кислотно основные индикаторы Редокс индикаторы, Ох… … Википедия

Индикаторы химические — этим именем называются такие вещества, которые, будучи введены в круг исследуемых химических превращений, образованием окрашенных соединений различных оттенков или выделением характерных осадков показывают на существование в данной среде или… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

А химический индикатор Это вещество, которое выполняет функцию сигнализации, обычно изменением цвета, о том, что в растворах, в которых оно присутствует, произошли изменения. Это связано с тем, что другое вещество в окружающей среде достигает критической концентрации.

Химические индикаторы - это слабые кислоты или основания, которые используются в очень низких концентрациях; и поэтому они не мешают реакциям, в которых они присутствуют. Обычно это органические соединения сложной формулы, лучше всего представленные как HIn.

Есть несколько типов химических индикаторов в зависимости от реакций, в которых они участвуют. Различают кислотно-основные (pH), окислительно-восстановительные реакции (окислительно-восстановительные), мутность, осаждение, влажность и др. Индикаторы pH - самые многочисленные и, пожалуй, самые известные.

Эти химические индикаторы pH могут быть искусственными или естественными. Искусственные - творения человека; например, метиловый апельсин (верхнее изображение). Между тем, натуральные содержатся в овощах; например, слизь (лакмус) или сок красной или пурпурной капусты.

Этот последний индикатор, индикатор пурпурной капусты, можно считать универсальным индикатором, так как его цвет варьируется от pH 0, 1 до 13.

Для чего нужны химические индикаторы?

Индикаторы имеют два основных применения:

-Оценка таких параметров, как pH, влажность, окислительно-восстановительный потенциал, растворимость и т. Д.

-Определение конечных точек степеней независимо от того, какого они типа.

Типы химических индикаторов

Кислотно-щелочной индикатор

Цвет индикатора меняется в зависимости от концентрации H₃ИЛИ + или из ОН – раствора; или, скорее, изменение pH среды. Кислотно-основные индикаторы - соли слабых кислот или оснований. Эти индикаторы являются конечной точкой, то есть pH, при котором цвет индикатора изменяется.

Процесс ионизации кислотно-основного химического индикатора можно описать следующим образом.

HIn (цвет 1) ⇌ In – (цвет 2) + H₃ИЛИ +

Увеличивая концентрацию H₃ИЛИ + (кислота) реакция ориентирована влево и преобладает кислотная форма HIn. А если концентрация H₃ИЛИ + уменьшается, реакция направлена вправо и преобладает основная форма В – . Таким образом, цвета 1 и 2 появляются для HIn и In. – соответственно.

Однако есть индикаторы, которые имеют более двух цветов.

Природные кислотно-основные показатели

Они содержатся в листьях, цветках, плодах и стеблях многих видов растений. В пример можно привести гортензию, у которой цветки синие, если ее посадить в кислую почву, богатую алюминием. Но в щелочных почвах его цветки от розового до фиолетового цвета.

Индикаторы окислительно-восстановительных реакций (редокс)

Окислительно-восстановительные реакции генерируют потенциалы окисления и восстановления, которые могут вызывать изменения определенных химических показателей. Например: 1-10-фенантролин железа - это высокочувствительный химический индикатор.

1-10-фенантролин железа меняет цвет с красного на бледно-голубой, когда потенциал окисления находится в диапазоне от 1,04 до 1,08 вольт. Метиленовый синий в восстановленном состоянии имеет синий цвет; в окисленном состоянии он бесцветен. 2,2'-биперидин изменяется с синего на красный с электродным потенциалом 0,97 вольт.

Показатели адсорбции (осаждения)

Флуоресцеин - это химический индикатор, который используется для обеспечения завершения процесса связывания ионов серебра и хлорида при осаждении хлорида серебра.

Впоследствии к осадку хлорида серебра прилипает дополнительное количество серебра и флуоресцеина, изменяя его цвет с желто-зеленого на красный. Это указывает на завершение образования осадка хлорида серебра.

Металлохромные или комплексометрические индикаторы

Это химические индикаторы, которые меняют цвет в присутствии определенных ионов и могут вернуться к своему первоначальному цвету после удаления ионов. Эти индикаторы используются для определения того, когда все ионы металлов хелатированы или секвестрированы, обычно с помощью ЭДТА.

Для определенных ионов существует специфика металлохромных индикаторов. Например: кальцеин специфичен для кальция. Гематоксилин специфичен для меди. А дитизон специфичен для цинка и свинца.

Химические индикаторы с люминесцентной способностью

Люминол (5-амино-2,3-дигидрофталазин-1,4-дион) - химическое соединение, которое в присутствии окислителя излучает синий свет. Люминол используется в судебной практике для определения наличия крови, хотя это не очевидно, поскольку люминол вступает в реакцию с железом, присутствующим в гемоглобине.

Индикаторы химической влажности

Силикагель - это химическое вещество, которое обладает большой способностью поглощать воду и используется для сохранения сухости лекарств, некоторых продуктов и т. Д. Силикагель используется в небольших мешочках, которые идут в комплекте с сушеными продуктами.

Чтобы влагопоглотитель мог выполнять свою функцию, он снабжен химическим индикатором влажности, например метиловым фиолетовым. Этот индикатор имеет оранжевый цвет в сухом состоянии и фиолетовый во влажном состоянии.

Химические показатели стерилизации

Это химические соединения, которые сопровождают материалы, подвергнутые стерилизации в автоклаве. Есть несколько видов. Некоторые из них представляют собой твердые вещества, плавящиеся от тепла, а другие - вещества, меняющие цвет в результате процесса стерилизации.

Эти показатели позволяют быть уверенными в том, что материал прошел весь процесс стерилизации.

Примеры химических индикаторов

Основная кислота

Несколько кислотных индикаторов будут перечислены ниже вместе с диапазонами pH, в которых они меняют цвет:

-Метиловый желтый 2,9 - 4,0

-Бромфенол синий 3,0 - 4,6

-Конго красный 3.0 - 5.0

-Метиловый оранжевый 3,1 - 4,4

-Бромкрезоловый зеленый 3,8 - 5,4

-Метиловый фиолетовый 10 B 0,0 - 2,0

-Красный фенол 6,4 - 8,0

-Нейтральный красный 6,8 - 8,0

Фенолфталеин (первое изменение) 0,0 - 8,3 (бесцветный)

(Второе изменение) 8,3 - 10,0 (фиолетовый)

(Третье изменение) 12,0 - 13,0 (бесцветный)

Природная кислотная основа

Пигмент антоцианов, который действует как кислотно-щелочной индикатор, содержится в лепестках различных красных цветов, включая герани, на стеблях, таких как ревень и т. Д.

Куркума, специя, используемая в восточной кухне, желтая в кислых условиях и коричневая в щелочных.

Лакмус

Лакмус - это кислотно-щелочной индикатор, который использовали средневековые алхимики. Это натуральный индикатор, состоящий из смеси красителей, извлеченных из различных лишайников.

Лакмус красный при кислом pH и синий при щелочном pH со шкалой изменения цвета от 4,5 до 8,3.

Перманганат калия

Перманганат калия выполняет двойную функцию: он действует как окислитель и как химический индикатор окислительно-восстановительного потенциала. В восстановленном состоянии он имеет бледно-розовый цвет, а в окисленном состоянии - темно-фиолетовый.

Индикатор (от латинского indicator — указатель) — это прибор, устройство, информационная система, вещество или объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим легко интерпретируемым способом. Мы будем рассматривать только химические индикаторы.

Химические индикаторы - это вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Они бывают природного и химического происхождения. Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакции или концентрации водородных ионов по легко заметному признаку.Химические индикаторы делят обычно на несколько групп.

В школе используются самые распространенные кислотно – основные индикаторы. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Это растворимые органические соединения, которые меняют свой цвет в зависимости от концентрации ионов водорода Н + (рН среды). Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикаторов имеют разное строение. Примером может служить общеизвестный индикатор фенолфталеин. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул и раствор бесцветен, а в щелочной среде – в виде ионов и раствор имеет малиновый цвет. Такие индикаторы резко изменяют свой цвет в достаточно узких границах рН.

Универсальные индикаторы – это смеси нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН.

pH - водородный показатель. Это понятие ввёл датский химик Сёренсен для точной числовой характеристики среды раствора и предложил математическое выражение для его определения:

Характер среды имеет большое значение в химических и биологических процессах. В зависимости от типа среды эти процессы могут протекать с различными скоростями и в разных направлениях. Поэтому во многих случаях важно как можно более точно определять среду раствора. При рН = 7 – среда нейтральная, при рН 7 – щелочная. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.

Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус. Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь.Это порошок черного цвета, растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Его основными компонентами являются: азолитмин (C₉H₁₀NO₅) и эритролитмин (С₁₃H₂₂O₆).

Окраска лакмуса в различных средах изменяется следующим образом:

Кислота	Щёлочь	Нейтральная среда
красный	синий	фиолетовый

ФенолфталеинС₂₀Н₁₄О₄ (продается в аптеке под названием "пурген") - белый мелкокристаллический порошок, растворим в 95% спирте, но практически не растворим в воде. Применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен.

Кислота	Щёлочь	Нейтральная среда
бесцветный	малиновый	бесцветный

Метиловый оранжевый, C₁₄H₁₄N₃O₃SNa, - кристаллический порошок оранжевого цвета, умеренно растворим в воде, нерастворим в органических растворителях. Метилоранж действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

Кислота	Щёлочь	Нейтральная среда
розовый	жёлтый	оранжевый

В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство – зеленка). В сильнокислой среде его окраска желтая, а в сильнощелочной среде раствор обесцвечивается.

Помимо кислотно-основных известны и другие типы индикаторов:адсорбционные, комплексонометрические,флуоресцентные, изотопные, окислительно-восстановительные и прочие.

ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В своей жизни мы встречаемся с различными веществами, которые нас окружают. В этом году мы начали изучать интересный предмет - химию. Сколько же в мире веществ? Какие они? Зачем они нам нужны и какую пользу приносят?

Я решила выяснить как можно больше об этих удивительных веществах, и можно ли в качестве индикаторов использовать те природные материалы, которые есть дома.

Актуальность темы: сегодня большой интерес вызывают свойства растений и возможности применения их в химии, биологии и медицине.

Цель работы: изучить природные индикаторы и как их мы можем использовать в повседневной жизни.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить материал об индикаторах как химических веществах.

Изучить природные индикаторы.

Выяснить, как можно применять знания о природных индикаторах в повседневной жизни.

Для достижения поставленных задач я изучила литературу в библиотеке и кабинете химии, использовала материалы с сайтов Интернета, а так же использовала методы наблюдения, эксперимента, сравнения, анализа.

Моя работа состоит из трех глав. В первой главе я рассмотрела многообразии индикаторов и их химическую природу. Во второй, - какие растения являются индикаторами и их роль в природе и жизни человека. В третьей главе моё практическое исследование.

1.Химические индикаторы

1.1 История открытия индикаторов

Индикаторы (от лат.Indicator –указатель) – вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции[2]. На сегодняшний день в химии известно большое количество различных индикаторов как химических, так и природных. К химическим индикаторам относятся кислотно-основные, универсальные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, флуоресцентные, комплексонометрические и другие [6].

Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Следовательно, пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования кислотности других растворов. Общее название таких растительных пигментов флавоноиды. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

Самый используемый в химии растительный кислотно-основной индикатор – лакмус. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолетовой краски-заменителя дорогостоящего пурпура. Использование пигментов для определения среды раствора впервые научно применено Робертом Бойлем (1627 – 1691)[3]. 1663 год, в лаборатории, как обычно, кипела напряженная работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с великолепными темно–фиолетовыми фиалками. В это время Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищенный красотой и ароматом фиалок, ученый, захватив с собой букетик, направился в лабораторию. Его лаборант Уильям сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту, и, чтобы помочь Уильяму налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем он взял со стола букетик и отправился в кабинет. Здесь Бойль заметил, что фиалки слегка дымятся от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, Бойль опустил их в стакан с водой. Через некоторое время он бросил взгляд на стакан с фиалками, и случилось чудо: темно-фиолетовые фиалки стали красными. Естественно, Бойль, как истинный ученый, не мог пройти мимо такого случая и начал исследования. Он обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Ученый подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить немного к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет[6.2]. Бойль начал готовить настои из целебных трав, древесной коры, корней растений. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из определенного лишайника. Кислоты изменяли его цвет на красный, а щелочи – на синий. Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить ее[3]. Так была создана первая лакмусовая бумажка, которая теперь имеется в любой химической лаборатории. Таким образом, было открыто одно из первых веществ, которые Бойль уже тогда назвал индикаторами.

1.2. Разновидности индикаторов

Химический энциклопедический словарь среди индикаторов выделяет: адсорбционные, изотопные, кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексонометрические, люминесцентные индикаторы.

Моя работа посвящена кислотно-основным индикаторам. С развитием химии росло число кислотно-щелочных индикаторов. Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в науку в 1871 году немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877году [7.3].

Читайте также: