Індикатори- органічні сполуки, здатні змінювати колір розчину при зміні кислотності (pH). Індикатори широко використовують у титруванні в аналітичній хімії та біохімії. Їх перевагою є дешевизна, швидкість та наочність дослідження.
Індикатори зазвичай використовують, додаючи кілька крапель водного чи спиртового розчину, або трохи порошку до проби досліджуваного розчину. Так, при титруванні, аліквоту досліджуваного розчину додають індикатор, і спостерігають за змінами кольору в точці еквівалентності.

Інтервали переходу кольору індикаторів

На малюнку наведено орієнтовні дані існування різних кольорових форм індикаторів у водних розчинах.
Докладніші відомості (кілька переходів, чисельне значення рН) див. у наступному розділі.

Таблиця значень рН переходу найпоширеніших індикаторів

Наведено поширені в лабораторній практиці кислотно-основні індикатори в порядку зростання значень pH, що викликають зміну забарвлення. Римські цифри у квадратних дужках відповідають номеру переходу забарвлення (для індикаторів із кількома точками переходу).

Вважають, що колір однієї форми індикатора помітний, якщо її концентрація удесятеро перевищує концентрацію ін. форми, тобто. якщо відношення / = / K ln дорівнює 0,1 або 10. Зміна кольору індикатора відзначається в ділянці рН = рК lп b 1, який зв. інтервалом переходу індикатора. Зміна наиб. Виразно, коли = і К ln = [Н 3 Про] +, тобто. при рН = рК ln. Значення рН, при якому зазвичай закінчується титрування , зв. показником титрування рот. Індикатори для титрування підбирають таким чином, щоб інтервал переходу забарвлення включав значення рН, яке повинен мати розчин у точці еквівалентності. Часто це рН не збігається з рТ використовуваного індикатора, що призводить до т. зв. індикаторної помилки. Якщо в к. т. т. залишається надлишок невідтитрованої слабкої основи або к-ти, помилка зв. соотв. основний чи кислотної. Чутливість індикатора - концентрація (в моль/л) іона, що визначається (в даному випадку Н + або ВІН - ) У точці наиб. різкого переходу фарбування. Розрізняють: чутливі до до-там індикатори з інтервалом переходу в області лужних значень рН (напр., фенолфталеїн, тимолфталеїн); чутливі до основ індикатори з інтервалом переходу в кислій області (як у диметилового жовтого, метилового помаранчевого та ін); нейтральні індикатори, інтервал переходу яких брало знаходиться бл. рН 7 (нейтральний червоний, феноловий червоний та ін).І індикатори бувають з однією або двома забарвленими формами; такі індикатори зв. соотв. одноколірними та двоколірними. наиб. чітке зміна забарвлення спостерігалося б у тих індикаторів, кислотна і основна форми яких пофарбовані в доповнить. кольори. Проте таких індикаторів немає. Тому, додаючи барвник, змінюють відповідним чином забарвлення обох форм. Так, у метилового червоного перехід від червоного до жовтого відбувається в інтервалі 2 одиниць рН, а якщо до розчину додати метиленовий синій, то перехід забарвлення від червоно-фіолетового до зеленого спостерігається різко і чітко при рН 5,3. Подібного ефекту можна домогтися, якщо використовувати суміш двох індикаторів, кольори яких брало доповнюють ін. друга. Такі індикатори зв. змішаними (табл. 2).


Суміші індикаторів, які безперервно змінюють свій колір у всій області значень рН від 1 до 14, зв. універсальними. Їх використовують для наближення. оцінки рН розчинів. На зміну забарвлення індикатора впливають його концентрації. Для двоколірних індикаторів що вище концентрація , тим зміна забарвлення менш різко, т.к. Спектри поглинання обох форм накладаються один на одного більшою мірою і стає важче визначити зміну забарвлення. Зазвичай використовують те саме мінімальне (неск. крапель р-ра) у індикатора. Інтервал переходу багатьох індикаторів залежить від т-ри. Так, метиловий помаранчевий змінює своє забарвлення при кімнатній т-рі в інтервалі рН 3,4-4,4, а при 100 ° С в інтервалі рН 2,5-3,3. Це з зміною іонного добутку води . Присутні в розчині колоїдні частинки адсорбують індикатори, що призводить до повної зміни його кольору. Для виключення помилки у присутності. позитивно заряджених колоїдних частинок слід застосовувати індикатори-основи, а в присутності. негативно заряджених – індикатори-кислоти. При титруванні у звичайних умовах необхідно враховувати вплив розчиненого СО 2 особливо при використанні індикаторів з рК ln > 4 (напр., метилового помаранчевого , метилового червоного, фенолфталеїну). Іноді 2 попередньо видаляють кип'ятінням або титрують розчин без контакту з атмосферою . Вплив сторонніх нейтральних електролітів (сольовий ефект) проявляється у зміщенні рівноваги індикаторів. У разі індикаторів-кислот інтервал переходу зміщується в більш кислу область, а у разі індикаторів-підстав - більш лужну. Залежно від природи розчинника змінюються забарвлення індикаторів, їх рК ln і чутливість. Так, метиловий червоний у воді дає перехід забарвлення при більш високих значеннях активності іонів Н + ніж бромфеноловий синій, а в етиленгліколевому розчині навпаки. У водно-метанольних та водно-етанольних розчинах зміна порівняно з водним середовищем незначна. У спиртовому середовищі індикатори-кислоти більш чутливі до іонів Н+, ніж індикатори-основи. Хоча при титруванні в неврдних середовищах зазвичай к. т. т. встановлюють потенціометрично за допомогою скляного індикаторного електрода використовують також кислотно-основні індикатори (табл. 3). Найчастіше для титрування слабких основ застосовують метиловий червоний у діоксані або кристалічний фіолетовий у безводній СН 3 СООН; при титруванні слабких к-т – тимоловий синій у ДМФА. Поведінка індикаторів у неводному та водному середовищах аналогічна. Напр., для слабкої к-ти HIn в р-рителі SН можна записати рівновагу: HIn + SH D In - + SH 2 +. Механізм дії індикаторів такий самий, як і у воді, тільки в неводних середовищах користуються відповідними шкалами кислотності (рН р, рА; див. Кислотно-основне титрування). Як кислотно-основні індикатори використовують також люмінесцентні індикатори, що змінюють колір і інтенсивність флуоресценції в залежності від рН і дозволяють титрувати сильно забарвлені і каламутні розчини.

Для титрування слабких к-т застосовуються т зв. індикатори помутніння в-ва, що утворюють оборотні колоїдні системи, що коагулюють у дуже вузькому інтервалі рН (напр., ізонітроацетил-n-амінобензол дає каламут при рН 10,7-11,0). Як кислотно-основні індикатори можна використовувати комплекси металів з металохромними індикаторами (див. нижче); ці комплекси, руйнуючись, змінюють забарвлення розчину у вузькому інтервалі рН. Для визначення орг. к-т та основ у воді у присутності. незмішується з нею р-телегля застосовують т. зв. амфііндикатори, які є солі індикаторів-кислот (напр., тропеоліну 00) з разл. орг. основами (напр., алкалоїдами). Ці індикатори добре раств. в орг. р-телегля, погано у воді; відрізняються високою чутливістю. Адсорбційні індикатори в-ва, здатні адсорбуватися на пов-сті осаду і змінювати при цьому забарвлення або інтенсивність люмінесценції. Ці індикатори, як правило, оборотні і використовуються в осадовому титруванні. осаду, після чого адсорбується індикатор. Велика група індикаторів барвники (табл. 4), що адсорбуються пов-стю осаду з утворенням солей з іонами, що містяться в осаді.


Напр., р-р еозину рожевого кольору, який не змінюється при додаванні AgNO 3 . Але при титруванні розчином КВr випадаючий осад адсорбує іони Ag +, які приєднують до себе аніони еозину. Осад при цьому стає червоно-фіолетовим. У т. т., коли відтитровані всі іони Ag + , забарвлення осаду зникає і р-р стає знову рожевим. Неорг. адсорбц. індикатори утворюють з іонами титранту кольоровий осад або комплекс (як, напр., що застосовуються як індикатори іони СrО 4- та SCN - в аргентометрії). Як адсорбц. індикаторів застосовуються також деякі кислотно-основні, окисл.-відновить. та комплексонометрич. індикатори, св-ва до-рих (константи кислотної дисоціації, окисл.-відновить. потенціали та константи стійкості комплексів з катіонами металів) в адсорбір. стані залежать від природи та концентрації іонів на пов-сті осаду. Окислить.-відновить. індикатори - в-ва, здатні змінювати забарвлення залежно від окисл.-відновить. потенціалу розчину. Застосовують для встановлення к. т. т. окисл.-відновить. титрування та для колориметрич. визначення окисл.-відновить. потенціалу (переважно в біології). Такими індикаторами служать, як правило, в-ва, які самі піддаються окисленню або відновленню, причому окислена (In Oх) і відновлена ​​(In Red) форми мають різні забарвлення. Для оборотних окисл.-відновить. індикаторів можна записати: In Oх + ne D In Red, де п-число електронів. При потенціалі Е відношення концентрацій обох форм індикатора визначається рівнянням Нернста :
,
де E ln - реальний окисл.-відновить. потенціал індикатора, що залежить від складу р-ра. Інтервал переходу забарвлення практично спостерігається при зміні відношення/від 0,1 до 10, що при 25 °С відповідає D E (В) = E ln b (0,059/n). Потенціал, що відповідає найрізкішій зміні кольору, дорівнює E ln . При виборі індикатора враховують гол. обр. значення E ln, коеф. молярного погашення обох форм індикатора та потенціал розчину в точці еквівалентності. При титруванні сильними окислювачами (К 2 Сr 2 Про 7 , КМnО 4 та ін) застосовують індикатори, що мають порівняно високі E ln , напр., дифеніламін та його похідні; при титруванні сильними відновниками [солями Ti(III), V(II) тощо] застосовують індикатори з відносно низькими E ln , напр., сафранін , метиленовий блакитний (табл. 5).


Деякі в-ва змінюють своє забарвлення незворотно, напр., при окисленні руйнуються з утворенням бесцв. продуктів, як індиго під дією гіпохлоритів або нафтоловий синьо-чорний під дією іонів ВrО 3 . Комплексонометричні індикатори - в-ва, що утворюють з іонами металів (М) пофарбовані комплекси, що за кольором відрізняються від самих індикаторів. Застосовуються для встановлення к. т. т. в комплексонометрії. Стійкість комплексів металів з індикаторами (In) менша, ніж відповідних комплексонатів, тому в к. т. т. комплексони витісняють індикатори з комплексів із металами. У момент зміни забарвлення в точці еквівалентності = і, отже, рМ = - lg K Mln де рМ = - lg [M] зв. точкою переходу індикатора, Mln - константа стійкості комплексу металу з індикатором. Помилка при титруванні пов'язана з тим, що деяка кількість

ІНДИКАТОРИ(Від латів. Indicator - покажчик) - речовини, що дозволяють стежити за складом середовища або за протіканням хімічної реакції. Одні з найпоширеніших – кислотно-основні індикатори, які змінюють колір, залежно від кислотності розчину. Відбувається це тому, що в кислому та лужному середовищі молекули індикатора мають різну будову. Прикладом може бути поширений індикатор фенолфталеїн, який раніше використовували також як проносний засіб під назвою пурген. У кислому середовищі ця сполука знаходиться у вигляді недисоційованих молекул і розчин безбарвний, а в лужній – у вигляді однозарядних аніонів, і розчин має малиновий колір ( см. ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ. ЕЛЕКТРОЛІТИ). Однак у сильнолужному середовищі фенолфталеїн знову знебарвлюється! Відбувається це через утворення ще однієї безбарвної форми індикатора у вигляді тризарядного аніону. Нарешті, у середовищі концентрованої сірчаної кислоти знову з'являється червоне забарвлення, хоч і не таке інтенсивне. Її винуватець – катіон фенолфталеїну. Цей маловідомий факт може призвести до помилки щодо реакції середовища.

Кислотно-лужні індикатори дуже різноманітні; багато хто з них легко доступний і тому відомий не одне століття. Це відвари або екстракти пофарбованих квітів, ягід та плодів. Так, відвар ірису, братків, тюльпанів, чорниці, ожини, малини, чорної смородини, червоної капусти, буряків та інших рослин стає червоним у кислому середовищі та зелено-блакитним – у лужному. Це легко помітити, якщо помити каструлю із залишками борщу мильною (тобто лужною) водою. За допомогою кислого розчину (оцет) та лужного (питна, а краще – пральна сода) можна також зробити написи на пелюстках різних кольорів червоного чи синього кольору.

Звичайний чай теж індикатор. Якщо в склянку з міцним чаєм капнути лимонний сік або розчинити кілька кристаликів лимонної кислоти, то чай одразу стане світлішим. Якщо ж розчинити у чаї питну соду, розчин потемніє (пити такий чай, звісно, ​​годі було). Чай з квіток («каркаде») дає набагато яскравіші кольори.

Ймовірно, найстаріший кислотно-основний індикатор – лакмус. Ще в 1640 році ботаніки описали геліотроп (Heliotropium Turnesole) – запашна рослина з темно-ліловими квітками, з якої було виділено барвник. Цей барвник, поряд із соком фіалок, став широко застосовуватися хіміками як індикатор, який у кислому середовищі був червоним, а в лужному – синім. Про це можна прочитати у працях знаменитого фізика та хіміка XVII століття Роберта Бойля. Спочатку за допомогою нового індикатора досліджували мінеральні води, а приблизно з 1670 його почали використовувати в хімічних дослідах. «Щойно вношу трохи малу кількість кислоти, – писав у 1694 французький хімік П'єр Поме про „турнесоля», – він стає червоним, тому якщо хтось хоче дізнатися, чи міститься в чомусь кислота, його можна використовувати». У 1704 німецький учений М.Валентин назвав цю фарбу лакмусом; А саме, тільки по-грецьки.

На жаль, майже всі природні індикатори мають серйозний недолік: їх відвари досить швидко псуються - скисають або пліснявіють (стійкіші спиртові розчини). Інший недолік – дуже широкий інтервал зміни кольору. При цьому важко або неможливо відрізнити, наприклад, нейтральне середовище від слабокислого або слаболужного від сильнолужного. Тому в хімічних лабораторіях використовують синтетичні індикатори, які різко змінюють свій колір у досить вузьких межах рН. Таких індикаторів відомо безліч, і кожен з них має свою сферу застосування. Наприклад, метиловий фіолетовий змінює забарвлення від жовтого до зеленого в інтервалі рН 0,13 - 0,5; метиловий помаранчевий – від червоної (рН< 3,1) до оранжево-желтой (рН 4); бромтимоловый синий – от желтой (рН < 6,0) до сине-фиолетовой (рН 7,0); фенолфталеин – от бесцветной (рН < 8,2) до малиновой (рН 10); тринитробензол – от бесцветной (pH < 12,2) до оранжевой (рН 14,0).

У лабораторіях нерідко використовуються універсальні індикатори – суміш кількох індивідуальних індикаторів, підібраних так, що їхній розчин почергово змінює забарвлення, проходячи всі кольори веселки при зміні кислотності розчину в широкому діапазоні рН (наприклад, від 1 до 11). Розчином універсального індикатора часто просочують смужки паперу, які дозволяють швидко (хоч і з не дуже високою точністю) визначити рН аналізованого розчину, порівнюючи забарвлення смужки змоченої розчином з еталонною колірною шкалою.

Крім кислотно-основних, застосовують інші типи індикаторів. Так, окислювально-відновні індикатори змінюють свій колір залежно від того, чи є в розчині окислювач або відновник. Наприклад, окислена форма дифеніламіну фіолетова, а відновлена ​​безбарвна. Деякі окислювачі можуть служити індикатором. Наприклад, при аналізі сполук заліза(II) у ході реакції

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 ? 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

розчин перманганату, що додається, знебарвлюється, поки в розчині присутні іони Fe 2+ . Як тільки з'явиться найменший надлишок перманганату, розчин набуває рожевого забарвлення. За кількістю витраченого перманганату легко розрахувати вміст заліза у розчині. Аналогічно у численних аналізах з використанням методу йодометрії індикатором є сам йод; для підвищення чутливості аналізу використовують крохмаль, який дозволяє виявляти найменший надлишок йоду.

Широкого поширення набули комплесонометричні індикатори - речовини, що утворюють з іонами металів (багато з яких безбарвні) пофарбовані комплексні сполуки. Прикладом може бути еріохром чорний Т; розчин цієї складної органічної сполуки має синій колір, а у присутності іонів магнію, кальцію та деяких інших утворюються комплекси, забарвлені в інтенсивний винно-червоний колір. Аналіз ведуть так: до розчину, що містить аналізовані катіони та індикатор, додають по краплях сильніший, в порівнянні з індикатором, комплексоутворювач, найчастіше – трилон Б. Як тільки трилон повністю зв'яже всі катіони металів, відбудеться чіткий перехід від червоного кольору до синього. За кількістю доданого трилону легко обчислити вміст катіонів металу у розчині.

Відомі та інші види індикаторів. Наприклад, деякі речовини адсорбуються на поверхні осаду, змінюючи його забарвлення; такі індикатори називаються адсорбційними. При титруванні каламутних чи забарвлених розчинів, у яких практично неможливо помітити зміну забарвлення звичайних кислотно-основних індикаторів, використовують флуоресцентні індикатори. Вони світяться (флуоресціюють) різним кольором залежно від рН розчину. Наприклад, флуоресценція акридину змінюється від зеленої при рН = 4,5 до синьої при рН = 5,5; при цьому важливо, що світло індикатора не залежить від прозорості і власного забарвлення розчину.

Ілля Леєнсон

Існують різні методи визначення концентрації (точніше активності) іонів водню (і відповідно концентрації гідроксид-іонів). Один із найпростіших (колориметричний) заснований на використанні кислотно-основні індикатори. Як такі індикатори можуть служити багато органічних кислот і підстав, які змінюють своє забарвлення в деякому вузькому інтервалі значень рН.

Індикатори є слабкими кислотами або основами, які в недисоційованій та в дисоційованій (іонній) формах мають різне забарвлення.

приклад.

1.Фенолфталеїн являє собою кислоту, яка в молекулярній формі (HJnd) при рН8,1 безбарвна. Аніони фенолфталеїну (Jnd-) при рН9,6 мають червоно-фіолетове забарвлення:

H Jnd  H + + Jnd -

Безбарвний  червоно-фіолетовий

рН8,1 рН9,6

При зменшенні концентрації іонів Н+ та збільшенні концентрації іонівOH - молекулярна форма фенолфталеїну переходить в аніонну через відрив від молекул іона водню та зв'язування його з гідроксид-іоном у воду. Тому при рН9,6 розчин у присутності фенолфталеїну набуває червоно-фіолетове забарвлення. Навпаки, в кислотних розчинах при рН8,1 рівновага зміщується у бік молекулярної форми індикатора, що не має забарвлення.

2.Метиловий помаранчевий є слабкою основою JndOH , яке в молекулярній формі при рН 4,4 має жовтий колір. Катіони Jnd + при рН3,0 фарбують розчин у червоний колір:

JndOH  Jnd + + OH -

жовтий  червоний

рН4,4 рН3,0

Кислотною формою індикатора називають форму, яка переважає в кислотних розчинах, а основний формою - ту, що існує в основних (лужних) розчинах. У певному проміжку значень рН у розчині може одночасно перебувати в рівновазі деяка кількість обох форм індикатора, внаслідок чого виникає перехідне забарвлення індикатора, - це інтервал рН переходу забарвлення індикатора, або просто Інтервал переходу індикатора.

У табл.1 показані інтервали переходу деяких індикаторів, що часто використовуються.

Таблиця 1

Кислотно-основні індикатори

Для швидкого визначення рН зручно також користуватися розчином універсального індикатора, що є сумішшю різних індикаторів і має великий інтервал переходу (значення рН від 1 до 10). На основі універсального індикатора промисловістю випускаються спеціальні паперові стрічки для визначення рН розчинів шляхом порівняння зі спеціальною шкалою зміни їх забарвлення під дією випробуваного розчину.

У колориметричному методі для точного визначення рН застосовуються стандартні буферні розчини, значення водневого показника яких точно відоме і постійно.

Буферними розчинами називаються суміші слабких кислот або основ із їх солями. Такі суміші зберігають певне значення рН як при розведенні, так і при додаванні невеликих кількостей сильних кислот або лугів.

Речовини, що змінюють забарвлення при зміні реакції середовища, – індикатори – найчастіше складні органічні сполуки – слабкі кислоти чи слабкі підстави. Схематично склад індикаторів можна виразити формулами НInd або IndOH, де Ind – складний органічний аніон або катіон індикатора.

Практично індикатори застосовували давно, але першу спробу пояснення їх дії було зроблено 1894 року Оствальдом, створивши так звану іонну теорію. Відповідно до цієї теорії, недисоційовані молекули індикатора та його Ind-іони мають у розчині різне забарвлення, і забарвлення розчину змінюється залежно від положення рівноваги дисоціації індикатора. Наприклад, фенолфталеїн (кислотний індикатор) має молекули безбарвні, а аніони малинові; метилоранж (основний індикатор) – жовті молекули та червоні катіони.

фенолфталеїн метилоранж

HIndH + + Ind – IndOH
Ind + + OH –

безцв. малинів. жовтий. червоний.

Зміна відповідно до принципу Ле-Шательє призводить до усунення рівноваги вправо або вліво.

Згідно з хромофорною теорією (Ганч), що з'явилася пізніше, зміна забарвлення індикаторів пов'язана з оборотним перегрупуванням атомів у молекулі органічної сполуки. Таке оборотне перегрупування в органічній хімії називається таутомерією. Якщо результаті таутомерного зміни будови в молекулі органічного сполуки з'являються особливі угруповання, звані хромофорами, то органічна речовина набуває забарвлення. Хромофорами називаються групи атомів, які містять один або кілька кратних зв'язків, що викликають вибіркове поглинання електромагнітних коливань в УФ області. У ролі хромофорних груп можуть виступати угруповання атомів і зв'язків, як −N=N− , =С=S , −N=О, хіноїдні структури тощо.

Коли таутомірне перетворення веде до зміни будови хромофора – забарвлення змінюється; якщо після перегрупування молекула містить більше хромофора – забарвлення зникне.

Сучасні уявлення ґрунтуються на іонно-хромофорній теорії, згідно з якою зміна забарвлення індикаторів зумовлена ​​переходом з іонної форми в молекулярну, і навпаки, що супроводжується зміною структури індикаторів. Таким чином, той самий індикатор може існувати у двох формах з різною будовою молекул, причому ці форми можуть переходити одна в одну, і в розчині між ними встановлюється рівновага.

Як приклад можна розглянути структурні зміни в молекулах типових кислотно-основних індикаторів – фенолфталеїну та метилового помаранчевого під дією розчинів лугів та кислот (при різних значеннях рН).

Реакція, внаслідок якої завдяки таутомерній перебудові структури молекули фенолфталеїну в ній виникає хромофорне угруповання, що зумовлює появу забарвлення, протікає згідно з наступним рівнянням:

безбарвний безбарвний безбарвний

малиновий

Індикатори як слабкі електроліти мають малі величини констант дисоціації. Наприклад, К д фенолфталеїну дорівнює 2∙10 -10 і в нейтральних середовищах він перебуває переважно у вигляді своїх молекул внаслідок дуже малої концентрації іонів, чому і залишається безбарвним. При додаванні лугу Н + -іони фенолфталеїну зв'язуються, «стягуються» з ОН - -іонами лугу, утворюючи молекули води, і положення рівноваги дисоціації індикатора зміщується вправо - у бік збільшення концентрації Ind - -іонів. У лужному середовищі утворюється двонатрієва сіль, що має хіноїдну будову, що викликає забарвлення індикатора. Усунення рівноваги між таутомерними формами відбувається поступово. Тому колір індикатора змінюється не відразу, а переходячи через змішане забарвлення до кольору аніонів. При додаванні до цього ж розчину кислоти одночасно з нейтралізацією лугу – при достатній концентрації Н + -іонів – положення рівноваги дисоціації індикатора зміщується вліво, у бік моляризації, розчин знову знебарвлюється.

Аналогічно відбувається зміна забарвлення метилоранжу: нейтральні молекули метилоранжу надають розчину жовтого кольору, який у результаті протонування переходить у червоний, що відповідає хіноїдній структурі. Цей перехід спостерігається в інтервалі рН 4.4–3.1:

жовтий червоний

Таким чином, фарбування індикаторів залежить від рН-середовища. Інтенсивність забарвлення таких індикаторів досить велика і добре помітна навіть при введенні невеликої кількості індикатора, не здатного суттєво вплинути на розчин рН.

Розчин, що містить індикатор, постійно змінює своє забарвлення при зміні рН. Людське око, однак, не дуже чутливе до таких змін. Діапазон, у якому спостерігається зміна забарвлення індикатора, визначається фізіологічними межами сприйняття кольору людським оком. При нормальному зорі очей здатний розрізнити присутність одного забарвлення в суміші її з іншим забарвленням тільки за наявності як мінімум деякої граничної щільності першого забарвлення: зміна забарвлення індикатора сприймається тільки в тій ділянці, де є 5-10-кратний надлишок однієї форми по відношенню до іншої. Розглядаючи як приклад HInd і характеризуючи стан рівноваги

HInd
H + + Ind –

відповідною константою

,

можна написати, що індикатор виявляє своє чисто кислотне забарвлення, зазвичай уловлювану спостерігачем, при

,

а чисто лужне забарвлення при

Усередині інтервалу, який визначається цими величинами, проявляється змішане забарвлення індикатора.

Таким чином, око спостерігача розрізняє зміну забарвлення лише за зміни реакції середовища в інтервалі близько 2-х одиниць рН. Наприклад, у фенолфталеїну цей інтервал рН від 8,2 до 10,5: при рН=8,2 очей спостерігає початок появи рожевого забарвлення, яке все посилюється до значення рН=10,5, а при рН=10,5 посилення червоного забарвлення вже непомітно. Цей інтервал значень рН, у якому око розрізняє зміну забарвлення індикатора, називають інтервалом переходу забарвлення індикатора. Для метилового помаранчевого К Д = 1,65 · 10 -4 і рК = 3,8. Це означає, що з рН = 3,8 нейтральна і дисоційовані форми перебувають у рівновазі приблизно рівних концентраціях.

Зазначений діапазон рН величиною приблизно в 2 одиниці для різних індикаторів не припадає на ту саму область шкали рН, так як його положення залежить від конкретного значення константи дисоціації кожного індикатора: чим сильніша кислота HInd , тим у більш кислій області знаходиться інтервал переходу індикатора . У табл. 18 наведені інтервали переходу та кольору найбільш поширених кислотно-основних індикаторів.

Для більш точного визначення значення рН розчинів використовують складну суміш кількох індикаторів, нанесену на фільтрувальний папір (так званий "Універсальний індикатор Кольтгоффа"). Смужку індикаторного паперу вмочують у досліджуваний розчин, кладуть на білу підкладку, що не промокає, і швидко порівнюють забарвлення смужки з еталонною шкалою для pH.

Таблиця 18

Інтервали переходу та фарбування в різних середовищах

найбільш поширених кислотно-основних індикаторів