ИНДИКАТОРЫ PH: ТИПЫ ИНДИКАТОРОВ И КАК ОНИ РАБОТАЮТ - ХИМИЯ - 2024

Индикаторы pH имеют решающее значение для определения количества pH в конкретной среде. Говоря о концепции pH, он представляет собой концентрацию ионов гидроксония (H ₃ O ⁺ ), которые присутствуют в водном растворе.

Точно так же он измеряется по отрицательной логарифмической шкале от 0 до 14, где растворы с pH ниже 7 считаются кислыми, с pH выше 7 - основными, а с pH, равным 7, считаются нейтральными растворами. Этот параметр выражается следующим образом с помощью уравнения Хендерсона-Хассельбаха: pH = pKa + log ₁₀ (/).

В приведенном выше выражении pKa представляет собой отрицательный логарифм константы диссоциации кислоты, а молярные концентрации и представляют собой концентрации слабой кислоты и ее конъюгированного основания, соответственно. Знание pH позволяет изучать качество воды и продуктов питания и иметь возможность поддерживать повторяемость разработанного химического продукта.

Типы

Есть три основных типа индикаторов pH: кислотно-щелочные жидкие индикаторы, работающие в определенном диапазоне pH; бумага и другие индикаторные материалы, меняющие цвет при добавлении жидкого или газообразного образца на его поверхность; и цифровые pH-метры, которые измеряют электрическую разность потенциалов между двумя электродами.

Индикаторы жидкости

Жидкие индикаторы - это слабые органические кислоты или основания, которые имеют разный цвет в зависимости от их кислотной или основной формы. Они работают в ограниченном диапазоне, изменяя цвет по достижении этого диапазона и останавливая изменение цвета, когда достигается максимальный уровень диапазона.

Для работы их следует использовать только в растворах, в которых наблюдается изменение цвета (предпочтительно бесцветный).

Существует большое количество жидких индикаторов разных цветов и диапазонов pH, включая крезоловый красный (от красного до желтого в диапазоне от 0,2 до 1,8), метиловый красный (от красного до желтого в диапазоне от 4 до 4). , От 2 до 6,2), бромкрезолового зеленого (от розового до синего / зеленого от 4,2 до 5,2) и фенолфталеина (от бесцветного до розового в диапазоне от 8,0 до 10,0).

Эти индикаторы популярны при получении ученых степеней по аналитической химии, хотя для точного выполнения этой практики необходимо иметь определенный уровень подготовки.

Индикаторы

Есть несколько типов бумаги, которые используются для измерения pH, но самая известная из них - лакмусовая бумага, которую делают из порошка, полученного из лишайников.

Лакмусовая бумага используется, чтобы узнать, является ли жидкий или газообразный раствор кислотным или щелочным (без знания его точного pH или его оценки), и он представлен в двух представлениях: синем и красном.

Синяя лакмусовая бумага становится красной в кислых условиях, а красная лакмусовая бумага становится синей в щелочных или щелочных условиях и может быть переработана для обратного тестирования, когда бумага уже изменила цвет.

Известные ограничения бумаги - такие как ее неспособность предложить точное или расчетное значение pH и способность менять цвет на другие цвета при взаимодействии с определенными соединениями - привели к тому, что ее заменили жидкостными индикаторами и / или измерителями pH.

рН-метры

PH-метры были созданы из-за необходимости лабораторных аналитиков получить точные значения этого параметра, что было невозможно с бумажными или жидкостными индикаторами.

Они основаны на измерении разности электрических потенциалов между pH электрода и электрода сравнения.

Работа этих pH-метров более подробно описывается в следующем разделе, но в целом эти индикаторы считаются наиболее точными, поскольку они обеспечивают точное число (с точностью до 0,01 единиц pH) параметра и подсчет с чувствительностью и скоростью, превосходящими два других метода.

Кроме того, они также могут измерять другие характеристики, такие как растворенные твердые вещества, электропроводность и температуру раствора.

Единственным недостатком этого типа pH-метра является то, что они являются деликатным оборудованием и, помимо первоначальной калибровки, которая должна выполняться инструменталистом или экспертом по оборудованию, их также необходимо регулярно чистить, чтобы на электродах не накапливался материал.

Как они работают?

Индикаторы жидкости

Жидкие индикаторы меняют цвет из-за протонирования или депротонирования в своей структуре (в зависимости от основной или кислотной природы индикатора), которая основана на равновесии реакции, а именно: HIn + H ₂ O ↔ H ₃ O ⁺ + В ^-

То есть, после добавления индикатора в раствор, если равновесие этой среды начинает стремиться в противоположном направлении из-за увеличения или уменьшения иона гидроксония (опять же, в зависимости от природы индикатора), он изменит цвет до тех пор, пока, наконец, нахождение нового неизменного цвета.

Индикаторы

Индикаторная бумага, в частности лакмусовая бумажка, должна контактировать с раствором, который необходимо незаметно проанализировать для точного измерения.

То есть в жидком растворе его не следует вводить в него полностью, а следует капнуть им или ненадолго прикоснуться к образцу вещества.

В случае газообразного раствора газ должен проходить по поверхности бумаги, чтобы позволить ей вступить в контакт и изменить цвет.

рН-метры

Как указывалось ранее, pH-метры работают за счет разницы электрических потенциалов между pH-электродом и электродом сравнения.

Измеритель pH измеряет напряжение, которое существует между двумя электродами в растворе, и отображает результат, преобразованный в соответствующее значение pH.

Само оборудование состоит из пары электродов, один из которых металлический и нечувствителен к pH раствора, и простого электронного усилителя. Для калибровки оборудование калибруется растворами с известным pH.

Ссылки

1. Каролина. (SF). Измерение pH: индикаторы, бумага и измерители. Получено с carolina.com
2. Компания, С. (SF). Диапазоны индикатора pH (возрастающий pH). Получено с сайта sciencecompany.com
3. LibreTexts. (SF). Индикаторы pH. Получено с сайта chem.libretexts.org
4. ThoughtCo. (SF). Определение и примеры индикатора pH. Получено с сайта thinkco.com
5. Wikipedia. (SF). PH-метр. Получено с en.wikipedia.org