Решения за промяна на цвета на индикаторите

Целта на работата: определяне на активната киселинност на разтворите чрез промяна на цвета на различни индикатори.

Реактиви: дестилирана вода, разтвори на солна киселина HCl и натриев хидроксид NaOH с концентрация 0,1 mol / l, разтвори на фенолфталеин (разтвор на алкохол), метилов оранжев, универсален индикатор и универсални лакмусови хартии.

Оборудване: стелаж с епруветки, пипети.

Метод на работа

За да се запознаете с промените в цвета на индикаторите в различни среди, налейте в три епруветки по 5 ml дестилирана вода, солна киселина и натриев хидроксид с концентрация 0,1 mol/l.

Добавете 2 капки разтвор на метилоранж към всяка епруветка. Разклатете съдържанието на епруветката или разбъркайте със стъклена пръчица и сравнете цветовете на индикаторите в неутрален, алкален и киселинен разтвор.

Повторете опита с универсалния индикатор, фенолфталеин и индикаторни лакмусови хартии.

Как се променя цветът на разтворите? Запишете наблюденията в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Резултати от промяна на цвета на индикаторите

Направете изводи за промяната на цвета на индикатора в различни среди.

Лабораторна работа 4.2. Определяне на концентрацията

Алкален разтвор чрез титруване

Целта на работата: да се определи концентрацията на разтвор на натриев хидроксид NaOH чрез титруване с разтвор на солна киселина.

Реактиви: дестилирана вода, разтвори на солна киселина HCl (или HNO 3) и концентрации на натриев хидроксид NaOH (или KOH)
0,1 mol/l, разтвори на фенолфталеин (разтвор на алкохол) или метилоранж.

Оборудване: Конични колби от 50–100 ml, пипети от 10 ml, бюрети от 25 ml, чаши от 50–100 ml, капкомери за индикатори, мерителни чаши или мерителни тръби, стъклени пръчици, филтърна хартия.

Метод на работа

За работа е необходимо да имате разтвор на солна киселина НС1 с концентрация 0,1 mol / l. По време на титруване възниква реакция на неутрализация.

HCl + NaOH \u003d NaCl + H2O.

За да фиксирате момента на неутрализация, прибягвайте до помощта на индикатори (фенолфталеин или метилоранж).

Започнете титруването, като напълните бюретата с разтвор на солна киселина HCl с концентрация 0,1 mol/l над нулевото деление.

Отпипетирайте 10 ml разтвор на натриев хидроксид NaOH и изсипете в конична колба от 100 ml. Въведете там 2-3 капки индикатор метилоранж.

Продължете с титруването: спуснете киселинния разтвор от бюретата на малки порции, приблизително 0,2 ml всяка, в алкалния разтвор, който непрекъснато се разбърква.

Областта на разтвора, в която навлиза киселината, става розова, пожълтява при разклащане. Когато розовото в разтвора започне да пожълтява, започнете бавно да източвате киселинния разтвор с 0,1 ml и продължете, докато разтворът в колбата придобие устойчив розов цвят от една капка. Това завършва титруването.

Чрез деления на бюретата се определя обемът на киселинния разтвор, използван за неутрализиране на основата. Титруването се повтаря още два пъти.

Обемът на взетата основа и получените стойности за обема на киселината са записани в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Изчислете моларната концентрация на натриев хидроксид по формулата (4.1), получената стойност се записва в таблица. 4.2. Те правят заключение.

Лабораторна работа 4.3. Определяне на концентрацията на разтвор

Киселинно титруване

Целта на работата: да се определи концентрацията на киселина чрез титруване.

Реактиви: дестилирана вода, разтвори на солна киселина HCl (или HNO 3) и натриев хидроксид NaOH (или KOH) с концентрация 0,1 mol / l, разтвори на фенолфталеин (разтвор на алкохол) или метилоранж.

Оборудване: Конични колби от 50–100 ml, пипети от 10 ml, бюрети от 25 ml, чаши от 50–100 ml, капкомери за индикатори, стъклени пръчици, филтърна хартия.

Метод на работа

За работа е необходимо да имате разтвор на натриев хидроксид NaOH с концентрация 0,1 mol / l.

Както в работа 4.2. пригответе бюрета, пълна с алкален разтвор. Отпипетирайте 10 ml от киселинния разтвор и изсипете в конична колба от 100 ml; добавете 2-3 капки индикатор фенолфталеин там. Поставете колбата върху бяла хартия под бюретата.

Продължете с титруването: спуснете алкалния разтвор от бюретата на малки порции, приблизително 0,2 ml всяка, в киселинния разтвор, който непрекъснато се разбърква.

Областта на разтвора, в която влиза алкалът, става розова, която изчезва при разклащане. Когато розовият цвят в разтвора започне бавно да избледнява, започнете да намалявате киселинния разтвор с 0,1 ml и продължете, докато разтворът в колбата от една капка се появи слаб, но сравнително стабилен цвят на разтвора. Това завършва титруването.

Чрез деления на бюретата се определя обемът на алкалния разтвор, използван за неутрализиране на киселината.

Титруването се повтаря още два пъти, като всеки път се започва от нулево деление на бюретата.

Взетият обем киселина и получените стойности на обема на основата се записват в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Резултати от експеримента и изчислението

Изчислете съдържанието на солна киселина по формулата (4.1), стойността е записана в табл. 4.3. Те правят заключение.

Въпроси за самоподготовка и контрол

1. Какво е титруване? Как се извършва тази операция?

2. Какво решение се нарича стандартно?

3. Какво е точката на еквивалентност и как се определя?

4. Защо има рязка промяна в цвета на индикатора в точката на еквивалентност?

5. Защо се използват индикатори при титруване на разтвор?

6. Каква е преходната зона на индикатора?

7. В каква среда метилоранжът и фенолфталеинът променят цвета си?

8. В какви обемни съотношения реагират разтвори с еднаква и различна моларна концентрация?

Подобна информация.

Метилов оранжев долна граница p. H 3. 1 Червена горна граница p. H 4. 4 ↔ Жълт 4-(4-диметиламинофенилазо) натриев бензенсулфонат

Фенолфталеин Попадането в киселина за другите е провал, Но той ще издържи без въздишки, без плач. Но в алкалите на фенолфталеина няма да дойде живот, а твърди малини!

Оксокиселини на хлор Ca r. Н 0,1 М разтвор на хипохлорна НС1. O 2,9*10 -8 7,2 2,8 Хлорид HCl. O 2 1.1*10 -2 2 1.5 0.1 -1 1.0*1010 -10 1.0 Хлорна киселина HCl. O 3 хлорна HCl. О 4

Р. Ka на някои слаби киселини (HO) n. XO формула p. Ka HCl. О 7, 2 НС1. O 2 2,0 HBr. O 8,7 HNO 2 3,3 HJO 11,0 H 2 SO 3 1,9 H 3 As. O 3 9, 2 H 2 Se. O 3 2, 6 H 4 Ge. O 4 8.6 H 3 PO 4 2. 1 H 3 As. О 4 2, 3

Р. Ka на някои слаби киселини (HO) n. XO формула p. Ka HCl. О 7, 2 НС1. O 2 2,0 H 2 CO 3 6,3 HBr. O 8,7 HNO 2 3,3 HJO 11,0 H 2 SO 3 1,9 H 3 As. O 3 9, 2 H 2 Se. O 3 2, 6 H 4 Ge. O 4 8.6 H 3 PO 4 2. 1 H 3 As. О 4 2, 3

Р. Ka на някои слаби киселини (HO) n. XO формула p. Ka HCl. О 7, 2 НС1. O 2 2,0 H 2 CO 3 6,3 HBr. O 8, 7 HNO 2 3, 3 H 3 PO 3 1, 8 HJO 11, 0 H 2 SO 3 1, 9 H 3 PO 2 2, 0 H 3 As. O 3 9, 2 H 2 Se. O 3 2, 6 H 4 Ge. O 4 8.6 H 3 PO 4 2. 1 H 3 As. О 4 2, 3

Разгледайте следните случаи на титруване.

Титруване на силна киселина със силна основа

HCl + NaOH ® NaCl + H 2 O

H + + OH - ® H 2 O

В точката на еквивалентност се образува сол на силна киселина и силна основа, която не се подлага на хидролиза. Реакцията на средата ще бъде неутрална (рН=7). В този случай лакмусът може да служи като индикатор.

Титруване на слаба киселина със силна основа

CH 3 COOH + NaOH ® CH 3 COONa + H 2 O

CH 3 COOH + OH - ® CH 3 COO - + H 2 O

Получената сол на слаба киселина и силна основа в разтвор се подлага на хидролиза:

CH 3 COO - + HOH ® CH 3 COOH + OH -

Точката на еквивалентност в този случай ще бъде в алкална среда, така че трябва да използвате индикатор, който променя цвета си при pH> 7, например фенолфталеин.

Титруване на слаба основа със силна киселина

NH 4 OH + HCl ® NH 4 Cl + H 2 O

NH 4 OH + H + ® NH 4 + + H 2 O

Получената сол в разтвор се подлага на хидролиза:

NH 4 + + HOH ® NH 4 OH + H +

Точката на еквивалентност ще бъде в кисела среда, така че може да се използва метилоранж.

ПРИМЕРЕН дизайн на лабораторна работа в

Титриметричен анализ

Лабораторен номер ... Дата

„Име на лабораторията“

Първичен стандарт - C E (NaOH) = …………mol/l

Установено вещество (титрант) - С E (HCl) = ?, T(HCl) = ?

Индикатор - метилоранж

Условия на титруване - (рН на средата, нагряване и др.)

Уравнение на реакцията (в молекулярни и йонно-молекулни форми):

Резултатите от експеримента се въвеждат в таблицата:

Изчисления:

ПОДГОТОВКА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ НА РАЗТВОРИ НА ТИТРАНТИ ЗА КИСЕЛИННО-ОСНОВНО ТИТРУВАНЕ

1. Приготвяне и стандартизиране на 0,1 М HCl

С помощта на хидрометър определете плътността на дадения ви концентриран разтвор на солна киселина (да кажем, че r = 1,179 g / ml).

Според таблицата за плътност на разтворите (Приложение Таблица 3), намерете масовата част на киселината в този разтвор (w = 36%). Изчислете какъв обем от 36% разтвор на HCl трябва да вземете, за да приготвите 250 ml от 0,1 mol/l разтвор.

Моларната маса на HCl еквивалент е 36,46 g/mol, така че 250 ml от 0,1 mol/l разтвор трябва да съдържа 0,912 g безводен HCl:

м(HCl) \u003d M E C E V \u003d 36,46 0,1 0,25 \u003d 0,912 g

Масата на 36% разтвор на HCl, съдържащ това количество киселина, е:

Обемът на първоначалния киселинен разтвор може да се намери по формулата:

Използвайте малък градуиран цилиндър, за да измерите изчисления обем (≈ 2,0 ml) на 36% разтвор на солна киселина и го изсипете в големия цилиндър. Обемът на разтвора се довежда до 250 ml с дестилирана вода, изсипва се в бутилка от 250 ml и се разбърква.

1.2 Приготвяне на първичния стандартен разтвор

Натриевият тетраборат и HCl реагират един с друг, както следва

Na 2 B 4 O 7 + 2HCl + 5H 2 O ® 2NaCl + 4H 3 BO 3

Факторът на еквивалентност Na 2 B 4 O 7 в тази реакция е 1/2, M (1/2 Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O) = 190,686 g / mol.

За да приготвите 100 ml 0,1 M 1/2 Na 2 B 4 O 7, трябва да вземете m = C × V × M = 0,1 × 0,1 × 190,686 = 1,9 g Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O.

Първо с помощта на ръчна везна се претеглят около 1,9 g Na 2 B 4 0 7 × 10H 2 O. След това се определя масата на взетата проба с помощта на аналитична везна и се разтваря в около 50 ml гореща вода в мерителна колба с вместимост 100 ml. След охлаждане разтворът се регулира с вода при температура заобикаляща средадо марката и разбъркайте. Изчислете точната концентрация на натриев тетраборат в разтвор

,

където m е теглото на пробата от натриев тетраборат декахидрат, измерено с помощта на аналитична везна.

1.3. Титруване на първичен стандартен разтвор със стандартизиран разтвор на HCl

Отпипетирайте 10,00 ml разтвор на натриев тетраборат в 3 титруващи колби, добавете 2 капки 1% разтвор на метилоранж във всяка колба и титруйте с приготвения разтвор на HCl. Титруването се извършва, докато чистият жълт цвят на разтвора придобие оранжев оттенък. За сравнение можете да вземете 10 ml дестилирана вода и да добавите към нея същото количество индикатор, както към анализирания разтвор. Титруването се извършва до разлика в цветовете на двата разтвора.

Моларната концентрация на HCl в разтвора е

Където 10,00 мл, - средната стойност на обема (ml) на разтвора на HCl, използван за титруване.

Сред многообразието органична материяима специални съединения, които се характеризират с промяна на цвета в различни среди. Преди появата на съвременните електронни рН метри индикаторите бяха незаменими "инструменти" за определяне на киселинно-базовите показатели на околната среда и продължават да се използват в лабораторната практика като помощни вещества в аналитичната химия, а също и при липса на необходимото оборудване.

За какво са индикаторите?

Първоначално свойството на тези съединения да променят цвета си в различни среди беше широко използвано за визуално определяне на киселинно-базовите свойства на веществата в разтвор, което помогна да се определи не само естеството на средата, но и да се направи заключение за получените продукти от реакцията. Индикаторните разтвори продължават да се използват в лабораторната практика за определяне на концентрацията на веществата чрез титруване и ви позволяват да научите как да използвате импровизирани методи при липса на съвременни pH метри.

Има няколко десетки такива вещества, всяко от които е чувствително към доста тясна област: обикновено не надвишава 3 точки по скалата за информативност. Благодарение на такова разнообразие от хромофори и тяхната ниска активност помежду си, учените успяха да създадат универсални индикатори, които се използват широко в лабораторни и индустриални условия.

Най-използваните pH индикатори

Трябва да се отбележи, че в допълнение към свойството за идентификация, тези съединения имат добра способност за боядисване, което им позволява да се използват за боядисване на тъкани в текстилната промишленост. От големия брой цветни индикатори в химията най-известните и използвани са метилоранж (метилоранж) и фенолфталеин. Повечето от другите хромофори в момента се използват в смеси един с друг или за специфични синтези и реакции.

метил оранжево

Много багрила са кръстени на основните си цветове в неутрална среда, което също е характерно за този хромофор. Метиловият оранжев е азобагрило, имащо в състава си група - N = N -, която е отговорна за прехода на цвета на индикатора към червен в и към жълт в алкален. Азосъединенията сами по себе си не са силни основи, но наличието на електрон-донорни групи (‒ OH, - NH 2 , - NH (CH 3), - N (CH 3) 2 и т.н.) увеличава основността на един от азотните атоми, който става способен да свързва водородни протони според принципа донор-акцептор. Следователно, при промяна на концентрацията на H + йони в разтвор, може да се наблюдава промяна в цвета на киселинно-алкалния индикатор.

Повече за получаването на метилоранж

Получава се метилоранж в реакцията с диазотиране на сулфанилова киселина C6H4(SO3H)NH2, последвано от комбинация с диметиланилин C6H5N(CH3)2. Сулфаниловата киселина се разтваря в разтвор на натриева основа чрез добавяне на натриев нитрит NaNO 2 и след това се охлажда с лед, за да се извърши синтеза при температури, възможно най-близки до 0°C, и се добавя солна киселина HCl. След това се приготвя отделен разтвор на диметиланилин в HCl, който при охлаждане се излива в първия разтвор, като се получава багрило. Допълнително се алкализира и от разтвора се утаяват тъмнооранжеви кристали, които след няколко часа се филтрират и изсушават на водна баня.

Фенолфталеин

Този хромофор получи името си от добавянето на имената на двата реагента, които участват в неговия синтез. Цветът на индикатора се отличава с промяната на цвета му в алкална среда с придобиването на малинов (червено-виолетов, малиново-червен) оттенък, който става безцветен, когато разтворът е силно алкализиран. Фенолфталеинът може да приеме няколко форми в зависимост от рН на средата, като в силно кисела среда има оранжев цвят.

Този хромофор се получава чрез кондензация на фенол и фталов анхидрид в присъствието на цинков хлорид ZnCl 2 или концентрирана сярна киселина H 2 SO 4 . В твърдо състояние молекулите на фенолфталеина са безцветни кристали.

Преди това фенолфталеинът се използва активно при създаването на лаксативи, но постепенно употребата му е значително намалена поради установените кумулативни свойства.

Лакмус

Този индикатор е един от първите реагенти, използвани върху твърди носители. Лакмусът е сложна смес от естествени съединения, която се получава от определени видове лишеи. Използва се не само като, но и като средство за определяне на pH на средата. Това е един от първите индикатори, които започват да се използват от човека в химическата практика: той се използва под формата на водни разтвори или ленти от филтърна хартия, импрегнирани с него. Лакмусът в твърдо състояние е тъмен прах с лек мирис на амоняк. Когато се разтвори в чиста водацветът на индикатора придобива виолетов цвят, а при подкисляване става червен. В алкална среда лакмусът става син, което го прави възможно да се използва като универсален индикатор за общото определяне на индикатора на средата.

Не е възможно точно да се установи механизмът и естеството на реакцията, която възниква при промяна на рН в структурите на компонентите на лакмуса, тъй като тя може да включва до 15 различни съединения, някои от които могат да бъдат неразделими активни вещества, което усложнява техните индивидуални изследвания на химични и физични свойства.

Универсална индикаторна хартия

С развитието на науката и появата на индикаторни хартии, установяването на индикатори за околната среда стана много по-лесно, тъй като сега не беше необходимо да има готови течни реагенти за каквито и да е полеви изследвания, които учените и криминалистите все още успешно използват. И така, разтворите бяха заменени от универсални индикаторни хартии, които поради широкия си спектър на действие почти напълно елиминираха необходимостта от използване на други киселинно-алкални индикатори.

Съставът на импрегнираните ленти може да варира от производител до производител, така че приблизителният списък на съставките може да бъде както следва:

• фенолфталеин (0-3,0 и 8,2-11);
• (ди)метил жълто (2.9-4.0);
• метилоранж (3.1-4.4);
• метилово червено (4.2-6.2);
• бромтимолово синьо (6.0-7.8);
• а-нафтолфталеин (7,3-8,7);
• тимолово синьо (8,0-9,6);
• крезолфталеин (8.2-9.8).

Опаковката задължително съдържа стандарти за цветна скала, които ви позволяват да определите pH на средата от 0 до 12 (около 14) с точност до едно цяло число.

Освен всичко друго, тези съединения могат да се използват заедно във водни и водно-алкохолни разтвори, което прави използването на такива смеси много удобно. Въпреки това, някои от тези вещества могат да бъдат слабо разтворими във вода, така че е необходимо да изберете универсален органичен разтворител.

Благодарение на свойствата си, киселинно-алкалните индикатори са намерили приложение в много области на науката и тяхното разнообразие позволява създаването на универсални смеси, които са чувствителни към широк диапазон от стойности на pH.