ИНДИКАТОРЫ

ИНДИКАТОРЫ, показатели состояния данной системы. В химии при тех или иных операциях, гл. обр. при объемном анализе, под И. понимают вещества, дающие возможность определить конец реакции. Так, при диазотировании пользуются в качестве индикаторов т. н. иод-крахмальной бумажкой (бумага, пропитанная крахмалом и йодистым калием); когда прибавлено достаточное ко-лич. азотистокислой соли для того, чтобы реакция диазотирования дошла до конца, то при дальнейшем прибавлении остающаяся свободной азотистая кислота окислит KJ с выделением свободного J, вызывающего посинение индикаторной бумажки. В объемном анализе в нек-рых случаях индикатором служит сам применяемый для титровайия раствор. Так, при титровании пермангана-том, как только в реакционной смеси окажется свободный избыток КМп0₄, он сообщает жидкости розовую окраску. При титровании хлоридов по Мору индикатором служит раствор К₂Сг0₄: избыток раствора серебра, применяемого для осаждения хлоридов, вызывает образование красного осадка AgCr0₄', при титровании по Фольгарду И. является роданистый аммоний, дающий окраску с железными квасцами. При ациди-метрии и алкалиметрии И. служат вещества характера слабых к-т или оснований, резко меняющие свой цвет с переходом из недиссо-циированной формы в ионизированную, причем вторая по своей структуре отличается от первой. Степень ионизации, а следовательно и окраска И. зависят от активной реакции среды; это привело к широкому пользованию И. при колориметрическом определении концентрации Н-ионов (Сн), а также при ацидиметрии и алкалиметрии. Для объяснения изменения окраски И. в зависимости от Сн раствора были предложены две теории: 1) ионная—Оствальда (Ost-wald) и 2) химическая, или хромофорная— Ганцша (Hantzsch). Оствальд считает, что недиссоциированные молекулы И. обусловливают один цвет раствора, ионы же, появляющиеся при образовании солеобразных соединений И.,—другой. Напр. фенолфталеин в кисл. растворе находится практически в недиссоциированном состоянии и бесцветен, в щелочном же распадается на ионы, давая красную окраску. Точка зрения Оствальда вызвала серьезные возражения, примером к-рых может служить указание на красную окраску соли фенолфталеина в твердом, следовательно недиссоциированном состоянии. По Ганцшу, перемена окраски И. обусловлена образованием соединений иной структурной формулы, чем исходные. Не распад молекулы на ионы, а внутримолекулярные пе- регруппировки обусловливают перемену окраски. При дальнейшей разработке теории Ганцша выяснилось, что образующиеся с изменением концентрации Н' таутомерные формы молекулы И. в противоположность исходным являются хорошо диссоциирующими в растворе веществами. Т. о. теория Ганцша подошла к выяснению механизма образования ионизированной формы И., углубив, но не изменив основных положений теории Оствальда. Между количеством ионов и нераспавшихся на ионы молекул И. согласно закону действия масс существует соотношение: [H-].[ind']_^ [Hind]           -^Hlnd • Здесь индикатор рассматривается как к-та; [Н']—концентрация Н-ионов; [Ind']—концентрация ионов И., или щелочной его формы; [Hind]—концентрация молекул И., или кислой его формы; K_HInd—константа диссоциации данного И. Для большинства И. в концентрациях, употребляющихся при титровании, изменение окраски становится заметным при переходе около 10% общего количества молекул И. из одной формы в другую. Этот интервал, называющийся зоной перемены окраски, характерен для каждого И. и должен быть принят во внимание при подборе И. при титровании.—Различают 3 случая: 1) титрование сильной к-ты сильной щелочью, 2) слабой к-ты сильной щелочью и 3) слабой к-ты слабой щелочью. Ти-трационные кривые (см. рисунок) показывают, что в 1-м случае при нейтрализации всей к-ты происходит резкий скачок в рН—от 3 до 11. В этом случае можно применять любой И., зона перемены окраски к-рого лежит междурН=4 и 10. Во втором случае скачок титрационной кривой захватывает сравнительно неболь- I-титрование n/_I0 HC1   Шую зону рН, напр. посредством n/₁₀ N_aOH;    _для уксусной КИСЛО- II — титрование п/₁₀               •> S, _ _{11 R} Н(С_аН„0₂) посредством   ^ты—^от P*l- f ДО 11. Ь -- - -           этих случаях пригод- ны лишь И., изменение цвета которых происходит при рН между 8 и 10. В третьем случае титрование особенно трудно, т.к. скачок рН будет очень незначительным; изменение окраски произойдет постепенно, и судить о конце реакции можно лишь, сравнивая окраску титруемого раствора с окраской раствора средней соли той к-ты и основания, к-рые участвовали в титровании. рН последнего раствора [в нашем случае NH₄(C₂H₃0₂)] должно быть известным для правильного подбора И. при титровании. Вместо раствора И. можно пользоваться т. н. индикаторными бумажками, представляющими собой фильтровальную бумагу хорошего сорта, пропитанную раствором И. и высушенную на воздухе. Индикаторы принадлежат к самым различным классам хим. веществ: к нитро-соединениям, фталеинам, сульфсфталеинам, Колич. см⁹ щелочи. n/₁₀NaOH; III — титрование п/₁₀ Н(С_аН_а0₂) посредством и/₁₀ NH.OH. азокраскам и т. д. Многие И. дают неправильные показания в жидкостях, содержащих белок, в алкогольных растворах, при наличии в растворах солей. Наиболее употребительными И. являются следующие.—1. Метилвиолет— хлоргидрат пентаметилпарарозанилина C,H, = N(CH_S), . С1 н сн„/ NCHj—cf -С.Н. . N(CHa), применяется при качественной пробе на свободную НС1 в желудочном соке. 0,1%-ный водный раствор. Перемена окраски из фиолетовой в зеленую между рН=1,5—3,2; из зеленой в желтую—между рН=1,5—0,1. На 10 см³ жидкости берется 2—10 капель раствора И. Дает значительную погрешность в жидкостях, содержащих белок, и при большой концентрации солей.—2. Т р о -пеолин 00 (оранж IV) — фениламино-азобензол - п - сульфоновокислый натрий — SO_sNa. С₆Н₄. N=N. C_eH₄NHC_eH₅ (применение—см. п. 1). 0,1%-ный водный раствор изменяет окраску из красной в оранжево-желтую между рН=1,3—3,0. На 10 см³ исследуемой жидкости 2 капли И. Погрешность в присутствии солей незначительна.—3. Д и-метиламиноазобензол (диметил-гельб)—C_eH_s.N=N.C₆H₄.N(CH₃)₂. Удобен для титрования слабых оснований, а также щелочей, связанных со слабыми к-тами. Применяется при титровании свободной соляной к-ты в желудочном соке. 0,01%-ный раствор в 90°-ном алкоголе. Зона перехода окраски из красной в желтую — между рН=2,9—4,0. На 10 см³ берется 1—4 капли раствора И.—4. Конго красный (кон-горот), одна из бензидиновых азокрасок, SO„Na С„Н_£. N=N . С,Н₄. С.Н,. N=N . С₁₀Н / SO_aNa NH,' "                                                                ^XNH₂ употребляется чаще всего в виде индикаторных бумажек. Применяется для качественной пробы на свободную НС1 в желудочном соке. 0,1%-ный водный раствор. Меняет окраску из красной в • фиолетово -голубую между рН=3,0—5,2. На 10 см³ берется 1—3 капли И.—5. Метил-оран ж (гелиантин В, оранж III)—диметиламино-азобензол-п-сульфоновокислый натрий — S0₃Na.C₆H₄.N=N.C_eH₄.N(CH₃)₂, применяется при ацидиметрии. Не чувствителен к слабым к-там. 0,1%-ный водный раствор. Меняет окраску из красной в оранжево-желтую между рН=3,0—4,4. На 10 см³ жидкости—1—4 капли индикатора.-—6. Метил-рот — диметиламиноазобензол-о-карбоно-ваякислота-НООС.С_вН₄.Ы.=КС₆Н₄.К(СН₃)₂; применяется 0,2%-ный раствор: 1 8 И. растворяют в 30 см³ алкоголя и доливают водой до 500 см³. Очень употребительный И. при ацидиметрии; меняет окраску из красной в желтую между рН=4,4—6,2. На 10 см³ жидкости—1—4 капли И,—7. Лак-мо ид (резорцинблау)—C_J2H_e0₈N. Признак чистоты продажного препарата—растворимость в кипящей воде; в раствор должно перейти значительное количество И., окрашивающего воду в красивый синий цвет; спиртовый раствор должен иметь сине-фиолетовый цвет без коричневого оттенка. Для получения хорошего препарата из продажного лакмоида последний извлекают кипящей водой, фильтруют и выделяют краску слабым подкислением голубой жидкости. Через несколько часов собирают осадок на фильтр и промывают холодной водой. Высушивают при невысокой t° или переносят фильтр с осадком в спирт, к-рому дают испариться на водяной бане. При хороших продажных препаратах выход составляет 40% исходного материала. Хорошие продажные препараты очищаются также обработкой 96°-ным алкоголем и последующим выпариванием алкогольного фильтрата в вакууме над серной к-той. Применяется при ацидиметрии. 0,2%-ный алкогольный раствор. Зона перемены окраски из красной в синюю—между рН=4,4—6,4. На 10 см³ жидкости — 1 — 5 капель И.— 8. Азолитмин — составная часть (4—5%) продажного лакмуса. Азолитмин применяется при ацидиметрии;бумажки, пропитанные раствором азолитмина, употребляются при формоловом титровании аминокислот по Серенсену (Sorensen). 1 г азолитмина растворяют в 100 см* слабо подщелоченной воды и полученный раствор осторожно подкисляют до фиолетовой окраски. Зона перемены окраски из красной в синюю между рН = 5,0—8,0. На 10 ем³ жидкости—1—10 капель раствора И.—9. Фенолфталеи н— с,н, < > Температура плавления 250°. Широко применяется при ацидиметрии. Удобен при титровании слабых к-т сильными щелочами. 1%-ный или 0,1%-ный раствор. Приготовление: 5 или 0,5 г растворяют в 300 см³ спирта и доводят водой до 500 см³. Изменение окраски из бесцветной в красную— между рН = 8,2 и 10,0. В сильно щелочных жидкостях индикатор вновь становится бесцветным. Лит.: Kolthoff J., Der Gebraucb. von Farb-Indikatoren, В., 1926.                                 С. Северин.