Parmi la variété des substances organiques, il existe des composés spéciaux qui se caractérisent par des changements de couleur dans différents environnements. Avant l'avènement des pH-mètres électroniques modernes, les indicateurs étaient des "outils" indispensables pour déterminer les indicateurs acido-basiques de l'environnement et continuent d'être utilisés dans la pratique de laboratoire comme substances auxiliaires en chimie analytique, ainsi qu'en l'absence de l'équipement nécessaire..
À quoi servent les indicateurs ?
Au départ, la propriété de ces composés à changer de couleur dans divers milieux était largement utilisée pour déterminer visuellement les propriétés acido-basiques des substances en solution, ce qui permettait de déterminer non seulement la nature du milieu, mais aussi de dessiner une conclusion sur les produits de réaction résultants. Les solutions indicatrices continuent d'être utilisées dans la pratique de laboratoire pour déterminer la concentration de substances par titrage et vous permettent d'apprendre à utiliser des méthodes improvisées faute depH-mètres modernes.
Il existe plusieurs dizaines de ces substances, chacune étant sensible à une zone assez étroite: elle ne dépasse généralement pas 3 points sur l'échelle d'informativité. Grâce à une telle variété de chromophores et à leur faible activité entre eux, les scientifiques ont réussi à créer des indicateurs universels largement utilisés dans les conditions de laboratoire et de production.
Indicateurs de pH les plus utilisés
Il convient de noter qu'en plus de la propriété d'identification, ces composés ont une bonne capacité de teinture, ce qui leur permet d'être utilisés pour teindre des tissus dans l'industrie textile. Parmi le grand nombre d'indicateurs de couleur en chimie, les plus connus et les plus utilisés sont le méthyl orange (méthyl orange) et la phénolphtaléine. La plupart des autres chromophores sont actuellement utilisés en mélange entre eux, ou pour des synthèses et réactions spécifiques.
Orange de méthyle
De nombreux colorants portent le nom de leurs couleurs primaires dans un environnement neutre, ce qui est également vrai pour ce chromophore. Le méthylorange est un colorant azoïque ayant un groupement - N=N - dans sa composition, qui est responsable de la transition de la couleur de l'indicateur au rouge dans un environnement acide et au jaune dans un environnement alcalin. Les composés azoïques eux-mêmes ne sont pas des bases fortes, cependant, la présence de groupes donneurs d'électrons (‒ OH, ‒ NH2, ‒ NH (CH3), ‒ N (CH 3)2 et autres) augmente la basicité d'un des atomes d'azote,qui devient capable de fixer des protons d'hydrogène selon le principe donneur-accepteur. Par conséquent, lors de la modification des concentrations d'ions H+ dans la solution, un changement de couleur de l'indicateur acide-base peut être observé.
En savoir plus sur la fabrication de l'orange de méthyle
Obtenir du méthyl orange par réaction avec diazotation de l'acide sulfanilique C6H4(SO3H)NH2 suivi d'une combinaison avec la diméthylaniline C6H5N(CH3)2. L'acide sulfanilique est dissous dans une solution alcaline de sodium en ajoutant du nitrite de sodium NaNO 2, puis refroidi avec de la glace pour effectuer la synthèse à des températures aussi proches que possible de 0°C et de l'acide chlorhydrique HCl est ajouté. Ensuite, une solution séparée de diméthylaniline dans HCl est préparée, qui est versée dans la première solution une fois refroidie, obtenant un colorant. Il est encore alcalinisé et des cristaux orange foncé précipitent de la solution, qui, après plusieurs heures, sont filtrés et séchés au bain-marie.
Phénolphtaléine
Ce chromophore tire son nom de l'addition des noms des deux réactifs impliqués dans sa synthèse. La couleur de l'indicateur est remarquable par son changement de couleur en milieu alcalin avec l'acquisition d'une teinte framboise (rouge-violet, rouge-framboise), qui devient incolore lorsque la solution est fortement alcalinisée. La phénolphtaléine peut prendre plusieurs formes en fonction du pH de l'environnement, et dans les environnements fortement acides, elle a une couleur orange.
Ce chromophore est produit par la condensation de phénol et d'anhydride phtalique en présence de chlorure de zinc ZnCl2 ou d'acide sulfurique concentré H2 SO 4. À l'état solide, les molécules de phénolphtaléine sont des cristaux incolores.
Auparavant, la phénolphtaléine était activement utilisée dans la création de laxatifs, mais progressivement son utilisation a été considérablement réduite en raison des propriétés cumulatives établies.
Tournesol
Cet indicateur a été l'un des premiers réactifs utilisés sur des milieux solides. Litmus est un mélange complexe de composés naturels qui est obtenu à partir de certains types de lichens. Il est utilisé non seulement comme colorant, mais aussi comme moyen de déterminer le pH du milieu. C'est l'un des premiers indicateurs qui a commencé à être utilisé par l'homme dans la pratique chimique: il est utilisé sous forme de solutions aqueuses ou de bandes de papier filtre imprégnées de celui-ci. Le tournesol à l'état solide est une poudre foncée avec une légère odeur d'ammoniaque. Lorsqu'il est dissous dans de l'eau pure, la couleur de l'indicateur devient violet et lorsqu'il est acidifié, il devient rouge. En milieu alcalin, le tournesol devient bleu, ce qui permet de l'utiliser comme indicateur universel pour la détermination générale de l'indicateur de milieu.
Il n'est pas possible d'établir avec précision le mécanisme et la nature de la réaction qui se produit lorsque le pH change dans les structures des composants du tournesol, car il peut inclure jusqu'à 15 composés différents, dont certainsils peuvent être des ingrédients actifs inséparables, ce qui complique leurs études individuelles des propriétés chimiques et physiques.
Papier indicateur universel
Avec le développement de la science et l'avènement des papiers indicateurs, l'établissement d'indicateurs environnementaux est devenu beaucoup plus simple, car il n'était plus nécessaire d'avoir des réactifs liquides prêts à l'emploi pour toute recherche sur le terrain, que les scientifiques et les médecins légistes encore utiliser avec succès. Ainsi, les solutions ont été remplacées par des papiers indicateurs universels qui, en raison de leur large spectre d'action, ont presque complètement éliminé la nécessité d'utiliser d'autres indicateurs acide-base.
La composition des bandes imprégnées peut varier d'un fabricant à l'autre, donc une liste approximative des ingrédients peut être la suivante:
- phénolphtaléine (0-3, 0 et 8, 2-11);
- (di)méthyl jaune (2, 9–4, 0);
- orange de méthyle (3, 1–4, 4);
- rouge de méthyle (4, 2–6, 2);
- bleu de bromothymol (6, 0–7, 8);
- α‒naphtolphtaléine (7, 3–8, 7);
- bleu de thymol (8, 0–9, 6);
- crésolphtaléine (8, 2–9, 8).
L'emballage contient nécessairement des étalons de couleur qui permettent de déterminer le pH du milieu de 0 à 12 (environ 14) avec une précision d'un entier.
Entre autres choses, ces composés peuvent être utilisés ensemble dans des solutions aqueuses et hydroalcooliques, ce qui rend l'utilisation de tels mélanges très pratique. Cependant, certaines de ces substances peuvent être peu solubles dans l'eau, il est donc nécessairesélectionner un solvant organique universel.
En raison de leurs propriétés, les indicateurs acido-basiques ont trouvé leur application dans de nombreux domaines scientifiques, et leur diversité a permis de créer des mélanges universels sensibles à une large gamme d'indicateurs de pH.
