Индикаторы в химии

и

ИНДИКАТОРЫ В ХИМИИ, вещества, прибавляемые в весьма незначительном количестве к раствору одного из участвующих в реакции веществ для того, чтобы при помощи цветной реакции установить конец (или в некоторых случаях начало) процесса, протекающего между этим веществом и другим, прибавляемым к нему при титровании (см. Анализ химический). Особенно важное значение имеют применяемые в ацидиметрии и алкалиметрии кислотно-щелочные индикаторы. В качестве последних находят применение многие естественные и синтетические красящие вещества, отличающиеся способностью изменять свою окраску при перемене активной кислотности среды, в которой они растворены. Последнее обстоятельство обусловливает широкое применение таких индикаторов для измерения концентрации водородных ионов по индикаторному способу.

Вильгельм Оствальд разработал теорию кислотно-щелочных индикаторов. Они являются слабыми электролитами (кислотами или основаниями), причем ионы их имеют окраску, отличную от окраски недиссоциированных молекул. Прибавление кислот или соответственно щелочей к раствору, в котором присутствует индикатор, оказывает существенное влияние на ионизацию последнего, а, следовательно, на его окраску, которая, по Вильгельму Оствальду, зависит от заряда иона индикатора, подобно тому, как заряд иона манганата обусловливает его окраску, отличную от окраски перманганата, имеющего неодинаковый с ионом манганата заряд. Однако, в виду того, что некоторые индикаторные реакции протекают в течение измеримого промежутка времени (тогда как ионные реакции должны были бы протекать мгновенно), а также в силу некоторых других возражений, выставленных против теории Оствальда, - этой теории была противопоставлена химическая, т. н. хромофорная теория, предложенная Ганчем (Hantzsch). Последний, на примере некоторых нитросоединений и нитрофенолов, также служащих индикаторами, равно как и на других примерах, показал, что индикаторы в зависимости от условий могут принимать форму двух неодинаково окрашенных изомеров. Такой изомеризацией и объясняется, по мнению Ганча, перемена окраски индикаторов. Так, нитросоединения могут иметь две изомерные формы: аци-форму (или, соответственно, базо-форму) и форму псевдокислоты (соответственно - псевдооснования); например, для р-нитрофенолов:

Indikator himija 1

Аналогичная изомеризация наблюдается и у основного красителя, каким является кристаллвиолет:

Кристаллвиолет

Параллельно с протекающей во времени изомеризацией, сопровождаемой переменой окраски, изменяется и электропроводность раствора, содержащего смесь обеих форм индикаторов. С точки зрения Кольтгоффа хромофорная теория не дает объяснения перехода окраски, но указывает лишь на явление, которое протекает одновременно с изменением окраски. Вместе с изменением окраски изменяется также и строение; однако, это само по себе не может служить причиной изменения окраски. Такой причиной является равновесие между ионогенной аци-формой и нормальной псевдоформой данного соединения, применяемого в качестве индикатора; установление же этого равновесия является процессом уже не ионного характера, в отличие от ионного процесса диссоциации одной из обеих форм индикаторов (именно, ионной формы). Поэтому константа диссоциации (см. Диссоциация электролитическая) индикаторов является кажущейся суммарной константой, слагающейся из истинной константы диссоциации ионогенной формы индикаторов и константы равновесия между обеими изомерными формами индикаторов (аци-формой и псевдоформой). Такая точка зрения согласует между собой обе теории индикаторов: ионную - Оствальда и хромофорную - Ганча.

Кроме поименованных двух теорий индикаторов Вольфгангом Оствальдом была еще предложена коллоидная теория, сводящая изменение окраски индикаторов к изменению степени дисперсности его коллоидальных частиц. Однако, эта последняя теория, недостаточно подтвержденная фактами, не может объяснить многообразия явлений, связанных с изменениями окраски индикаторов под влиянием ионов водорода и гидроксила. Во всяком случае, каждому красителю, могущему иметь применение в качестве кислотно-щелочного индикатора, свойственна определенная область изменения окраски, выраженная в единицах Рh (см. Водородные ионы). В зависимости от положения этой области на всей шкале значений Рh, а также в зависимости от раздвинутости пределов этой области, индикатор может иметь большее или меньшее применение для целей титрования. Однако именно эта специфичность положения области перемены окраски для различных индикаторов позволяет применять различные индикаторы с целью определения концентрации водородных ионов различных растворов, встречающихся в биологических и технологических объектах исследования, и служит поэтому основанием для индикаторного метода определения концентрации водородных ионов.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 9 - 1929 г.