Article
Vermell de metil i blau de metilè: com funciona l'indicador de Tashiro
L'indicador mixt de Tashiro combina vermell de metil i blau de metilè per facilitar la lectura d'una valoració àcid-base. El vermell de metil proporciona la resposta dependent del pH; el blau de metilè modifica el contrast de color resultant. Una transició de verd a violeta en aquesta mescla no s'ha d'interpretar com la coneguda reducció del colorant blau a una forma incolora.
La formulació és important. El nom d'un flascó identifica una família d'indicadors, però el laboratori continua necessitant una composició, una transició documentada i un mètode que defineixi quan cal deixar d'afegir valorant.
Què aporta cada colorant
El vermell de metil és un indicador àcid-base. Les seves formes protonada i desprotonada tenen una absorció diferent en l'espectre visible, de manera que la variació de les seves proporcions produeix un canvi de color quan canvia el pH. Per exemple, Sigma-Aldrich especifica una transició de rosa a groc en l'interval de pH 4.2–6.2 per al seu reactiu de vermell de metil.
Afegir un component blau modifica el que percep l'ull: el costat vermellós es veu més violeta, mentre que el costat groguenc, combinat amb el blau, es veu verd. Això sovint es descriu com a apantallament de l'indicador. La distinció útil és entre el component que respon a l'acidesa i el component que en modifica la presentació visual. Barrejar els colorants no converteix el blau de metilè en un mesurador universal de pH.
Compara les tres situacions abans d'interpretar un color:
| Sistema indicador | Què produeix el senyal? | Què pot deduir l'observador |
|---|---|---|
| Vermell de metil sol | Canvis en la forma àcid-base | La solució ha passat per la transició de pH d'aquest indicador |
| Vermell de metil amb blau de metilè | Una resposta al pH observada a través dels colors combinats | L'indicador mixt ha assolit un aspecte específic de la formulació |
| Blau de metilè en un sistema reductor | Reducció del colorant blau, amb possible reoxidació | S'està produint una reacció redox; això no identifica el punt final d'una valoració |
L'última fila descriu un experiment diferent. En la demostració de l'ampolla blava d'Oxford, la glucosa en medi alcalí redueix el blau de metilè a una forma incolora, i l'oxigen introduït restableix el color blau. Aquestes condicions expliquen un cicle redox, no la lectura àcid-base prevista per a l'indicador de Tashiro. Aquesta distinció més general es tracta en la química redox del blau de metilè.
Una formulació documentada i el sentit del canvi de color
La fitxa tècnica d'ITW Reagents per al producte 282430, edició 5 d'octubre de 2018, especifica 100 mg de vermell de metil i 50 mg de blau de metilè, amb 10.4 mL d'aigua i prou etanol absolut per completar 100 mL. Identifica el producte com a indicat per a valoracions d'amoníac i documenta un color vermell violeta a pH 4.4 i verd a pH 5.8.
D'aquí s'obté el diagrama següent, específic d'aquesta formulació:
pH 4.4, vermell violeta → augment del pH → pH 5.8, verd
pH 5.8, verd → disminució del pH → pH 4.4, vermell violeta
La fletxa descriu el sentit del canvi dins de l'interval de l'indicador. No prescriu cap dels extrems de l'interval com a punt d'aturada per a totes les anàlisis. La fitxa no assigna un punt final gris exacte, de manera que d'aquesta especificació no se'n pot deduir un pH universal per al punt gris.
Observa també que el verd a pH 5.8 continua sent àcid en condicions aquoses habituals. Anomenar els colors simplement «àcid» i «alcalí» pot ocultar aquest fet: el costat verd és el costat de pH més alt de la transició, no una prova que la mostra estigui per sobre de pH 7.
Què mesura realment una valoració d'amoníac
Un indicador assenyala quan cal llegir la bureta. La quantitat d'analit es determina a partir del consum mesurat de valorant, la seva concentració estandarditzada i l'estequiometria de la reacció. Un verd més intens no quantifica, per si sol, una quantitat més gran d'amoníac.
Com a exemple concret de mètode, el mètode històric 350.2 de l'EPA reproduït per NEMI destil·la l'amoníac en àcid bòric i el determina mitjançant una valoració amb àcid sulfúric estandarditzat. El seu indicador mixt utilitza dos volums de solució mare de vermell de metil al 0.2% amb un volum de solució mare de blau de metilè al 0.2%, totes dues en etanol al 95%. El mètode indica a l'analista que ha de fer coincidir el punt final amb un blanc que contingui els volums corresponents d'aigua i àcid bòric.
Aquesta recepta i la formulació comercial anterior tenen la mateixa proporció en massa dels colorants, però concentracions i composicions del dissolvent diferents. Per tant, una proporció coincident no és una prova suficient que dos flascons siguin intercanviables. El procediment també es refereix al nitrogen amoniacal i exclou explícitament el nitrogen Kjeldahl total del seu àmbit d'aplicació. Compartir un indicador no converteix dues determinacions de nitrogen en el mateix assaig.
Utilitza aquest document per entendre un procediment analític especificat, no per donar per fet que la seva edició històrica regeix un requisit actual de presentació de resultats. El mètode adoptat pel laboratori ha d'identificar l'edició aplicable i els seus controls de qualitat.
El punt final i el punt d'equivalència són diferents
La IUPAC defineix la valoració i el seu punt final en termes del reconeixement de la finalització d'una reacció; el punt d'equivalència correspon a l'equivalència química exacta. El senyal visible és útil quan es produeix prou a prop d'aquest punt per a la finalitat del mètode.
Suposa que dos analistes valoren mostres idèntiques. Un s'atura quan la solució coincideix amb el blanc especificat. L'altre continua fins que es veu el violeta més saturat. El segon analista ha triat un punt final diferent i pot consumir un excés de valorant. Coincidir en el nom del color final no garanteix coincidir en la quantitat mesurada.
Per això, una referència de formació hauria d'especificar el comparador, les condicions d'observació i el criteri de persistència exigits pel mètode. Una imatge en pantalla pot explicar el sentit del canvi, però el comparador del laboratori estableix el criteri operatiu.
Una comprovació pràctica abans de substituir un indicador o resoldre'n problemes
Utilitza aquest full de comprovació quan el color sembli incorrecte o es proposi un flascó de substitució:
| Comprovació | Què cal registrar | Per què afecta la interpretació |
|---|---|---|
| Identitat del reactiu | Noms dels dos colorants i codi del producte | Un indicador mixt amb un nom semblant pot contenir substàncies químiques diferents |
| Formulació | Concentracions dels colorants, proporció i dissolvent | La proporció, per si sola, deixa diferències importants sense aclarir |
| Procediment | Mètode, edició, addició de l'indicador i sentit de la valoració | L'especificació del flascó no defineix tota l'anàlisi |
| Referència del punt final | Blanc o comparador requerit i criteri d'aturada | «Violeta» pot incloure diversos aspectes visualment diferents |
| Comportament inesperat | Si el canvi es produeix després d'afegir valorant, de deixar reposar la solució o d'airejar-la | Un cicle de decoloració dependent del temps requereix investigar més enllà del pH |
Considera un blanc que no compleix els criteris o un canvi de color inexplicat com un motiu per investigar el reactiu i el mètode abans de comunicar els resultats. Afegir més colorant fins que la mostra tingui un aspecte familiar modifica les condicions d'observació i pot amagar el problema original.
Per triar la funció adequada del colorant en un assaig diferent, comença per el blau de metilè en les proves analítiques. Per a les valoracions amb Tashiro, documenta conjuntament la formulació dels colorants, el punt final visual i el càlcul analític.