Methylová červeň a methylenová modř: jak funguje Tashirův indikátor

Tashirův směsný indikátor kombinuje methylovou červeň a methylenovou modř, aby usnadnil vizuální odečet acidobazické titrace. Methylová červeň zajišťuje odezvu závislou na pH; methylenová modř mění výsledný barevný kontrast. Přechod ze zelené do fialové v této směsi nelze vykládat jako známou redukci modrého barviva na bezbarvou formu.

Na složení záleží. Název na lahvičce označuje skupinu indikátorů, ale laboratoř přesto potřebuje znát složení, zdokumentovaný barevný přechod a metodu, která určuje, kdy přestat přidávat titrační činidlo.

Čím přispívá každé barvivo

Methylová červeň je acidobazický indikátor. Její protonovaná a deprotonovaná forma mají odlišnou absorpci ve viditelné oblasti, takže změna jejich poměru při změně pH vyvolává barevný přechod. Například Sigma-Aldrich uvádí pro své činidlo methylové červeně přechod z růžové do žluté v rozmezí pH 4.2–6.2.

Přidání modré složky mění to, co oko vnímá: načervenalá strana přechodu se jeví více fialová, zatímco nažloutlá strana v kombinaci s modrou působí zeleně. To se často označuje jako stínění indikátoru. Podstatné je rozlišovat složku, která reaguje na kyselost, od složky, která upravuje její vizuální projev. Smícháním barviv se methylenová modř nestává univerzálním měřidlem pH.

Než začnete barvu interpretovat, porovnejte tyto tři situace:

Poslední řádek popisuje jiný experiment. V oxfordské demonstraci „modré lahve“ glukóza v alkalickém prostředí redukuje methylenovou modř na bezbarvou formu a přivedený kyslík obnovuje modrou barvu. Tyto podmínky vysvětlují redoxní cyklus, nikoli zamýšlenou acidobazickou odezvu Tashirova indikátoru. Širší rozlišení těchto jevů je součástí redoxní chemie methylenové modři.

Zdokumentované složení a směr barevného přechodu

Technický list společnosti ITW Reagents pro produkt 282430, vydání 5 z října 2018, uvádí 100 mg methylové červeně a 50 mg methylenové modři, 10.4 mL vody a absolutní ethanol v množství potřebném k doplnění na 100 mL. Produkt je určen pro titrace amoniaku a list uvádí červenofialovou barvu při pH 4.4 a zelenou při pH 5.8.

Z toho vyplývá následující schéma specifické pro toto složení:

pH 4.4, červenofialová → rostoucí pH → pH 5.8, zelená

pH 5.8, zelená → klesající pH → pH 4.4, červenofialová

Šipka popisuje směr změny v intervalu přechodu indikátoru. Neurčuje ani jeden konec tohoto intervalu jako bod ukončení každé analýzy. List neuvádí přesný šedý koncový bod, takže z této specifikace nelze odvodit univerzální hodnotu pH odpovídající šedému zbarvení.

Všimněte si také, že zelená při pH 5.8 stále odpovídá kyselému prostředí za běžných podmínek ve vodném roztoku. Prosté označení barev jako „kyselé“ a „zásadité“ to může zastřít: zelená strana přechodu je stranou s vyšším pH, nikoli důkazem, že vzorek má pH nad 7.

Co titrace amoniaku skutečně měří

Indikátor signalizuje, kdy odečíst hodnotu na byretě. Množství analytu se určuje z naměřené spotřeby titračního činidla, jeho standardizované koncentrace a stechiometrie reakce. Intenzivnější zelená sama o sobě nevyjadřuje větší množství amoniaku.

Konkrétním příkladem je historická metoda EPA 350.2 zveřejněná v databázi NEMI, která destiluje amoniak do kyseliny borité a stanovuje jej titrací standardizovaným roztokem kyseliny sírové. Její směsný indikátor používá dva objemové díly 0.2% zásobního roztoku methylové červeně a jeden objemový díl 0.2% zásobního roztoku methylenové modři, oba v 95% ethanolu. Metoda ukládá analytikovi porovnat zbarvení v koncovém bodě se slepým vzorkem obsahujícím odpovídající objemy vody a kyseliny borité.

Tento předpis a výše uvedené komerční složení mají stejný hmotnostní poměr barviv, ale odlišné koncentrace a složení rozpouštědla. Shodný poměr proto není dostatečným důkazem zaměnitelnosti dvou lahviček. Postup se navíc týká amoniakálního dusíku a výslovně vylučuje ze své působnosti celkový dusík podle Kjeldahla. Použití stejného indikátoru neznamená, že dvě stanovení dusíku představují tutéž zkoušku.

Tento dokument používejte k pochopení konkrétního analytického postupu, nikoli jako podklad pro předpoklad, že jeho historické vydání určuje současné požadavky na vykazování výsledků. Metoda přijatá laboratoří musí uvádět příslušné vydání a požadované kontroly kvality.

Koncový bod a bod ekvivalence se liší

IUPAC definuje titraci a její koncový bod z hlediska rozpoznání dokončení reakce; bod ekvivalence odpovídá přesné chemické ekvivalenci. Viditelný signál je užitečný, pokud se pro účely dané metody nachází dostatečně blízko tomuto bodu.

Představme si, že dva analytici titrují totožné vzorky. Jeden skončí, když zbarvení roztoku odpovídá předepsanému slepému vzorku. Druhý pokračuje, dokud není viditelná nejsytější fialová. Druhý analytik zvolil jiný koncový bod a může spotřebovat nadbytek titračního činidla. Shoda na názvu konečné barvy nezaručuje shodu v naměřeném množství.

Proto by školicí podklad měl uvádět srovnávací standard, podmínky pozorování a kritérium stálosti zbarvení požadované metodou. Obrázek na obrazovce může vysvětlit směr změny, ale praktické posouzení se řídí laboratorním srovnávacím standardem.

Praktická kontrola před výměnou indikátoru nebo řešením problémů

Tento kontrolní list použijte, pokud barva vypadá nesprávně nebo se navrhuje náhradní lahvička:

Nevyhovující slepý vzorek nebo nevysvětlenou změnu barvy považujte za důvod k prověření činidla a metody před vykázáním výsledků. Přidávání dalšího barviva, dokud vzorek nezíská známý vzhled, mění podmínky pozorování a může zakrýt původní problém.

Při výběru vhodné role barviva v jiné zkoušce začněte článkem methylenová modř v analytickém testování. U titrací s Tashirovým indikátorem dokumentujte společně složení barviv, vizuální koncový bod a analytický výpočet.