Methylrødt og methylenblåt: sådan virker Tashiro-indikatoren

Tashiro-blandingsindikatoren kombinerer methylrødt og methylenblåt for at gøre en syre-base-titrering lettere at aflæse. Methylrødt giver den pH-afhængige respons; methylenblåt ændrer den resulterende farvekontrast. En overgang fra grøn til violet i denne blanding bør ikke fortolkes som det blå farvestofs velkendte reduktion til en farveløs form.

Formuleringen har betydning. Navnet på flasken angiver en indikatorfamilie, men laboratoriet har stadig brug for en sammensætning, en dokumenteret farveovergang og en metode, der definerer, hvornår tilsætningen af titreringsmiddel skal stoppes.

Hvad hvert farvestof bidrager med

Methylrødt er en syre-base-indikator. Dets protonerede og deprotonerede former har forskellig absorption af synligt lys, så ændringer i deres indbyrdes forhold giver et farveskift, når pH ændres. For eksempel angiver Sigma-Aldrich en overgang fra lyserød til gul over pH 4.2–6.2 for sit methylrødt-reagens.

Tilsætning af en blå komponent ændrer det, øjet ser: Den rødlige side fremstår mere violet, mens den gullige side kombineret med blå fremstår grøn. Dette beskrives ofte som screening af indikatoren. Den nyttige skelnen er mellem den komponent, der reagerer på surhedsgraden, og den komponent, der ændrer dens visuelle fremtræden. Blanding af farvestofferne gør ikke methylenblåt til en universel pH-måler.

Sammenlign de tre situationer, før du fortolker en farve:

Den sidste række beskriver et andet forsøg. I Oxfords demonstration med den blå flaske reducerer glukose i basisk opløsning methylenblåt til en farveløs form, og tilført ilt gendanner den blå farve. Disse betingelser forklarer en redoxcyklus, ikke Tashiro-indikatorens tilsigtede syre-base-aflæsning. Den overordnede skelnen behandles i methylenblåts redoxkemi.

En dokumenteret formulering og farveskiftets retning

ITW Reagents' tekniske datablad for produkt 282430, udgave 5 dateret oktober 2018, angiver 100 mg methylrødt og 50 mg methylenblåt med 10.4 mL vand og tilstrækkelig absolut ethanol til et samlet volumen på 100 mL. Det angiver produktet til ammoniaktitreringer og dokumenterer rødviolet ved pH 4.4 og grøn ved pH 5.8.

Dette giver følgende formuleringsspecifikke diagram:

pH 4.4, rødviolet → stigende pH → pH 5.8, grøn

pH 5.8, grøn → faldende pH → pH 4.4, rødviolet

Pilen beskriver retningen gennem indikatorintervallet. Den foreskriver ikke, at en af intervallets ender skal bruges som stoppunkt ved alle analyser. Databladet angiver ikke et præcist gråt endepunkt, så en universel pH-værdi for et gråt endepunkt kan ikke udledes af denne specifikation.

Bemærk også, at grøn ved pH 5.8 stadig er sur under almindelige vandige betingelser. At kalde farverne blot ”sur” og ”basisk” kan sløre dette: Den grønne side er siden med højere pH i overgangen, ikke et bevis på, at prøvens pH er over 7.

Hvad en ammoniaktitrering faktisk måler

En indikator viser, hvornår buretten skal aflæses. Mængden af analyt beregnes ud fra det målte forbrug af titreringsmiddel, dets standardiserede koncentration og reaktionens støkiometri. En mere intens grøn farve kvantificerer ikke i sig selv en større mængde ammoniak.

Som et konkret metodeeksempel destillerer den historiske EPA-metode 350.2, gengivet af NEMI, ammoniak over i borsyre og bestemmer den ved titrering med standardiseret svovlsyre. Dens blandingsindikator bruger to volumendele 0.2% methylrødt-stamopløsning med én volumendel 0.2% methylenblåt-stamopløsning, begge i 95% ethanol. Metoden instruerer analytikeren i at sammenligne endepunktet med en blindprøve, der indeholder tilsvarende volumener vand og borsyre.

Denne opskrift og den kommercielle formulering ovenfor har samme masseforhold mellem farvestofferne, men forskellige koncentrationer og opløsningsmiddelsammensætninger. Et ens forhold er derfor ikke tilstrækkeligt bevis for, at to flasker kan bruges i stedet for hinanden. Proceduren vedrører desuden ammoniak-kvælstof og udelukker udtrykkeligt totalt Kjeldahl-kvælstof fra sit anvendelsesområde. En fælles indikator gør ikke to kvælstofbestemmelser til samme analyse.

Brug dokumentet til at forstå en specificeret analytisk arbejdsgang frem for at antage, at dets historiske udgave er gældende for et aktuelt rapporteringskrav. Den metode, laboratoriet har vedtaget, skal angive den gældende udgave og dens kvalitetskontroller.

Endepunkt og ækvivalenspunkt er forskellige

IUPAC definerer titrering og dens endepunkt ud fra registrering af en reaktions afslutning; ækvivalenspunktet svarer til den nøjagtige kemiske ækvivalens. Det synlige signal er nyttigt, når det ligger tilstrækkeligt tæt på dette punkt til metodens formål.

Antag, at to analytikere titrerer identiske prøver. Den ene stopper, når opløsningen svarer til den specificerede blindprøve. Den anden fortsætter, indtil den mest mættede violette farve er synlig. Den anden analytiker har valgt et andet endepunkt og kan bruge for meget titreringsmiddel. Enighed om slutfarvens navn garanterer ikke enighed om den målte mængde.

Derfor bør et referencegrundlag til oplæring angive den sammenligningsreference, de observationsbetingelser og det krav til farvens varighed, som metoden kræver. Et skærmbillede kan forklare ændringens retning, men laboratoriets sammenligningsreference ligger til grund for den praktiske vurdering.

En praktisk kontrol før udskiftning eller fejlfinding af en indikator

Brug dette arbejdsskema, når farven ser forkert ud, eller en erstatningsflaske foreslås:

Betragt en blindprøve, der ikke opfylder kravene, eller en uforklaret farveændring som en grund til at undersøge reagenset og metoden, før resultater rapporteres. Tilsætning af mere farvestof, indtil prøven ser velkendt ud, ændrer observationsbetingelserne og kan skjule det oprindelige problem.

For at vælge den rette rolle for farvestoffet i en anden analyse kan du begynde med methylenblåt i analytisk testning. Ved Tashiro-titreringer skal farvestofformuleringen, det visuelle endepunkt og den analytiske beregning dokumenteres samlet.