Metyylipunainen ja metyleenisininen: näin Tashiro-indikaattori toimii

Tashiro-sekaindikaattori yhdistää metyylipunaisen ja metyleenisinisen, jotta happo-emästitrauksen värinmuutos olisi helpompi havaita. Metyylipunainen tuottaa pH:sta riippuvan vasteen; metyleenisininen muuttaa syntyvää värikontrastia. Tämän seoksen muuttumista vihreästä violetiksi ei pidä tulkita sinisen väriaineen tunnetuksi pelkistymiseksi värittömään muotoon.

Koostumuksella on merkitystä. Pullon nimi kertoo indikaattoriryhmän, mutta laboratorio tarvitsee silti tiedot koostumuksesta, dokumentoidusta värinmuutoksesta ja menetelmästä, joka määrittää, milloin titrausliuoksen lisääminen lopetetaan.

Kummankin väriaineen tehtävä

Metyylipunainen on happo-emäsindikaattori. Sen protonoitunut ja deprotonoitunut muoto absorboivat näkyvää valoa eri tavoin, joten niiden osuuksien muuttuminen aiheuttaa värinmuutoksen pH:n muuttuessa. Esimerkiksi Sigma-Aldrich ilmoittaa metyylipunareagenssilleen värinmuutoksen vaaleanpunaisesta keltaiseksi pH-alueella 4.2–6.2.

Sinisen komponentin lisääminen muuttaa silmin havaittavaa väriä: punertava puoli näyttää violetimmalta, kun taas kellertävä puoli näyttää siniseen yhdistettynä vihreältä. Tätä kuvataan usein indikaattorin värin varjostamiseksi. Olennaista on erottaa happamuuteen reagoiva komponentti siitä komponentista, joka muokkaa vasteen visuaalista ilmettä. Väriaineiden sekoittaminen ei tee metyleenisinisestä yleispätevää pH-mittaria.

Vertaa näitä kolmea tilannetta ennen värin tulkitsemista:

Viimeinen rivi kuvaa eri koetta. Oxfordin sininen pullo -demonstraatiossa glukoosi pelkistää emäksisissä olosuhteissa metyleenisinisen värittömään muotoon, ja liuokseen johdettu happi palauttaa sinisen värin. Nämä olosuhteet selittävät hapetus-pelkistyskierron, eivät Tashiro-indikaattorin tarkoitettua happo-emäsvastetta. Tätä eroa käsitellään laajemmin metyleenisinisen hapetus-pelkistyskemian yhteydessä.

Dokumentoitu koostumus ja värinmuutoksen suunta

ITW Reagentsin tuotteen 282430 teknisen tiedotteen lokakuussa 2018 päivätty versio 5 määrittää koostumukseksi 100 mg metyylipunaista ja 50 mg metyleenisinistä sekä 10.4 mL vettä ja absoluuttista etanolia niin paljon, että lopputilavuus on 100 mL. Tiedote ilmoittaa tuotteen käyttötarkoitukseksi ammoniakin titraukset ja dokumentoi väriksi punavioletin pH:ssa 4.4 ja vihreän pH:ssa 5.8.

Tästä saadaan seuraava koostumuskohtainen kaavio:

pH 4.4, punavioletti → pH nousee → pH 5.8, vihreä

pH 5.8, vihreä → pH laskee → pH 4.4, punavioletti

Nuoli kuvaa etenemissuuntaa indikaattorin muutosalueella. Se ei määrää kumpaakaan alueen päätä kaikkien analyysien lopetuspisteeksi. Tiedote ei määritä tarkkaa harmaata päätepistettä, joten tästä määrittelystä ei voida johtaa yleispätevää harmaan pisteen pH-arvoa.

Huomaa myös, että vihreää väriä vastaava pH 5.8 on tavallisissa vesiliuosolosuhteissa yhä hapan. Värien kutsuminen yksinkertaisesti ”happamaksi” ja ”emäksiseksi” voi hämärtää tätä: vihreä puoli on värinmuutoksen korkeamman pH:n puoli, ei todiste siitä, että näytteen pH olisi yli 7.

Mitä ammoniakin titraus todellisuudessa mittaa

Indikaattori osoittaa, milloin byretin lukema luetaan. Analyytin määrä saadaan mitatusta titrausliuoksen kulutuksesta, sen standardoidusta pitoisuudesta ja reaktion stoikiometriasta. Voimakkaampi vihreä väri ei itsessään osoita suurempaa ammoniakkimäärää.

Konkreettisena menetelmäesimerkkinä historiallinen NEMI:n julkaisema EPA-menetelmä 350.2 tislaa ammoniakin boorihappoon ja määrittää sen titraamalla standardoidulla rikkihapolla. Sen sekaindikaattorissa käytetään kaksi tilavuusosaa 0.2% metyylipunakantaliuosta ja yksi tilavuusosa 0.2% metyleenisinikantaliuosta, molemmat 95% etanolissa. Menetelmä ohjeistaa analysoijaa sovittamaan päätepisteen väriin, joka havaitaan vastaavat tilavuudet vettä ja boorihappoa sisältävässä nollanäytteessä.

Tässä valmistusohjeessa ja edellä esitetyssä kaupallisessa koostumuksessa väriaineiden massasuhde on sama, mutta pitoisuudet ja liuotinkoostumukset eroavat. Sama suhde ei siis riitä osoittamaan, että kahden pullon tuotteet olisivat keskenään korvattavissa. Menettely koskee myös ammoniumtyppeä ja rajaa nimenomaisesti Kjeldahl-kokonaistypen soveltamisalansa ulkopuolelle. Yhteinen indikaattori ei tee kahdesta typpimäärityksestä samaa analyysiä.

Käytä kyseistä asiakirjaa määritellyn analyyttisen työnkulun ymmärtämiseen sen sijaan, että olettaisit sen historiallisen version määräävän nykyiset raportointivaatimukset. Laboratorion käyttöön ottamassa menetelmässä on yksilöitävä sovellettava versio ja sen laadunvalvontamenettelyt.

Päätepiste ja ekvivalenttipiste ovat eri asioita

IUPAC määrittelee titrauksen ja sen päätepisteen reaktion loppuunsaattamisen tunnistamisen kautta; ekvivalenttipiste vastaa täsmällistä kemiallista ekvivalenssia. Näkyvä signaali on hyödyllinen, kun se osuu menetelmän käyttötarkoituksen kannalta riittävän lähelle tätä pistettä.

Oletetaan, että kaksi analysoijaa titraa samanlaiset näytteet. Toinen lopettaa, kun liuoksen väri vastaa määritettyä nollanäytettä. Toinen jatkaa, kunnes näkyvissä on mahdollisimman kylläinen violetti. Jälkimmäinen analysoija on valinnut eri päätepisteen ja saattaa kuluttaa liikaa titrausliuosta. Yksimielisyys lopullisen värin nimestä ei takaa yksimielisyyttä mitatusta määrästä.

Siksi perehdytysaineistossa on määritettävä menetelmän edellyttämä vertailukohde, tarkasteluolosuhteet ja värin pysyvyyttä koskeva kriteeri. Näyttökuva voi havainnollistaa muutoksen suuntaa, mutta käytännön arviointi perustuu laboratorion vertailukohteeseen.

Käytännön tarkistus ennen indikaattorin vaihtamista tai ongelmien selvittämistä

Käytä tätä tarkistuslistaa, kun väri näyttää väärältä tai tilalle ehdotetaan toista tuotetta:

Pidä vaatimukset alittavaa nollanäytettä tai selittämätöntä värinmuutosta syynä tutkia reagenssi ja menetelmä ennen tulosten raportointia. Väriaineen lisääminen, kunnes näyte näyttää tutulta, muuttaa havainto-olosuhteita ja voi peittää alkuperäisen ongelman.

Kun valitset väriaineelle sopivaa tehtävää toisessa analyysissä, aloita artikkelista metyleenisininen analyyttisessä testauksessa. Dokumentoi Tashiro-titrauksissa väriainekoostumus, visuaalinen päätepiste ja analyyttinen laskenta yhdessä.