מתיל אדום ומתילן כחול: כיצד פועל אינדיקטור טאשירו

אינדיקטור טאשירו המעורב משלב מתיל אדום ומתילן כחול כדי להקל על זיהוי השינוי בטיטרציה של חומצה–בסיס. מתיל אדום מספק את התגובה התלויה ב-pH; מתילן כחול משנה את ניגודיות הצבעים המתקבלת. אין לפרש מעבר מירוק לסגול בתערובת זו כחיזור המוכר של הצבע הכחול לצורה חסרת צבע.

להרכב יש חשיבות. השם שעל הבקבוק מזהה משפחת אינדיקטורים, אך המעבדה עדיין זקוקה להרכב מוגדר, למעבר צבע מתועד ולשיטה המגדירה מתי להפסיק להוסיף טיטרנט.

תרומתו של כל צבע

מתיל אדום הוא אינדיקטור חומצה–בסיס. לצורתו הפרוטונית ולצורתו נטולת הפרוטון יש בליעה שונה בתחום הנראה, ולכן שינוי היחס ביניהן יוצר שינוי צבע עם שינוי ה-pH. לדוגמה, Sigma-Aldrich מציינת מעבר מוורוד לצהוב בטווח pH 4.2–6.2 עבור ריאגנט המתיל האדום שלה.

הוספת רכיב כחול משנה את מה שהעין רואה: הצד האדמדם נראה סגול יותר, ואילו הצד הצהבהב בשילוב עם כחול נראה ירוק. תופעה זו מתוארת לעיתים כמיסוך של האינדיקטור. ההבחנה המועילה היא בין הרכיב המגיב לחומציות לבין הרכיב המשנה את האופן שבו התגובה נראית. ערבוב הצבעים אינו הופך מתילן כחול למד pH אוניברסלי.

השוו בין שלושת המצבים לפני שתפרשו צבע:

השורה האחרונה מתארת ניסוי אחר. בהדגמת הבקבוק הכחול של אוקספורד, גלוקוז בתנאים בסיסיים מחזר מתילן כחול לצורה חסרת צבע, וחמצן המוכנס למערכת מחזיר את הצבע הכחול. תנאים אלה מסבירים מחזור חמצון־חיזור, ולא את חיווי החומצה–בסיס המיועד של טאשירו. ההבחנה הרחבה יותר נידונה בכימיית החמצון־חיזור של מתילן כחול.

הרכב מתועד וכיוון שינוי הצבע שלו

הגיליון הטכני של ITW Reagents למוצר 282430, מהדורה 5 מתאריך אוקטובר 2018, מפרט 100 mg מתיל אדום ו-50 mg מתילן כחול, עם 10.4 mL מים ואתנול מוחלט בכמות המספיקה להשלמה ל-100 mL. הוא מייעד את המוצר לטיטרציות של אמוניה ומתעד צבע אדום־סגול ב-pH 4.4 וירוק ב-pH 5.8.

מכאן מתקבל התרשים הבא, התקף להרכב זה:

pH 4.4, אדום־סגול → עלייה ב-pH → pH 5.8, ירוק

pH 5.8, ירוק → ירידה ב-pH → pH 4.4, אדום־סגול

החץ מתאר את כיוון השינוי לאורך תחום המעבר של האינדיקטור. הוא אינו קובע שאחד מקצות התחום הוא נקודת העצירה בכל אנליזה. הגיליון אינו מגדיר נקודת סיום אפורה מדויקת, ולכן אי אפשר להסיק ממפרט זה ערך pH אוניברסלי לנקודה האפורה.

שימו לב גם לכך שירוק ב-pH 5.8 עדיין מציין תנאים חומציים בתמיסה מימית רגילה. כינוי הצבעים בפשטות כ״חומצי״ ו״בסיסי״ עלול לטשטש זאת: הצד הירוק הוא הצד בעל ה-pH הגבוה יותר בתחום המעבר, ולא הוכחה לכך שהדגימה נמצאת מעל pH 7.

מה טיטרציה של אמוניה מודדת בפועל

אינדיקטור מסמן מתי לקרוא את הבירטה. כמות האנליט מחושבת מתוך צריכת הטיטרנט שנמדדה, ריכוזו שנקבע באמצעות תקנון והסטויכיומטריה של התגובה. ירוק עז יותר אינו, כשלעצמו, מדד לכמות גדולה יותר של אמוניה.

כדוגמה לשיטה מסוימת, שיטת EPA 350.2 ההיסטורית המובאת באתר NEMI מזקקת אמוניה לתוך חומצה בורית וקובעת את כמותה בטיטרציה עם חומצה גופרתית שריכוזה נקבע באמצעות תקנון. האינדיקטור המעורב שלה מכיל שני נפחים של תמיסת אם של מתיל אדום בריכוז 0.2% עם נפח אחד של תמיסת אם של מתילן כחול בריכוז 0.2%, שתיהן באתנול 95%. השיטה מנחה את האנליטיקאי להתאים את נקודת הסיום לבלאנק המכיל נפחים מקבילים של מים וחומצה בורית.

במתכון זה ובהרכב המסחרי שתואר לעיל יש אותו יחס מסות בין הצבעים, אך הריכוזים והרכבי הממסים שונים. לכן, יחס זהה אינו ראיה מספקת לכך שאפשר להחליף בקבוק אחד באחר. ההליך עוסק גם בחנקן אמוניאקלי ומחריג במפורש חנקן קיילדאל כולל מתחום תחולתו. שימוש באותו אינדיקטור אינו הופך שתי קביעות של חנקן לאותה בדיקה.

השתמשו במסמך זה כדי להבין תהליך עבודה אנליטי מוגדר, ולא כדי להניח שהמהדורה ההיסטורית שלו קובעת דרישת דיווח נוכחית. השיטה שהמעבדה אימצה חייבת לציין את המהדורה החלה ואת בקרות האיכות שלה.

נקודת הסיום ונקודת השקילות שונות זו מזו

IUPAC מגדירה טיטרציה ואת נקודת הסיום שלה במונחים של זיהוי השלמת תגובה; נקודת השקילות תואמת את השקילות הכימית המדויקת. האות הנראה מועיל כאשר הוא מופיע קרוב מספיק לנקודה זו לצורכי השיטה.

נניח ששני אנליטיקאים מבצעים טיטרציה של דגימות זהות. אחד עוצר כאשר התמיסה תואמת לבלאנק שנקבע. האחר ממשיך עד שנראה הגוון הסגול הרווי ביותר. האנליטיקאי השני בחר נקודת סיום אחרת ועלול לצרוך טיטרנט עודף. הסכמה על שם הצבע הסופי אינה מבטיחה הסכמה על הכמות הנמדדת.

לכן, חומר הדרכה צריך לפרט את תקן ההשוואה, את תנאי הצפייה ואת הקריטריון להתמדת הצבע הנדרשים בשיטה. תמונה על מסך יכולה להסביר את כיוון השינוי, אך תקן ההשוואה המעבדתי הוא הבסיס להחלטה בפועל.

בדיקה מעשית לפני החלפת אינדיקטור או בירור תקלה

השתמשו בגיליון העבודה הזה כאשר הצבע נראה שגוי או כאשר מוצע בקבוק חלופי:

התייחסו לבלאנק שנכשל או לשינוי צבע בלתי מוסבר כסיבה לבדוק את הריאגנט ואת השיטה לפני דיווח התוצאות. הוספת צבע עד שהדגימה נראית מוכרת משנה את תנאי התצפית ועלולה להסתיר את הבעיה המקורית.

לבחירת התפקיד המתאים לצבע בבדיקה אחרת, התחילו במתילן כחול בבדיקות אנליטיות. בטיטרציות טאשירו, תעדו יחד את הרכב הצבעים, את נקודת הסיום החזותית ואת החישוב האנליטי.