Metylrødt og metylenblått: slik virker Tashiro-indikatoren

Tashiro-blandingsindikatoren kombinerer metylrødt og metylenblått for å gjøre en syre-basetitrering lettere å avlese. Metylrødt gir den pH-avhengige responsen; metylenblått endrer den resulterende fargekontrasten. En overgang fra grønt til fiolett i denne blandingen skal ikke tolkes som at det blå fargestoffet gjennomgår sin velkjente reduksjon til en fargeløs form.

Formuleringen er viktig. Navnet på en flaske identifiserer en indikatorfamilie, men laboratoriet trenger fortsatt en sammensetning, en dokumentert overgang og en metode som definerer når tilsetningen av titrant skal stoppes.

Hva hvert fargestoff bidrar med

Metylrødt er en syre-baseindikator. De protonerte og deprotonerte formene absorberer synlig lys forskjellig, slik at endringer i forholdet mellom dem gir et fargeskifte når pH endres. For eksempel angir Sigma-Aldrich en overgang fra rosa til gult over pH 4.2–6.2 for sitt metylrødt-reagens.

Tilsetning av en blå komponent endrer det øyet ser: den rødlige siden fremstår mer fiolett, mens den gulaktige siden kombinert med blått fremstår grønn. Dette beskrives ofte som skjerming av indikatoren. Det viktige skillet går mellom komponenten som reagerer på surhet, og komponenten som endrer hvordan responsen fremstår visuelt. Å blande fargestoffene gjør ikke metylenblått til en universell pH-måler.

Sammenlign de tre situasjonene før du tolker en farge:

Den siste raden beskriver et annet eksperiment. I Oxfords demonstrasjon med blå flaske reduserer glukose i alkalisk løsning metylenblått til en fargeløs form, og tilført oksygen gjenoppretter den blå fargen. Disse betingelsene forklarer en redokssyklus, ikke den tilsiktede syre-baseavlesningen for Tashiro-indikatoren. Det overordnede skillet omtales i redokskjemien til metylenblått.

En dokumentert formulering og retningen på fargeskiftet

Det tekniske databladet fra ITW Reagents for produkt 282430, utgave 5 datert oktober 2018, angir 100 mg metylrødt og 50 mg metylenblått, med 10.4 mL vann og tilstrekkelig absolutt etanol til et sluttvolum på 100 mL. Det angir at produktet er beregnet for ammoniakktitreringer, og dokumenterer rødfiolett ved pH 4.4 og grønt ved pH 5.8.

Dette gir følgende diagram, som er spesifikt for formuleringen:

pH 4.4, rødfiolett → økende pH → pH 5.8, grønt

pH 5.8, grønt → synkende pH → pH 4.4, rødfiolett

Pilen beskriver retningen gjennom indikatorintervallet. Den fastsetter ikke noen av endene av intervallet som stoppunkt for alle analyser. Databladet angir ikke et nøyaktig grått endepunkt, så en universell pH-verdi for et gråpunkt kan ikke utledes av denne spesifikasjonen.

Merk også at grønt ved pH 5.8 fortsatt er surt under vanlige forhold i en vandig løsning. Å kalle fargene bare «sur» og «alkalisk» kan tilsløre dette: den grønne siden er siden med høyere pH i overgangen, ikke et bevis på at prøven har pH over 7.

Hva en ammoniakktitrering faktisk måler

En indikator signaliserer når byretten skal avleses. Mengden analytt beregnes ut fra det målte titrantforbruket, titrantens standardiserte konsentrasjon og reaksjonens støkiometri. En mer intens grønnfarge kvantifiserer ikke i seg selv en større mengde ammoniakk.

Som et konkret metodeeksempel destillerer den historiske EPA-metoden 350.2, gjengitt av NEMI, ammoniakk over i borsyre og bestemmer mengden ved titrering med standardisert svovelsyre. Blandingsindikatoren bruker to volumdeler av en 0.2% stamløsning av metylrødt og én volumdel av en 0.2% stamløsning av metylenblått, begge i 95% etanol. Metoden instruerer analytikeren om å sammenligne endepunktet med en blindprøve som inneholder tilsvarende volumer vann og borsyre.

Denne oppskriften og den kommersielle formuleringen ovenfor har samme masseforhold mellom fargestoffene, men ulike konsentrasjoner og løsemiddelsammensetninger. Et samsvarende forhold er derfor ikke tilstrekkelig bevis på at to flasker kan brukes om hverandre. Prosedyren gjelder dessuten ammoniakk-nitrogen og utelukker uttrykkelig totalt Kjeldahl-nitrogen fra sitt bruksområde. En felles indikator gjør ikke to nitrogenbestemmelser til samme analyse.

Bruk dokumentet til å forstå en spesifisert analytisk arbeidsflyt, ikke til å anta at den historiske utgaven er styrende for et gjeldende rapporteringskrav. Metoden laboratoriet har tatt i bruk, må angi hvilken utgave som gjelder, og hvilke kvalitetskontroller som kreves.

Endepunkt og ekvivalenspunkt er forskjellige

IUPAC definerer titrering og dens endepunkt ut fra hvordan man fastslår at en reaksjon er fullført; ekvivalenspunktet tilsvarer den eksakte kjemiske ekvivalensen. Det synlige signalet er nyttig når det ligger tilstrekkelig nær dette punktet for metodens formål.

Anta at to analytikere titrerer identiske prøver. Den ene stopper når løsningen samsvarer med den angitte blindprøven. Den andre fortsetter til den mest mettede fiolettfargen er synlig. Den andre analytikeren har valgt et annet endepunkt og kan bruke for mye titrant. Enighet om navnet på sluttfargen garanterer ikke enighet om den målte mengden.

Derfor bør et opplæringsgrunnlag angi sammenligningsreferansen, observasjonsforholdene og kriteriet for fargens varighet som metoden krever. Et skjermbilde kan forklare endringsretningen, men laboratoriets sammenligningsreferanse danner grunnlaget for vurderingen i praksis.

En praktisk kontroll før en indikator erstattes eller feilsøkes

Bruk dette arbeidsarket når fargen ser feil ut, eller når det foreslås å bruke en annen flaske:

Betrakt en blindprøve som ikke oppfyller kriteriene, eller en uforklarlig fargeendring som en grunn til å undersøke reagenset og metoden før resultatene rapporteres. Å tilsette mer fargestoff til prøven ser kjent ut, endrer observasjonsforholdene og kan skjule det opprinnelige problemet.

For å velge riktig rolle for fargestoffet i en annen analyse, begynn med metylenblått i analytisk testing. Ved Tashiro-titreringer bør fargestofformuleringen, det visuelle endepunktet og den analytiske beregningen dokumenteres samlet.