Metylrött och metylenblått: så fungerar Tashiroindikatorn

Tashiros blandindikator kombinerar metylrött och metylenblått för att göra en syra-bastitrering lättare att avläsa. Metylrött ger den pH-beroende responsen; metylenblått förändrar den resulterande färgkontrasten. En övergång från grönt till violett i denna blandning ska inte tolkas som att det blå färgämnet genomgår sin välkända reduktion till en färglös form.

Sammansättningen spelar roll. Namnet på flaskan anger en indikatorfamilj, men laboratoriet behöver fortfarande en angiven sammansättning, ett dokumenterat omslag och en metod som definierar när tillsatsen av titrant ska avslutas.

Vad varje färgämne bidrar med

Metylrött är en syra-basindikator. Dess protonerade och deprotonerade former absorberar synligt ljus på olika sätt, så förändringar i deras relativa andelar ger en färgförändring när pH ändras. Till exempel anger Sigma-Aldrich ett omslag från rosa till gult inom pH 4.2–6.2 för sitt metylröttreagens.

Tillsats av en blå komponent förändrar det ögat ser: den rödaktiga sidan framstår som mer violett, medan den gulaktiga sidan i kombination med blått framstår som grön. Detta beskrivs ofta som skärmning av indikatorn. Den viktiga skillnaden är mellan den komponent som reagerar på surhetsgraden och den komponent som förändrar hur responsen ser ut. Att blanda färgämnena gör inte metylenblått till en universell pH-mätare.

Jämför de tre situationerna innan du tolkar en färg:

Den sista raden beskriver ett annat experiment. I Oxfords demonstration med den blå flaskan reducerar glukos i alkalisk lösning metylenblått till en färglös form, och tillfört syre återställer den blå färgen. Dessa förhållanden förklarar en redoxcykel, inte Tashiroindikatorns avsedda syra-basavläsning. Den övergripande skillnaden behandlas i metylenblåtts redoxkemi.

En dokumenterad sammansättning och dess färgriktning

ITW Reagents tekniska datablad för produkt 282430, utgåva 5 daterad oktober 2018, anger 100 mg metylrött och 50 mg metylenblått, med 10.4 mL vatten och tillräckligt med absolut etanol för att ge 100 mL. Där anges att produkten är avsedd för ammoniaktitreringar, med rödviolett färg vid pH 4.4 och grön vid pH 5.8.

Detta ger följande diagram, som gäller för just denna sammansättning:

pH 4.4, rödviolett → ökande pH → pH 5.8, grön

pH 5.8, grön → minskande pH → pH 4.4, rödviolett

Pilen beskriver riktningen genom indikatorns omslagsintervall. Den anger inte att någon av intervallets ändpunkter ska vara stoppunkt för varje analys. Databladet anger ingen exakt grå slutpunkt, så ett universellt pH-värde för en gråpunkt kan inte utläsas ur denna specifikation.

Observera också att grönt vid pH 5.8 fortfarande är surt under normala förhållanden i vattenlösning. Att bara kalla färgerna ”sur” och ”alkalisk” kan dölja detta: den gröna sidan är den sida av omslaget som har högre pH, inte ett bevis på att provets pH ligger över 7.

Vad en ammoniaktitrering faktiskt mäter

En indikator signalerar när byretten ska avläsas. Mängden analyt beräknas utifrån den uppmätta titrantförbrukningen, titrantens standardiserade koncentration och reaktionens stökiometri. En intensivare grön färg kvantifierar inte i sig en större mängd ammoniak.

Som ett konkret metodexempel destillerar den äldre EPA-metoden 350.2, återgiven av NEMI, ammoniak till borsyra och bestämmer mängden genom titrering med standardiserad svavelsyra. Dess blandindikator består av två volymer stamlösning med 0.2% metylrött och en volym stamlösning med 0.2% metylenblått, båda i 95% etanol. Metoden instruerar analytikern att jämföra slutpunkten med ett blankprov som innehåller motsvarande volymer vatten och borsyra.

Detta recept och den kommersiella sammansättningen ovan har samma massförhållande mellan färgämnena, men olika koncentrationer och lösningsmedelssammansättningar. Ett överensstämmande förhållande är därför inte tillräckligt belägg för att två flaskor är utbytbara. Förfarandet gäller också ammoniakkväve och utesluter uttryckligen totalt Kjeldahlkväve från sitt tillämpningsområde. En gemensam indikator gör inte två kvävebestämningar till samma analys.

Använd dokumentet för att förstå ett specificerat analytiskt arbetsflöde, inte för att anta att dess äldre utgåva styr ett aktuellt rapporteringskrav. Den metod som laboratoriet har antagit måste ange tillämplig utgåva och tillhörande kvalitetskontroller.

Slutpunkt och ekvivalenspunkt är olika saker

IUPAC definierar titrering och dess slutpunkt utifrån hur man identifierar att en reaktion är avslutad; ekvivalenspunkten motsvarar den exakta kemiska ekvivalensen. Den synliga signalen är användbar när den ligger tillräckligt nära denna punkt för metodens syfte.

Anta att två analytiker titrerar identiska prover. Den ena slutar när lösningen överensstämmer med det angivna blankprovet. Den andra fortsätter tills den mest mättade violetta färgen syns. Den andra analytikern har valt en annan slutpunkt och kan förbruka ett överskott av titrant. Att vara överens om namnet på den slutliga färgen garanterar inte att man är överens om den uppmätta mängden.

Därför bör ett utbildningsunderlag ange det jämförelseprov, de observationsförhållanden och det krav på färgens varaktighet som metoden kräver. En skärmbild kan förklara förändringens riktning, men laboratoriets jämförelseprov ligger till grund för bedömningen i praktiken.

En praktisk kontroll innan en indikator byts ut eller felsöks

Använd detta arbetsblad när färgen ser fel ut eller när en ersättningsprodukt föreslås:

Betrakta ett underkänt blankprov eller en oförklarad färgförändring som skäl att undersöka reagenset och metoden innan resultaten rapporteras. Att tillsätta mer färgämne tills provet ser välbekant ut förändrar observationsförhållandena och kan dölja det ursprungliga problemet.

För att välja rätt roll för färgämnet i en annan analys, börja med metylenblått i analytisk provning. Vid Tashirotitreringar ska färgämnenas sammansättning, den visuella slutpunkten och den analytiska beräkningen dokumenteras tillsammans.