מעטילען־בלוי ווי אַן אינדיקאַטאָר: וואָס דער קאָליר־בײַט טאַקע ווײַזט אָן

אַ טעכניקערין לייגט צו מעטילען־בלוי אין אַ בעכער, שטעלט אײַן דעם pH און וואַרט, אַז דער קאָליר זאָל אָנווײַזן די זויערקייט. קיין קלאָרער רעזולטאַט קומט נישט. אַנשטאָט דעם לייגט זי צו אַ טראָפּן אַסקאָרבינזויער־לייזונג, און דאָס בלוי פֿאַרשווינדט. זי שאָקלט דעם קאָלבן אין דער לופֿט, און דאָס בלוי קערט זיך אום. דער זעלבער פֿאַרבשטאָף, צוויי גאָר פֿאַרשידענע אויפֿפֿירונגען. די פֿאַרמישונג איז די גאַנצע טעמע פֿון דעם אַרטיקל: מעטילען־בלוי איז אַ רעדאָקס־אינדיקאַטאָר וואָס רעאַגירט אויף עלעקטראָנען־איבערטראָג, נישט אַ pH־אינדיקאַטאָר וואָס רעאַגירט אויף פּראָטאָנען. ווען דער חילוק ווערט קלאָר, פֿאַלן אַלע אַנדערע פּרטים אין אָרט.

דער פּראַקטישער כּלל פּאַסט אין איין זאַץ. בלוי מיינט, אַז די אָקסידירטע פֿאָרעם איז פֿאַראַן. קאָלירלאָז מיינט, אַז די רעדוצירטע פֿאָרעם, לעוקאָמעטילען־בלוי, איז פֿאַראַן. אַלץ וואָס באַוועגט עלעקטראָנען קען איבערבײַטן דעם צושטאַנד. זויערן און באַזעס אַליין קענען דאָס נישט, כאָטש דער pH ענדערט די וואָולטאַזש, בײַ וועלכער דער בײַט געשעט.

דאָס פּאָרפֿאָלק הינטער דעם קאָליר

אָקסידירטער מעטילען־בלוי איז דער מעטילטיאָניניום־קאַטיאָן, אַ פֿלאַכע פֿענאָטיאַזיניום־סיסטעם מיט דרײַ רינגען, וואָס ווערט צוגעשטעלט ווי אַ כלאָריד־זאַלץ. PubChem פֿאַרצייכנט עס ווי מעטילטיאָניניום־כלאָריד. אין פֿאַרדינטן וואַסער אַבזאָרבירט דער מאָנאָמער נאָענט צו 664 nm, און די אַבזאָרפּציע איז דאָס בלוי וואָס דאָס אויג זעט. דער רעדוצירטער פּאַרטנער, לעוקאָמעטילען־בלוי, האָט דעם זעלבן סקעלעט, אָבער דער שטיקשטאָף אינעם צענטראַלן רינג איז פּראָטאָנירט און דער כראָמאָפֿאָר איז צעשטערט. דערפֿאַר איז ער כּמעט קאָלירלאָז, מיט זײַן שטאַרקער באַנדע אינעם אולטראַוויאָלעטן געביט (PubChem־איינטראָג פֿאַר דער לעוקאָ־פֿאָרעם).

די נעץ־רעאַקציע טראָגט איבער צוויי עלעקטראָנען, אָבער די צאָל פּראָטאָנען איז אָפּהענגיק פֿון pH, ווײַל די רעדוצירטע פֿאָרעם פּראָטאָנירט זיך אין אַ זויערער סבֿיבֿה. די רעפֿערענץ־באַהאַנדלונג אין וויזואַליזירן רעדאָקס־כעמיע גיט דעם סטאַנדאַרד־פּאָטענציאַל נאָענט צו +0.53 V בײַ pH 0 און דעם פֿאָרמאַלן פּאָטענציאַל נאָענט צו +0.011 V בײַ pH 7, רעלאַטיוו צו דער וואַסערשטאָף־עלעקטראָדע. צווישן די דאָזיקע פּונקטן פֿאַרשיבט זיך דער פּאָטענציאַל מיטן pH. מאָדערנע וואָלטאַממעטריע אין דער שטודיע וועגן רעדאָקס־אויפֿפֿירונג און פּאָטענציאַלן פֿון פֿאַרבשטאָפֿן געפֿינט בערך 29.5 mV פּער pH־איינס פֿון אומגעפֿער pH 4 ביז 10, וואָס שטימט מיט אַ רעזשים פֿון צוויי עלעקטראָנען און איין פּראָטאָן, און בערך 88.5 mV פּער pH־איינס אונטער pH 4, וואָס שטימט מיט אַ רעזשים פֿון צוויי עלעקטראָנען און דרײַ פּראָטאָנען. אַ געמעלדטער פּאָטענציאַל אָן זײַן pH איז דעריבער אָן אַ באַדײַט. פֿרעגט שטענדיק וועלכע שיפּוע און וועלכע רעפֿערענץ־עלעקטראָדע שטייען הינטער דער צאָל, ווײַל ווערטן רעלאַטיוו צו זילבער־רעפֿערענצן קען מען נישט גלײַך פֿאַרגלײַכן מיט ווערטן אויף דער וואַסערשטאָף־סקאַלע. די גרונטיקע סטרוקטור און אייגנשאַפֿטן באַשטימען דעם כראָמאָפֿאָר, און אַ באַגלייטנדיקע זײַט וועגן דעם אויסאַרבעטן פֿון רעדאָקס־אָפּלעזונגען פֿאַרברייטערט די דיסקוסיע וועגן דעם פּאָרפֿאָלק צו פֿאָרמולירונג־ברירות.

די מיטלדיקע פּאָזיציע אויף דער פּאָטענציאַל־סקאַלע איז וואָס מאַכט דעם פֿאַרבשטאָף נוצלעך. בײַ pH 7 געפֿינט ער זיך צווישן מילדע אָקסידאַציע־מיטלען: שטאַרק גענוג צו אָננעמען עלעקטראָנען פֿון גוטע דאָנאָרן ווי אַסקאָרבאַט אָדער NAD(P)H, און שוואַך גענוג זיי איבערצוגעבן צו צעלאָזטן זויערשטאָף אָדער אײַזן(III)־צענטערס. דערפֿאַר גייט ער דורך אַ ציקל אַנשטאָט צו בלײַבן שטעקן. רעדוקציע מאַכט אים קאָלירלאָז. לופֿט אָקסידירט אים ווידער. דער וועג איז דער זעלבער אין ביידע ריכטונגען.

פֿאַר וואָס pH־פֿראַגעס קומען כּסדר אויף

דרײַ קוואַלן פֿון פֿאַרמישונג קומען כּסדר צוריק אין לאַבאָראַטאָריעס און קלאַסצימערן, און פֿאַר יעדן איז דאָ אַ קאָנקרעטע קלאָרשטעלונג.

ערשטנס, pH פֿאַרשיבט דעם פּאָטענציאַל, וואָס זעט אויס ווי אַ pH־רעאַקציע. הייבט מען דעם pH, ווערט דאָס פּאָרפֿאָלק גרינגער צו רעדוצירן בײַ אַ פֿיקסירטער עלעקטראָדע־אָפּלעזונג, אַזוי אַז דער זעלבער דאָנאָר מאַכט דעם פֿאַרבשטאָף גיכער קאָלירלאָז. אָבער קיין פּראָטאָנירונג־שריט אַליין ברענגט נישט דעם קלאָרן איבערגאַנג פֿון בלוי צו קאָלירלאָז אינעם נאָרמאַלן קייט. אַ קריטישע איבערבליק פֿון 2025 וועגן מעטילען־בלויס אייגנשאַפֿטן מעלדט, אַז דער מאַקסימום בײַ 665 nm בלײַבט אין עיקר אומגעענדערט פֿון pH 2 ביז 12, מיט בלויז באַשיידענע ענדערונגען אין אַבזאָרבאַנס. פּראָטאָנען שטעלן אײַן די וואָולטאַזש. עלעקטראָנען בײַטן דעם קאָליר.

צווייטנס, דער אָנטאָלאָגיע־עטיקעט פֿירט אין טעות. PubChem אימפּאָרטירט איצט אַ ראָלע פֿון ChEBI, וואָס רופֿט דעם פֿאַרבשטאָף אַ זויער־באַזע־אינדיקאַטאָר. מע זאָל נישט לייענען דעם עטיקעט ווי אַ באַווײַז, אַז מעטילען־בלוי פֿירט זיך אויף ווי פֿענאָלפֿטאַלעין אָדער מעטיל־רויט. אין נאָרמאַלער אַרבעט מיט וואַסעריקע לייזונגען טוט ער דאָס נישט.

דריטנס, די טאַשיראָ־געמיש באָרגט דעם נאָמען. דער טאַשיראָ־אינדיקאַטאָר איז אַ געמיש פֿון מעטיל־רויט און מעטילען־בלוי, אין וועלכער מעטיל־רויט גיט די זויער־באַזע־רעאַקציע און מעטילען־בלוי גיט אַ בלויען אָפּטישן הינטערגרונט. אַזוי ווערט אַ בײַט פֿון רויט צו געל פֿאַרוואַנדלט אין אַ שאַרפֿערן צוזאַמענגעשטעלטן בײַט. איין קאָמערציעלע טאַשיראָ־פֿאָרמולירונג גיט אָן pH 4.4 ביז 6.2, בעת אַ באַשטימטע פֿאָרמולירונג פֿון ITW Reagents ספּעציפֿיצירט רויט־וויאָלעט בײַ pH 4.4 ביז גרין בײַ pH 5.8. קיין איינע פֿון די קייטן איז נישט אַן איבערגאַנג־קייט פֿון מעטילען־בלוי אַליין. דער פֿאַרבשטאָף איז דער מיטל וואָס מאַכט דעם קאָליר־בײַט קלאָרער, נישט דער סענסאָר.

איין גרענעץ־פֿאַל פֿאַרדינט אַ וואָרענונג. אַרום pH 13 קענען שטאַרק אַלקאַלישע באַדינגונגען דורך אומקערבלעכער הידראָליז שאַפֿן רויטע ביז ראָזעווע פּראָדוקטן פֿונעם מעטילען־וויאָלעט־טיפּ. דאָס ראָזעווע איז צעפֿאַל, נישט אַן אינדיקאַטאָר־ענדפּונקט. באַטראַכט עס ווי אַ סיגנאַל אויסצוּוואַרפֿן די לייזונג, נישט זי אָפּצולייענען.

וווּ עס אַרבעט ווי אַ רעדאָקס־אינדיקאַטאָר

דער קלאַסישער באַניץ איז די Lane-Eynon־טיטראַציע פֿון רעדוצירנדיקע צוקערן. הייסע אַלקאַלישע פֿעהלינג־לייזונג ווערט טיטרירט מיט צוקער, און מעטילען־בלוי ווערט צוגעגעבן נאָענט צום ענדפּונקט; דאָס פֿאַרבליבענע בלוי פֿאַרשווינדט ווען די רעדוצירנדיקע קאַפּאַציטעט פֿונעם צוקער איז גרעסער ווי די וואָס מע דאַרף פֿאַר קופּער(II). דער AOAC Lane-Eynon־פּראָצעדור האַלט די געמיש בײַם קאָכן, כּדי דער אַרויסקומענדיקער פּאַרע זאָל אונטערדריקן די ווידער־אָקסידאַציע דורך לופֿט, געוויינטלעך מיט עטלעכע טראָפּנס פֿאַרבשטאָף־לייזונג. דער קאָליר־בײַט ווײַזט אָן, אַז קיין רעדוצירבאַרער קופּער איז נישט געבליבן. דאָס איז אַ רעדאָקס־אויסזאָג וועגן דעם קאָלבן, נישט אַ pH־אויסזאָג.

עלטערע טיטרימעטריע האָט געניצט די זעלבע לאָגיק אויך אַנדערשוווּ. פֿאַרדינטער פֿאַרבשטאָף האָט געקענט פֿאַרטרעטן קראָכמאַל אין געוויסע יאָדימעטרישע טיטראַציעס, וווּ אַלקאָהאָל האָט געמאַכט קראָכמאַל אומפּאַסיק, בײַ אַרבעט־קאָנצענטראַציעס נאָענט צו 0.05 g פּער ליטער. אָבער אַן איבערמאָס פֿאַרבשטאָף קען שאַפֿן אַ יאָד־פֿאַרבשטאָף־פֿאַרבינדונג, ווי Sinnatt האָט געוויזן אין 1912. האַנטבוך־זאַמלונגען רעכענען דעם פֿאַרבשטאָף אויך אויס פֿאַר טיטאַנאָמעטריע און יאָדאָמעטריע. די אַסקאָרבינזויער־מעטאָד פֿון Gal פֿון 1936 האָט רעדוצירט דעם פֿאַרבשטאָף מיט וויטאַמין C־עקסטראַקטן און צוריק־טיטרירט דעם פֿאַרבליבענעם פֿאַרבשטאָף מיט טיטאַניום־טריכלאָריד. די מעטאָד איז הײַנט מער היסטאָריש ווי רוטינמעסיק, אָבער זי ווײַזט דעם מוסטער: אַ דאָנאָר רעדוצירט בלוי צו קאָלירלאָז, און דאָס פֿאַרשווינדן פֿון בלוי איז דער ענדפּונקט.

מעטאָדן פֿאַר צעלאָזטן זויערשטאָף נוצן דאָס זעלבע פּאָרפֿאָלק אין דער פֿאַרקערטער ריכטונג. איין פּובליקירטער צוגאַנג רעדוצירט ערשט דעם פֿאַרבשטאָף מיט גלוקאָז אין אַלקאַלישן וואַסעריקן עטאַנאָל. דערנאָך לאָזט ער צעלאָזטן זויערשטאָף אָקסידירן די קאָלירלאָזע לעוקאָ־פֿאָרעם צוריק צו בלוי כּמעט באַלד, מיט אַן אָפּלעזונג נאָענט צו 600 nm ביז בערך 13 מיקראָגראַם פּער מיליליטער, ווי באַשריבן דורך Okumura און Hashitani. מישט דאָס נישט אויס מיט דער קלאַסישער ווינקלער־טיטראַציע פֿאַר צעלאָזטן זויערשטאָף, וואָס ניצט קראָכמאַל בײַם ענדפּונקט; דער NOAA ווינקלער־SOP ספּעציפֿיצירט בערך 1 פּראָצענט קראָכמאַל. זויערשטאָף־מעטאָדן מיט מעטילען־בלוי זענען אַ באַזונדערע גרופּע מיט אַ פֿאַרקערטער ריכטונג פֿונעם קאָליר־בײַט.

די בלויע פֿלאַש אינעם קלאַסצימער איז דאָס זעלבע פּאָרפֿאָלק אין קליין: גלוקאָז אין אַן אַלקאַלישער לייזונג רעדוצירט דעם בלויען פֿאַרבשטאָף צו דער קאָלירלאָזער פֿאָרעם ווען די לייזונג שטייט, און שאָקלען צעלאָזט זויערשטאָף, וואָס אָקסידירט אים ווידער צו בלוי. דער גאַנצער פּראָצעדור און זײַנע קאָנטראָלן געהערן צו דער דעמאָנסטראַציע מיט דער בלויער פֿלאַש, און די באַנדע־פּאָזיציעס און אַגרעגאַציע־פֿאַרשיבונגען געהערן צו דער זײַט וועגן ספּעקטרען און קאָנצענטראַציע־עפֿעקטן. דער אַרטיקל האַלט זיך בלויז צום מעכאַניזם, ווײַל דער פּראָצעדור און די ספּעקטרען דאַרפֿן יעדער זייערע אייגענע באַדינגונגען.

קאָליר־צושטאַנד־טאַבעלע: צושטאַנדן, באַדינגונגען, באַגרענעצונגען

די טאַבעלע איז די אָריגינעלע רעפֿערענץ פֿאַר דעם אַרטיקל. לייענט די גאַנצע שורה איידער איר פֿאַרלאָזט זיך אויף אַן ענדפּונקט.

פֿעלער־אורזאַכן וואָס פֿאַרנעפּלען דעם ענדפּונקט

לופֿט איז דער ערשטער חשוד ווען אַן ענדפּונקט פֿאַרשיבט זיך. די לעוקאָ־פֿאָרעם ווערט גרינג ווידער אָקסידירט, בפֿרט אין אַלקאַלישע סיסטעמען, אַזוי אַז אַ טיטראַציע וואָס איז געוואָרן קאָלירלאָז קען ווידער ווערן בלוי בײַם שטיין אָדער בײַ שטאַרקער קרײַזנדיקער באַוועגונג. שליסט אויס לופֿט ווען דער צושטאַנד מוז זיך האַלטן, סטאַנדאַרדיזירט דאָס שאָקלען און לייענט אָפּ אין אַ פֿיקסירטן מאָמענט.

ליכט איז דער צווייטער חשוד. דער פֿאַרבשטאָף איז פֿאָטאָכעמיש אַקטיוו, און באַשטראַלונג ווען דאָנאָרן זענען פֿאַראַן קען אים אויסבלייכן דורך רעאַקציע־וועגן וואָס נעמען אַרײַן דעמעטילירטע פּראָדוקטן. היט אַנאַליטישע פֿאַרבשטאָף־לייזונגען אין פֿינצטערניש און באַשטימט נישט ענדפּונקטן אונטער שטאַרקע לאַבאָראַטאָריע־לאַמפּן.

קאָנצענטראַציע איז דער דריטער. דער אָקסידירטער קאַטיאָן לייגט זיך אין שיכטן צו דימערן און העכערע אַגרעגאַטן מיט אַ פֿאַרשאָבענער באַנדע נאָענט צו 610 ביז 615 nm, אַזוי אַז אַ קאָנצענטרירטע לייזונג זעט אויס ווי זי וואָלט נישט געהאַט די ריכטיקע שפּיץ, אָן צו זײַן אומריין. פֿאַרדינט ביזן מאָנאָמער־רעזשים איידער איר אָפּשאַצט ספּעקטרען אָדער ענדפּונקטן.

צוויי ווייניקער בולטיקע סיסטעמאַטישע אָפּווייכונגען פֿאַרדינען אָרט, ווײַל זיי שאַטן בפֿרט אַרבעט בײַ נידעריקע קאָנצענטראַציעס. דער פֿאַרבשטאָף אַדסאָרבירט זיך אין אַ מעסבאַרן מאָס בײַ גרענעץ־פֿלאַכן צווישן גלאָז און וואַסער, וואָס פֿאַרקרימט פֿאַרדינטע סטאַנדאַרדן און קינעטיק; פּאָלימער־כלים אָדער קיווועטן זענען די לייזונג וווּ גענויִקייט איז וויכטיק. דערצו קען קאָמערציעלער פֿאַרבשטאָף אַנטהאַלטן פֿאַרוואַנדטע טיאַזין־אומריינקייטן, אַרײַנגערעכנט Azure B, וואָס היסטאָרישע רייניקונג־שטודיעס האָבן בפֿירוש אַוועקגענומען. דערפֿאַר זאָל אַנאַליטישע אַרבעט ספּעציפֿיצירן דעם קוואַליטעט־גראַד, אַנשטאָט אָנצונעמען אַז יעדע פֿלאַש מיטן עטיקעט מעטילען־בלוי איז כעמיש אידענטיש. די ספּעקטראַלע פּרטים וועגן דער אַגרעגאַציע־פֿאַרשיבונג ווערן בכּיוון געהאַלטן אויף דער ספּעקטרען־זײַט.

אַ קורצע קאָנטראָל־רשימה פֿאַר דער לאַבאָראַטאָריע

בופֿערט די לייזונג און שרײַבט דעם pH לעבן יעדן פּאָטענציאַל און יעדן ענדפּונקט. שטעלט פֿעסט דעם זויערשטאָף־רעזשים: קאָכן מיט אַ פּאַרע־דעק פֿאַר אַרבעט אין Lane-Eynon־סטיל, אַן אינערטער דעק אָדער פֿיקסירטע צײַטן אַנדערשוווּ. אַרבעט גענוג פֿאַרדינט צו זען דעם מאָנאָמער, באַשיצט לייזונגען פֿון ליכט, גיט דעם פֿאָרצוג צו פּאָלימער־כלים בײַ נידעריקע קאָנצענטראַציעס און פֿאַרצייכנט דעם פֿאַרבשטאָף־גראַד. אויב דער ציל איז טאַקע pH, נעמט אַן אמתן זויער־באַזע־אינדיקאַטאָר אָדער אַ באַשטימטע טאַשיראָ־געמיש, און גיט אָן דעם געמיש־קייט ווי דעם געמיש־קייט, קיינמאָל נישט ווי אַ מעטילען־בלוי־קייט.

דער באַגריף בלײַבט גאַנץ בײַ דער דאָזיקער דיסציפּלין. מעטילען־בלוי ווײַזט דעם אָקסידאַציע־צושטאַנד מיט אויסערגעוויינטלעכער קלאָרקייט, ווײַל זײַנע צוויי צושטאַנדן האָבן גאָר פֿאַרשידענע אַבזאָרפּציע פֿון קענטיק ליכט. באַטראַכט דעם קאָליר ווי אַ רעדאָקס־אָפּלעזונג בײַ אַן אָנגעגעבענעם pH, אונטער אָנגעגעבענע זויערשטאָף־ און ליכט־באַדינגונגען, מיט אַן אָנגעגעבענעם פֿאַרבשטאָף־גראַד, און ער פֿאַרדינט זײַן אָרט אין דער טיטראַציע. באַטראַכט אים ווי לאַקמוס, און ער וועט אײַך מיט פֿולער קאָנסיסטענץ פֿירן אין טעות.