شیمی رنگ ها شیمی عمومی

شناساگر های اسید و باز – شیمی و رنگ آنها

بسیاری از ما چه شیمی دان باشیم چه تخصص دیگری داشته باشیم به احتمال زیاد با شناساگر های pH برخورد داشته ایم . تعجب آور است اگر کسی خلاف این ادعا را داشته باشد. اگر به دوران مدرسه برگردیم حتما به خاطر می آوریم که در آزمایش هایی مقداری شناساگر یونیورسال (جامع) به مایعات روزمره اضافه می کردیم تا تشخیص دهیم اسیدی هستند یا بازی . شاید با گستره ی بزرگی از شناساگر ها که برای اندازه گیری pH مورد استفاده قرار می گیرد آشنایی نداشته باشید و یا علت تغییر رنگ مشاهده شده بر اثر افزودن شناساگر ها را ندانید در این مقاله به بررسی این موارد می پردازیم.

شناساگر های pH
شناساگر های pH

شاید عجیب به نظر برسد که با وجود شناساگر یونیورسال که می تواند گستره ی بزرگی از pH را پوشش دهد مجبوریم از شناساگر های متعدد استفاده کنیم . این امر به خاطر تغییر رنگ تدریجی شناساگر یونیورسال در اثر تغییر pH است که به نوعی نقطه ضعف محسوب می شود. شناساگر های دیگر در گستره های کوچک با تغییر pH تغییر رنگ واضح تری ایجاد می کنند. این محدودیت ها باعث می شود در کار های دقیقی مانند تیتراسیون های اسید و باز که در آن می خواهیم به نقطه ی اکی والان (نقطه برابری اسید و باز) برسیم از شناساگر یونیورسال استفاده نکنیم.

در بعضی تیتراسیون ها بسته به نوع اسید و باز بکار رفته ممکن است نقطه ی پایانی تیتراسیون از نقطه ی خنثی انحراف داشته باشد. این موضوع باعث می شود محصولات ایجاد شده خواص نسبی اسیدی و بازی داشته باشند . در این گونه تیتراسیون ها باید از شناساگر هایی استفاده کنیم که گستره ی تغییر pH آنها به نقطه ی اکی والان بسیار نزدیک باشد . این جا است که تنوع شناساگر ها به کار می آید.

حتما در این گرافیک به این نکته توجه داشته اید که شناساگر های مختلف از نظر گستره حساسیت به pH با هم متفاوت اند . دقیقا همین تفاوت است که باعث کاربرد این شناساگر ها در واکنش های متفاوت اسید و باز با نقاط اکی والان متفاوت می شود. به این واکنش های اسید و باز همان طور که قبلا نام برده شده تیتراسیون گفته می شود . پس عموما کاربرد شناساگر ها در تیتراسیون ها متفاوت است . برای مثال فنل فتالئین دارای گستره تغییر رنگ  ۸٫۳-۱۰ است و برای تیتراسیون های بین اسید قوی و باز قوی و همچنین اسید ضعیف با باز قوی به کار می رود.متیل اورانژ دارای گستره تغییر رنگ  ۳٫۱-۴٫۴ است و برای تیتراسیون های بین باز قوی و اسید قوی و اسید قوی با باز ضعیف کاربردی است .

در نتیجه نقاط اکی والان متفاوت ، استفاده از محلول شناساگر های مختلف را توجیه می کند . حال این سوال پیش می آید که چرا ما این تغییرات رنگ را بلافاصله پس از لحظه ی تغییر رنگ بررسی می کنیم؟

اولا این کار برای اندازی گیری مقیاس pH  انجام می شود. یا به طور ساده تر میزان اسیدی بودن یا بازی بودن ترکیب را شناسایی می کند . در هر صورت pH هر عدد که باشد مقیاسی لگاریتمی برای اندازه گیری غلظت یون های هیدرونیوم است. در نتیجه تغییرات در pH باعث تغییراتی با ضریب ۱۰ در غلظت یون هیدرونیوم می شود در نتیجه اولین تغییر رنگ مشاهده شده باعث افزایش دقت کار می شود.

محلول شناساگر ها دارای چه خواصی اند که موجب تغییر رنگ آنها می شود؟ شناسگر ها به خودی خود اسید ها و باز های ضعیفی هستند. هنگامی که این ترکیبات در آب حل می شوند به طور کم تفکیک می شوند و یون ها را شکل می دهند . شناساگر ها مولکول هایی هستند که دارای تعدادی پیوند دوگانه و یگانه کربن – کربن کانژوگه (متناوب ) هستند. برای مثال فنل فتالئین در تصویر زیر نشان دهده شده است:

فنل فتالئین
فنل فتالئین

این پیوند ها یگانه و دوگانه متناوب طول موج هایی از ناحیه مرئی را جذب کنند و همین می تواند به آنها رنگ بخشد. در محلول های اسیدی ، محلول حاوی مقادیر زیادی از یون هیدروژن است بنابرین مولکول خیلی تفکیک نمی شود و رنگی که مشاهده می شود رنگ اصلی شناساگر است.اما هنگامی که محلول بازی باشد به دلیل کم بودن غلظت یون هیدروژن نسبت به محلول اسیدی ، این اجازه به شناساگر داده می شود که یون هیدروژن خود را در محلول رها کند ، تغییر ساختار الکترون ها در مولکول سبب تغییر طول موج های جذب شده و درنتیجه تغییر رنگ می شود.

شناساگر های شیمیایی تنها ابزار اندازه گیری pH نیستند . ترکیبات برخی گیاهان مانند آنتوسیانین های موجود در کلم قرمز یا پوینستیا نیز می توانند به عنوان شناساگر عمل کنند . این ها نیز بر همین اساس کار می کنند.

 

این مقاله توسط وبسایت compoundchem.com تهیه و توسط وبسایت cheminfinity.com ترجمه شده است . کپی برداری تنها با ذکر منبع ترجمه مجاز است .

ما را در شبکه های اجتماعی فالو و لایک کنید
RSS
Follow by Email
Facebook
Google+
https://cheminfinity.com/color-chemistry/%d8%b4%d9%86%d8%a7%d8%b3%d8%a7%da%af%d8%b1-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%a7%d8%b3%db%8c%d8%af-%d8%a8%d8%a7%d8%b2-ph/
Twitter
Instagram

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *