2.Индикаторлық теориялар
Иондық теория. Қышқылдық-негіздік индикаторлар әлсіз қышқылдар немесе әлсіз негіздер болып табылатындықтан, кез келген осындай индикатор ерітіндіде төмендегі теңдеуге сәйкес диссоциацияланады:
HInd ↔ +
Индикатор молекулалық түрде (HInd) болатын ерітіндінің түсі индикатор иондық түрде ( ) болатын ерітіндінің түсінен өзгеше.
Мысалы, метилді қызғылт сарының бейтарап ерітіндісі салыстырмалы түрде күшті қышқыл (pK = 3,7), сары түске ие, өйткені ерітіндіде иондық форма басым:
HInd
|
↔
|
+
|
қызыл форма
|
|
сары форма
|
Фенолфталеиннің бейтарап ерітіндісінде-әлсіз қышқыл (pK = 9,2), тепе-теңдік солға қарай ығысады, ерітінді түссіз,себебі ерітіндіде молекулалық форма иондық формадан басым болады:
HInd
|
↔
|
+
|
түссіз форма
|
|
қызыл форма
|
Қышқылдық-негіздік индикаторлардың түсінің ертіндінің рН мәніне тәуелділігі.Индикатордың электролиттік диссоциациясы константасы келесі түрде өрнектеледі:
KHInd=
Егер ерітіндіге қышқылды қосса, онда ерітіндіде сутек иондарының және индикатордың молекулалық формасының концентрациялары артады, тепе-теңдік солға қарай ығысады, ерітіндінің түсі молекулалық форманың түсіне ауысады. Ал егер ерітіндіге сілті қосса, онда жүйеде гидроксил иондарының және иондық форманың концентрациялары артады, тепе-теңдік оңға қарай ығысады, ерітіндінің түсі иондық форманың түсіне ауысады. Яғни, қышқылдық-негіздікі индикатордың бір түріне тән түсінің басқа формаға тән түске ауысуы және иондарының әсерімен жүреді, яғни ерітіндінің pH-на тәуелді.
Индикатор неғұрлым әлсіз қышқыл болса, ол қосылатын негіздің әсерінен рH-тың соғұрлым жоғары мәнінде өз түсін өзгертеді.
Мысалы метилді қызғылт сары фенолфталеинге қарағана күшті қышқыл, сондықтан ол өзінің түсін фенолфталеинге қарағанда (pH 8.0 – 10.0) рH-тың төмен мәнінде (pH 3.1 – 4.4) өзгертеді.
Индикаторлардың иондық теориясының кемшіліктері. Иондық теория қышқылдық және негіздік түрлерінің түстерінің әр түрлі болатындығын көрсетеді, бірақ түстің өзгеру себебін, табиғатын түсіндірмейді. Иондық теория индикаторлардың түсінің өзгеруін олардың құрылысымен байланыстырмайды. Иондық реакциялар жылдам, ал бояудың өзгеруі көп жағдайларда салыстырмалы баяу өтеді.
Индикаторлардың хромофорлық теориясы. Индикаторлардың хромофорлық теориясы-иондық теорияны толықтырады. Хромофорлық теория бойынша рH өзгеру барысында қышқылдық-негіздік индикаторлар молекулаларының құрылысы өзгереді. Бұл құбылыс бензоидты-хиноидты таутомериямен байланысты. Қарапайым мысал: хинон (I) мен нитрозофенол (II) бір химиялық қосылыстың әртүрлі таутомерлі формалары:
Хинон
|
|
нитрозофенол
|
сары форма
|
|
жасыл форма
|
Ерітіндінің рН-мәні өзгергенде тепе-теңдік сәйкесті таутомерлі форма түзілу жағына қарай ығысады.
Метилды қызғылт сары диметиламоноазобензолсульфоқышқылының натрийлы тұзы, сары түсті ұнтақ, 0,05% ерітіндісі қолданылады. Төменде оның таутомерлі формаларының тепе-теңдігі және түстері келтірілген:
|
↔
|
|
сары форма
бейтарап немесе сілітілік орта
|
|
қызыл форма
қышқылдық орта
|
Фенолфталеин - түссіз кристалдар, спирттегі 0,1%-тік ерітіндісі қолданылады.
Егер рH<8 болса, онда фенолфталеин түссізденеді. рH=8.0-10.0 аралығында болғанда фенолфталеин хиноидты (боялған) формасына ауысады. Егер рH = 13,0 – 14,0 аралығында болса, фенолфталеин жаңа құрылымдық қайта топтастырылуға ұшырайды, сондықтан ол түссізденеді.
Хромофорлы теория бойынша органикалық қосылыстардың түсі молекуланың тек қана хиноидты структурасымен ғана байланысты емес, ол молекула құрамында хромофорлы деп аталатын басқа атомдық топшалардың да болуымен түсіндіріледі. Мысалы,
нитро-топ O=N ↔ HO-N= нитрозо-тобына, азо-топ - N=N - ↔ = N-NH- гидразо-тобына ауысуын келтіруге болады.
Хромофорлы топты органикалық қосылыстарға ауксохромдар
деп аталатын кейбір басқа топшаларды(- OH, – NH2, –NHR, –NR2) енгізсе, онда боялған заттың түсі қоюлана түседі.
Ионды-хромофорлық теория. Иондық, ионды-хромофорлық теориялар-бір-бірін толықтыратын теориялар. Жалпы иондық-хромофорлық теория бойынша органикалық қосылыстардың -иондарын біртіндеп қосып алуы немесе сілтімен әсер еткенде -иондарының алынуы салдарынан қышқылдық-негіздік индикатордың түсінің өзгеруі құрылымының өзгеруі қатарбір мезгілде жүруімен болатын индикаторлардың иондық тепе-теңдігінің ығысуымен байланысты
Достарыңызбен бөлісу: |
