Sådan forberedes Bromcresol Green pH-indikator

Bromocresol green, også kaldet 3′,3′′,5′,5′′-Tetrabromo-m-cresolsulfonphtalein, er en pH-indikator, der ofte bruges i både analytisk kemi og biologiske laboratorier. I kemi-laboratoriet bruges det som indikator ved syre/base-titrering, mens det i biologilaboratoriet bruges til at demonstrere aktiviteten af ​​visse enzymer.

Dette er en af ​​flere pH-indikatorer af praktisk betydning og ofte i brug. Af denne grund er det vigtigt at vide, hvordan man korrekt forbereder denne opløsning, så den, når den bruges, præsenterer farveændringer af ensartet intensitet og desuden i det passende pH-område til dens mange anvendelser.

Hvad er en pH-indikator?

pH-indikatorerne er opløsninger af svage syrer eller baser, der har meget forskellige intense farver i et surt medium og i et alkalisk medium. Det vil sige, at de er stoffer, hvis konjugerede syrer eller baser har en markant anderledes farve i opløsning end den respektive base eller oprindelige syre, så de tjener til visuelt at angive en opløsnings pH-område.

farveændringsinterval

Farven, som hver indikator præsenterer i en opløsning, bestemmes af andelen af ​​indikatormolekyler, der er ioniseret i forhold til dem, der ikke er det. Det vil sige, at det bestemmes af graden af ​​ionisering. Dette er igen styret af syre-base-balancen for hver indikator og af dens surheds- eller bacisitetskonstant, som vist nedenfor:

Ligevægtskonstanten for denne reaktion (Ka ₎ bestemmer koncentrationerne af alle arter ved ligevægt som følger:

• Når opløsningens pH er lig med indikatorens pKa (pKa er den negative logaritme af surhedskonstanten, Ka) _, så er begge arter, syren og dens konjugerede base, i samme koncentration.
• Hvis pH er lavere, vil farven på den protonerede indikator dominere.
• Hvis pH er større end pKa, vil farven på den ioniserede indikator dominere.

Af denne grund er pKa den afgørende faktor for valget af en pH-indikator for hver applikation.

Bromocresol grøn som pH-indikator

I tilfælde af bromcresolgrøn har dens pKa en værdi på 4,7, så farveændringen fra et surt til et basisk medium er i et område af pH-værdier, der går fra 4,4 til 5,0. Denne indikator viser en intens blå farve, når den er ioniseret, dvs. i et basismedium . På den anden side, når det er fuldt protoneret, dvs. i et surt medium , viser det en gul farve .

Struktur af bromocresol grøn

Bromocresol green har molekylformlen C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S med en molær masse på 698,01 g/mol. Dens molekylære struktur er præsenteret nedenfor:

Som du kan se, er det en organisk forbindelse med to phenolgrupper, der kan ionisere og dermed fungere som en syre. Denne forbindelse kan syntetiseres ved bromering af cresol lilla, som har grundlæggende den samme struktur, men uden de 4 brom atomer. Det er dog almindeligt at fremstille indikatoren ud fra den allerede syntetiserede frie syre, som er et lysebrunt krystallinsk fast stof. Også opløsningen kan fremstilles ud fra natriumsaltet, som er lettere at opløse i vand. Dette er også et krystallinsk fast stof, men med en mørkegrøn farve på grund af tilstedeværelsen af ​​konjugatbasen.

Bromocresol Grøn pH-indikator Anvendelser

• Det bruges som en syre-base-indikator til stærke syre- og basetitreringer.
• Det bruges som en syre-base-indikator for svage syretitreringer.
• Det bruges som en pH-indikator i forskellige bakteriekulturer for at fremhæve de fermenteringsprocesser, der forsurer mediet.

Fremstilling af bromocresol grøn indikatoropløsning

Nu hvor vi ved, hvad det er, og hvad det bruges til, vil vi se, hvordan man forbereder den grønne pH-indikatoropløsning af bromocresol.

To forskellige fremgangsmåder til dets fremstilling er præsenteret nedenfor, den ene fra syren og den anden fra natriumsaltet. Men i begge tilfælde vil resultatet være det samme: 100 ml af en 0,05 % opløsning.

Fremstilling af indikatoren fra ren bromocresol grøn

Til dette præparat skal du bruge følgende reagenser:

• Bromocresol grøn (lysebrunt krystallinsk fast stof).
• Natriumhydroxid (NaOH) opløsning 0,1 M.
• 95% V/V ethanol.
• Deioniseret vand.

Du skal også bruge følgende laboratoriematerialer og -instrumenter:

• Analytisk balance.
• 1 mL gradueret pipette
• 20 mL gradueret pipette
• 100 ml målekolbe

Procedure

1. 50 mg (0,0500 g) fast bromcresolgrøn vejes på en analytisk vægt og overføres til 100 ml målekolben.
2. Brug en 1,0 ml målepipette til at overføre 0,72 ml 0,10 M natriumhydroxidopløsning til kolben, der indeholder bromcresolgrønt, og ryst for at blande og tillade neutraliseringsreaktionen. En skarp farveændring fra lysebrun til dyb mørkegrøn bør observeres.
3. Ved hjælp af 20 ml pipetten overføres 20 ml 95 % ethanol til kolben indeholdende blandingen og rystes, indtil den er fuldstændig opløst.
4. Vand tilsættes til kolben op til 100 ml volumenmærket.
5. Til sidst dækkes den og rystes for at homogenisere opløsningen.

Fremstilling af indikatoren fra natriumsaltet af bromocresolgrøn

Hvis natriumsaltet anvendes i stedet for bromcresolgrønt, er neutraliseringstrinnet med natriumhydroxid ikke nødvendigt, da saltet allerede er opløseligt i vand.

I dette tilfælde skal du kun bruge:

• Bromocresol grønt natriumsalt (mørkegrønt krystallinsk fast stof).
• 95% V/V ethanol.
• Deioniseret vand.

Du skal bruge de samme laboratoriematerialer og -instrumenter bortset fra den 1,0 ml graduerede pipette.

Procedure

1. 51,6 mg (0,0516 g) af bromcresol-grønnatriumsaltet vejes på en analytisk vægt og overføres til 100 ml målekolben.
2. Brug 20 ml pipetten til at overføre 20 ml 95 % ethanol til kolben og ryste, indtil saltet er helt opløst. En mørkegrøn opløsning skal opnås.
3. Vand tilsættes til kolben op til 100 ml volumenmærket.
4. Til sidst dækkes den og rystes for at homogenisere opløsningen.

følsomhedstest

Det er vigtigt at udføre en foreløbig test af indikatoren for at sikre, at den skifter farve i det korrekte pH-område, og at farverne er intense nok til at blive opdaget med det blotte øje. Til dette udføres følgende test:

1. Tilsæt 0,2 mL (ca. 4 dråber) bromocresol-grøn indikator til 100 mL afgasset, deioniseret vand i et bægerglas. Resultatet skal være en blå farvet opløsning.
2. Farven bør ændres til gul ved tilsætning af højst 0,2 mL (4 dråber) 0,02 M saltsyre, da dette giver en opløsning med en pH-værdi på 4,40.

Referencer

Bromocresol grøn sikkerhedsdatablad (nd). Hentet fra https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=da

Bromocresol Grønt natriumsalt – Produktspecifikationer (nd). Hentet fra https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (nd). Udarbejdelse af indikatorløsninger. Hentet fra https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

Syre-base titreringer. (2020, 30. oktober). Hentet 10. juli 2021 fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1916