So bereiten Sie den grünen Bromcresol-pH-Indikator vor

Bromkresolgrün, auch 3′,3′′,5′,5′′-Tetrabromo-m-cresolsulfonphthalein genannt, ist ein pH-Indikator, der sowohl in der analytischen Chemie als auch in Biologielabors häufig verwendet wird. Im Chemielabor wird es als Indikator bei Säure/Base-Titrationen verwendet, während es im Biologielabor zum Nachweis der Aktivität bestimmter Enzyme verwendet wird.

Dies ist einer von mehreren pH-Indikatoren von praktischer Bedeutung und wird häufig verwendet. Aus diesem Grund ist es wichtig zu wissen, wie diese Lösung richtig zubereitet wird, damit sie bei der Anwendung Farbveränderungen von gleichbleibender Intensität und darüber hinaus im geeigneten pH-Bereich für ihre vielfältigen Anwendungen zeigt.

Was ist ein pH-Indikator?

Die pH-Indikatoren sind Lösungen schwacher Säuren oder Basen, die im sauren Medium und im alkalischen Medium sehr unterschiedlich intensive Farben aufweisen. Das heißt, es handelt sich um Substanzen, deren konjugierte Säuren oder Basen in Lösung eine deutlich andere Farbe aufweisen als die jeweilige Base oder Ausgangssäure, so dass sie dazu dienen, den pH-Bereich einer Lösung visuell anzuzeigen.

Farbwechselintervall

Die Farbe, die jeder Indikator in einer Lösung darstellt, wird durch das Verhältnis der ionisierten Indikatormoleküle zu den nicht ionisierten Indikatormolekülen bestimmt. Das heißt, es wird durch den Ionisierungsgrad bestimmt. Dies wiederum wird durch das Säure-Basen-Gleichgewicht jedes Indikators und durch seine Säure- oder Bazizitätskonstante bestimmt, wie unten gezeigt:

Die Gleichgewichtskonstante für diese Reaktion (K _a ) bestimmt die Konzentrationen aller Spezies im Gleichgewicht wie folgt:

• Wenn der pH-Wert der Lösung gleich dem pKa des Indikators ist (pKa ist der negative Logarithmus der Säurekonstante K a ₎ , dann haben beide Spezies, die Säure und ihre konjugierte Base, die gleiche Konzentration.
• Wenn der pH-Wert niedriger ist, überwiegt die Farbe des protonierten Indikators.
• Wenn der pH-Wert größer als der pKa-Wert ist, überwiegt die Farbe des ionisierten Indikators.

Aus diesem Grund ist der pKa-Wert der entscheidende Faktor für die Auswahl eines pH-Indikators für jede Anwendung.

Bromkresolgrün als pH-Indikator

Im Fall von Bromkresolgrün hat sein pKa-Wert 4,7, sodass der Farbwechsel von einem sauren zu einem basischen Medium in einem Bereich von pH-Werten liegt, der von 4,4 bis 5,0 reicht. Dieser Indikator weist eine intensive blaue Farbe auf , wenn er ionisiert wird, dh in einem basischen Medium . Vollständig protoniert, also im sauren Milieu , zeigt es dagegen eine gelbe Farbe .

Struktur von Bromkresolgrün

Bromkresolgrün hat die Summenformel C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S mit einer Molmasse von 698,01 g/mol. Seine molekulare Struktur ist unten dargestellt:

Wie Sie sehen können, handelt es sich um eine organische Verbindung mit zwei Phenolgruppen, die ionisieren kann und somit als Säure wirkt. Diese Verbindung kann durch Bromierung von Kresolpurpur synthetisiert werden, das im Wesentlichen die gleiche Struktur hat, jedoch ohne die 4 Bromatome. Es ist jedoch üblich, den Indikator aus der bereits synthetisierten freien Säure herzustellen, die ein hellbrauner kristalliner Feststoff ist. Die Lösung kann auch aus dem in Wasser leichter löslichen Natriumsalz hergestellt werden. Dies ist ebenfalls ein kristalliner Feststoff, jedoch mit einer dunkelgrünen Farbe aufgrund der Anwesenheit der konjugierten Base.

Bromkresolgrüner pH-Indikator verwendet

• Es wird als Säure-Base-Indikator für starke Säure- und Basentitrationen verwendet.
• Es wird als Säure-Base-Indikator für schwache Säuretitrationen verwendet.
• Es wird als pH-Indikator in verschiedenen Bakterienkulturen verwendet, um die Fermentationsprozesse hervorzuheben, die das Medium ansäuern.

Herstellung einer Bromkresolgrün-Indikatorlösung

Jetzt, da wir wissen, was es ist und wofür es verwendet wird, werden wir sehen, wie man die grüne Bromkresol-pH-Indikatorlösung herstellt.

Nachfolgend werden zwei verschiedene Verfahren zu seiner Herstellung vorgestellt, eines aus der Säure und das andere aus dem Natriumsalz. Das Ergebnis ist jedoch in beiden Fällen dasselbe: 100 ml einer 0,05 %igen Lösung.

Herstellung des Indikators aus reinem Bromkresolgrün

Für diese Zubereitung benötigen Sie folgende Reagenzien:

• Bromkresolgrün (hellbrauner kristalliner Feststoff).
• Natriumhydroxid (NaOH)-Lösung 0,1 M.
• 95 % Vol./Vol. Ethanol.
• Deionisiertes Wasser.

Außerdem benötigen Sie folgende Labormaterialien und -instrumente:

• Analytische Ausgeglichenheit.
• Messpipette 1 ml
• Messpipette 20 ml
• 100 ml Messkolben

Verfahren

1. 50 mg (0,0500 g) festes Bromkresolgrün werden auf einer Analysenwaage eingewogen und in den 100-mL-Messkolben überführt.
2. Mit einer 1,0-ml-Messpipette 0,72 ml 0,10 M Natriumhydroxidlösung in den Kolben mit dem Bromcresolgrün geben und zum Mischen schütteln und die Neutralisationsreaktion ablaufen lassen. Es sollte ein scharfer Farbwechsel von hellbraun zu tiefdunklem Grün beobachtet werden.
3. Mit der 20-ml-Pipette werden 20 ml 95 %iges Ethanol in den Kolben mit der Mischung überführt und bis zur vollständigen Auflösung geschüttelt.
4. Dem Kolben wird bis zur Volumenmarke von 100 ml Wasser zugesetzt.
5. Schließlich wird abgedeckt und geschüttelt, um die Lösung zu homogenisieren.

Herstellung des Indikators aus dem Natriumsalz von Bromkresolgrün

Wenn das Natriumsalz anstelle von Bromkresolgrün verwendet wird, ist der Neutralisationsschritt mit Natriumhydroxid nicht erforderlich, da das Salz bereits in Wasser löslich ist.

In diesem Fall benötigen Sie nur:

• Bromkresolgrün-Natriumsalz (dunkelgrüner kristalliner Feststoff).
• 95 % Vol./Vol. Ethanol.
• Deionisiertes Wasser.

Mit Ausnahme der 1,0-mL-Messpipette benötigen Sie die gleichen Labormaterialien und Instrumente.

Verfahren

1. 51,6 mg (0,0516 g) des Bromkresolgrün-Natriumsalzes werden auf einer Analysenwaage eingewogen und in den 100-mL-Messkolben überführt.
2. Mit der 20-ml-Pipette 20 ml 95 %iges Ethanol in den Kolben geben und schütteln, bis das Salz vollständig aufgelöst ist. Es sollte eine dunkelgrüne Lösung erhalten werden.
3. Dem Kolben wird bis zur Volumenmarke von 100 ml Wasser zugesetzt.
4. Schließlich wird abgedeckt und geschüttelt, um die Lösung zu homogenisieren.

Empfindlichkeitstest

Es ist wichtig, einen Vortest des Indikators durchzuführen, um sicherzustellen, dass er sich im richtigen pH-Bereich verfärbt und dass die Farben intensiv genug sind, um mit bloßem Auge erkannt zu werden. Dazu wird folgender Test durchgeführt:

1. Geben Sie 0,2 ml (ca. 4 Tropfen) Bromkresolgrün-Indikator zu 100 ml entgastem, deionisiertem Wasser in ein Becherglas. Das Ergebnis sollte eine blau gefärbte Lösung sein.
2. Die Farbe sollte bei Zugabe von nicht mehr als 0,2 ml (4 Tropfen) 0,02 M Salzsäure nach Gelb umschlagen, da dies eine Lösung mit einem pH-Wert von 4,40 ergibt).

Verweise

Bromkresolgrün Sicherheitsdatenblatt (nd). Abgerufen von https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en

Bromkresolgrünes Natriumsalz – Produktspezifikationen (nd). Abgerufen von https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (nd). Herstellung von Indikatorlösungen. Abgerufen von https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

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