एसिड बेस इंडिकेटर क्या है?

एसिड-बेस इंडिकेटर ऐसे यौगिक या रसायन होते हैं जो अलग-अलग पीएच मान पर स्पष्ट रूप से अलग-अलग रंग प्रदर्शित करते हैं । हालांकि वे एक नज़र में एक समाधान की पीएच रेंज दिखाने के लिए काम करते हैं, वे मुख्य रूप से रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में एक एसिड-बेस अनुमापन या अनुमापन के दौरान तुल्यता बिंदु की कल्पना करने के साधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

ये यौगिक हमेशा कमजोर कार्बनिक अम्ल या क्षार होते हैं जिनका एक अलग रंग होता है जब प्रोटोनेटेड (कम पीएच पर) डिप्रोटोनेटेड (उच्च पीएच पर) की तुलना में। वे आमतौर पर मोनोप्रोटिक या मोनोबैसिक प्रजातियां हैं, जिसका अर्थ है कि वे केवल एक आयनिक संतुलन में शामिल हैं और एक ही रंग परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं।

अम्ल क्षार संकेतकों के कुछ विशिष्ट उदाहरण हैं फेनोल्फथेलिन, मिथाइल रेड और थाइमोल ब्लू। लाल गोभी का अर्क (लाल गोभी) जैसे घर का बना एसिड-बेस संकेतक भी तैयार किया जा सकता है। इसे कुछ मिनटों के लिए पानी में लाल गोभी को उबाल कर बनाया जा सकता है। परिणामी समाधान अलग-अलग पीएच पर लाल, बैंगनी, गहरे हरे से लेकर पीले तक रंगों की एक श्रृंखला पेश करेगा।

अम्ल-क्षार सूचक की अवधारणा अम्ल-क्षार अनुमापन और दो अन्य संबंधित अवधारणाओं, तुल्यता बिंदु और अंत बिंदु से निकटता से जुड़ी हुई है । हर एक के बारे में समझने से आप बेहतर ढंग से समझ पाएंगे कि एसिड बेस संकेतक क्या हैं और वे किस लिए हैं।

एसिड बेस टाइट्रेशंस

अम्ल-क्षार अनुमापन विश्लेषणात्मक तकनीकें हैं जिनका उपयोग रसायनशास्त्री अज्ञात नमूने में अम्ल या क्षार (जिसे विश्लेषण कहा जाता है) की सांद्रता निर्धारित करने के लिए करते हैं । ऐसा करने के लिए, विश्लेषण किए जाने वाले नमूने का एक विभाज्य लिया जाता है और एक आधार या ज्ञात एकाग्रता के एक एसिड (जिसे टाइट्रेंट कहा जाता है ) का एक समाधान बूंद-बूंद करके तब तक जोड़ा जाता है जब तक कि विश्लेषण पूरी तरह से बेअसर न हो जाए।

सटीक बिंदु जिस पर विश्लेषण को निष्प्रभावी किया जाता है , उसे तुल्यता बिंदु कहा जाता है, और उस बिंदु तक पहुंचने के लिए आवश्यक टाइट्रेंट की मात्रा एक साथ इसकी एकाग्रता के साथ नमूने में विश्लेषण की एकाग्रता को निर्धारित करने की अनुमति देती है।

अनुमापन के साथ समस्या यह है कि अनुमापन करने वाले विश्लेषणात्मक रसायनज्ञ के पास यह बताने का कोई तरीका नहीं है कि तुल्यता बिंदु कब पहुंच गया है। एसिड-बेस संकेतक विश्लेषण में जोड़ते हैं क्योंकि वे समतुल्यता बिंदु तक पहुंचने या उससे अधिक होने पर एक दृश्य रंग परिवर्तन से गुजरते हैं।

अंत बिंदु बनाम तुल्यता बिंदु

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, संकेतक मुख्य रूप से एसिड-बेस अनुमापन के दौरान तुल्यता बिंदु को प्रदर्शित करने या “संकेत” देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। हालांकि, विश्लेषण की अम्लता या बुनियादीता स्थिरांक के आधार पर, इस तरह के एक समानता बिंदु विभिन्न पीएच मानों पर होगा, और यह पीएच शायद ही कभी पीएच के साथ मेल खाता है जिस पर एक संकेतक रंग बदलता है। इसके बावजूद, सूचक में रंग परिवर्तन ही एकमात्र संदर्भ है जिसका उपयोग रसायनज्ञ यह जानने के लिए कर सकता है कि अनुमापन को रोकने का समय आ गया है। इस कारण से, रसायनज्ञ उस बिंदु को संदर्भित करते हैं जिस पर एक संकेतक रंग को “अंतिम बिंदु” के रूप में बदलता है, इसे सही “समतुल्यता बिंदु” से अलग करने के लिए जिसे वे ढूंढ रहे हैं।

आदर्श एसिड-बेस इंडिकेटर वह है जो अनुमापन के समतुल्यता बिंदु के पीएच पर एक मजबूत रंग परिवर्तन दिखाता है। दूसरे शब्दों में, यह वह है जिसके साथ अंत बिंदु तुल्यता बिंदु के साथ बिल्कुल मेल खाता है। दुर्भाग्य से, आदर्श एसिड-बेस इंडिकेटर मौजूद नहीं है, लेकिन अलग-अलग इंडिकेटर हैं जिनकी पीएच रेंज अलग-अलग होती है, जिस पर वे रंग बदलते हैं या बदलते हैं। यह आमतौर पर बहुत बड़ी प्रायोगिक त्रुटि किए बिना तुल्यता बिंदु का एक अच्छा सन्निकटन प्राप्त करने के लिए पर्याप्त होता है।

इस कारण से, जब भी एक एसिड-बेस अनुमापन किया जा रहा है, तो उस संकेतक को चुनकर शुरू करना चाहिए जो प्रश्न में विश्लेषण के तुल्यता बिंदु के पीएच के जितना करीब हो सके रंग बदलता है।

एसिड बेस संकेतकों का संचालन

एसिड-बेस इंडिकेटर कमजोर एसिड या बेस होते हैं जो उनके प्रोटोनेटेड एसिड फॉर्म और उनके कंजुगेट बेस या डीप्रोटोनेटेड फॉर्म के बीच एसिड-बेस संतुलन में शामिल होते हैं। जो कमजोर एसिड होते हैं वे अम्लीय पीएच में तटस्थ होते हैं और क्षारीय पीएच में नकारात्मक होते हैं, और इसके विपरीत होता है जो कमजोर आधार होते हैं, यानी वे क्षारीय पीएच में तटस्थ होते हैं और अम्लीय पीएच में सकारात्मक आयन होते हैं।

यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है, आइए उस संतुलन पर विचार करें जिसमें अम्ल-क्षार सूचक शामिल होता है। प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

यहाँ, k _सूचक के अम्ल पृथक्करण स्थिरांक का प्रतिनिधित्व करता है।

^{ले चेटेलियर के सिद्धांतों के आधार पर, जब H +} आयनों की सांद्रता अधिक होती है, अर्थात जब pH कम होता है, तो यह संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात प्रोटोनेटेड फॉर्म HIn की ओर। इस मामले में, हम HIn के रंग को देखते हैं क्योंकि यह वह प्रजाति है जो उच्चतम अनुपात में मौजूद है। जब विपरीत होता है (कम H ⁺ सांद्रता पर ), संतुलन उत्पादों की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इस मामले में, सबसे प्रचुर मात्रा में प्रजाति जिसका रंग हम नग्न आंखों से देखते हैं वह अब ^– में है ।

आम तौर पर, हम एक रंग या दूसरे रंग में अंतर करने में सक्षम होते हैं जब एक की एकाग्रता दूसरे की तुलना में 10 गुना अधिक होती है।

एसिड बेस संकेतक के उदाहरण

निम्न तालिका पीएच रेंज के अनुसार आमतौर पर रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में उपयोग किए जाने वाले एसिड-बेस संकेतकों के कुछ उदाहरण दिखाती है जिसमें उनका रंग परिवर्तन होता है।

इन पीएच श्रेणियों को सूचक के अम्लता स्थिरांक का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है और पीएच की गणना जिस पर [HIn]/[In ^– ]≥10 (जब In ^– की तुलना में दस गुना अधिक HIn हो ) और जब [HIn]/ [In ^– ]≤0.1 (जब इसमें ^– HIn से दस गुना अधिक हो)।

आप सही एसिड बेस इंडिकेटर का चयन कैसे करते हैं?

सामान्य तौर पर, यदि आप एक मजबूत एसिड या मजबूत आधार के लिए अनुमापन करने की योजना बनाते हैं, तो लगभग किसी भी संकेतक का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि इस तरह के अनुमापन में पीएच नाटकीय रूप से बहुत एसिड से बहुत बुनियादी या बहुत बुनियादी से बहुत एसिड में अनुमापन से ठीक पहले और बाद में बदल जाता है। तुल्यता बिंदु, जो ठीक pH = 7 पर होता है।

दूसरी ओर, यदि आप एक कमजोर अम्ल या क्षार का अनुमापन कर रहे हैं, तो आपको इसकी अम्लता स्थिरांक को देखकर शुरू करना चाहिए, या, अधिक सटीक रूप से, विश्लेषण का pKa (pKa संतुलन स्थिरांक के लघुगणक का ऋणात्मक है)। यह मान तुल्यता बिंदु के आधे रास्ते में समाधान के पीएच का प्रतिनिधित्व करता है, और पीएच के रूप में एक सुराग प्रदान करता है जिस पर तुल्यता बिंदु तक पहुंच जाएगा। चूंकि नमूने में एक अज्ञात सांद्रता है (चूंकि अनुमापन केवल इसकी एकाग्रता को खोजने के लिए किया जाता है), हम तुल्यता बिंदु के पीएच की सटीक गणना नहीं कर सकते हैं, लेकिन पीकेए हमें एक सामान्य विचार देता है कि यह पीएच पर कहां है पैमाना। पीएच।

इस प्रकार, उपयुक्त संकेतक वह होगा जिसका रंग परिवर्तन पीएच रेंज उक्त पीकेए पर यथासंभव केंद्रित है।

एसिड बेस इंडिकेटर के चयन का उदाहरण

• मजबूत अम्ल या क्षार का अनुमापन करते समय जिसका तुल्यता बिंदु pH = 7 पर होता है, फ़िनॉल्फ़थेलिन लगभग हमेशा उपयोग किया जाता है, भले ही यह 8.3 और 10.0 के बीच रंग बदलता है। कोई ब्रोमोथाइमॉल ब्लू या क्रेसोल रेड भी चुन सकता है, जिसकी बारी पीएच = 7 के बहुत करीब होती है, लेकिन सामान्य तौर पर यह आवश्यक नहीं है।
• यदि आप NaOH (जो एक मजबूत आधार है) जोड़कर 3.9 के pKa के साथ एक कमजोर एसिड का अनुमापन करना चाहते हैं, तो आप मिथाइल ऑरेंज का चयन कर सकते हैं, क्योंकि यह pH = 3.1 और pH = 4.4, या मिथाइल रेड के बीच रंग बदलता है, जो बदल जाता है थोड़ा अधिक क्षारीय पीएच। याद रखें कि pH = 3.9 (अर्थात, जब pH = pKa) पर, तुल्यता बिंदु अभी तक नहीं पहुंचा है, इसलिए आपको अधिक NaOH मिलाते रहना होगा, इसलिए तुल्यता बिंदु 3.9 से अधिक pH पर होगा।