Hvordan tilberede Bromcresol Green pH-indikator

Bromokresolgrønn, også kalt 3′,3′′,5′,5′′-Tetrabromo-m-cresolsulfonphtalein, er en pH-indikator som ofte brukes i både analytisk kjemi og biologilaboratorier. I kjemilaboratoriet brukes den som indikator ved syre/basetitrering, mens den i biologilaboratoriet brukes til å demonstrere aktiviteten til visse enzymer.

Dette er en av flere pH-indikatorer av praktisk betydning og ofte i bruk. Av denne grunn er det viktig å vite hvordan denne løsningen skal tilberedes på riktig måte, slik at den, når den brukes, presenterer fargeendringer med jevn intensitet og i tillegg i passende pH-område for dens mange bruksområder.

Hva er en pH-indikator?

pH-indikatorene er løsninger av svake syrer eller baser som har svært forskjellige intense farger i et surt medium og i et alkalisk medium. Det vil si at de er stoffer hvis konjugerte syrer eller baser har en markant forskjellig farge i løsningen fra den respektive basen eller den opprinnelige syren, så de tjener til å vise, visuelt, pH-området til en løsning.

fargeendringsintervall

Fargen som hver indikator presenterer i en løsning bestemmes av andelen indikatormolekyler som er ionisert i forhold til de som ikke er det. Det vil si at det bestemmes av graden av ionisering. Dette er igjen styrt av syre-base-balansen til hver indikator og av dens surhets- eller basisitetskonstant, som vist nedenfor:

Likevektskonstanten for denne reaksjonen (Ka ₎ bestemmer konsentrasjonene av alle arter ved likevekt som følger:

• Når pH i løsningen er lik pKa til indikatoren (pKa er den negative logaritmen til surhetskonstanten, Ka ₎ , så er begge artene, syren og dens konjugerte base, i samme konsentrasjon.
• Hvis pH er lavere, vil fargen på den protonerte indikatoren dominere.
• Hvis pH er større enn pKa, vil fargen på den ioniserte indikatoren dominere.

Av denne grunn er pKa den avgjørende faktoren for valg av en pH-indikator for hver applikasjon.

Bromokresolgrønn som pH-indikator

Når det gjelder bromokresolgrønn, har pKa-verdien 4,7, så fargeendringen fra et surt til et basisk medium er i et område med pH-verdier som går fra 4,4 til 5,0. Denne indikatoren har en intens blå farge når den er ionisert, dvs. i et grunnleggende medium . På den annen side, når den er fullstendig protonert, dvs. i et surt medium , viser den en gul farge .

Struktur av bromokresolgrønn

Bromokresolgrønn har molekylformelen C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S med en molar masse på 698,01 g/mol. Dens molekylære struktur er presentert nedenfor:

Som du kan se, er det en organisk forbindelse med to fenolgrupper som kan ionisere, og dermed fungere som en syre. Denne forbindelsen kan syntetiseres ved bromering av cresol lilla som har i utgangspunktet samme struktur, men uten de 4 bromatomene. Imidlertid er det vanlig å tilberede indikatoren fra den allerede syntetiserte frie syren, som er et lysebrunt krystallinsk fast stoff. Løsningen kan også fremstilles fra natriumsaltet som er lettere å løse opp i vann. Dette er også et krystallinsk fast stoff, men med en mørkegrønn farge på grunn av tilstedeværelsen av konjugatbasen.

Bromocresol Grønn pH-indikator Bruker

• Den brukes som en syre-base-indikator for sterk syre- og basetitrering.
• Den brukes som en syre-base-indikator for svake syretitreringer.
• Den brukes som en pH-indikator i ulike bakteriekulturer for å fremheve fermenteringsprosessene som forsurer mediet.

Tilberedning av bromkresol grønn indikatorløsning

Nå som vi vet hva det er og hva det brukes til, vil vi se hvordan vi tilbereder den grønne pH-indikatorløsningen for bromokresol.

To forskjellige prosedyrer for fremstillingen er presentert nedenfor, en fra syren og den andre fra natriumsaltet. Men i begge tilfeller vil resultatet være det samme: 100 ml av en 0,05 % løsning.

Forberedelse av indikatoren fra ren bromokresolgrønn

For dette preparatet trenger du følgende reagenser:

• Bromokresolgrønn (lysebrunt krystallinsk fast stoff).
• Natriumhydroksid (NaOH) løsning 0,1 M.
• 95 % V/V etanol.
• Avionisert vann.

Du trenger også følgende laboratoriematerialer og -instrumenter:

• Analytisk balanse.
• 1 mL gradert pipette
• 20 mL gradert pipette
• 100 ml målekolbe

Fremgangsmåte

1. 50 mg (0,0500 g) fast bromkresolgrønn veies på en analytisk vekt og overføres til 100 ml målekolben.
2. Bruk en 1,0 mL målepipette, overfør 0,72 mL 0,10 M natriumhydroksidløsning til kolben som inneholder bromkresolgrønn og rist for å blande og tillate nøytraliseringsreaksjonen. En skarp fargeendring fra lysebrun til dyp mørkegrønn bør observeres.
3. Ved å bruke 20 ml pipetten overføres 20 ml 95 % etanol til kolben som inneholder blandingen og ristes til den er fullstendig oppløst.
4. Vann tilsettes til kolben opp til 100 ml volummerket.
5. Til slutt dekkes den og ristes for å homogenisere løsningen.

Fremstilling av indikatoren fra natriumsaltet av bromokresolgrønn

Hvis natriumsaltet brukes i stedet for bromkresolgrønt, er nøytraliseringstrinnet med natriumhydroksid ikke nødvendig siden saltet allerede er løselig i vann.

I dette tilfellet trenger du bare:

• Bromokresol grønt natriumsalt (mørkegrønt krystallinsk fast stoff).
• 95 % V/V etanol.
• Avionisert vann.

Du trenger de samme laboratoriematerialene og -instrumentene bortsett fra den 1,0 ml graderte pipetten.

Fremgangsmåte

1. 51,6 mg (0,0516 g) av bromkresol-grønt natriumsalt veies på en analytisk vekt og overføres til 100 ml målekolben.
2. Bruk 20 mL pipetten, overfør 20 mL 95 % etanol til kolben og rist til saltet er helt oppløst. En mørkegrønn løsning bør oppnås.
3. Vann tilsettes til kolben opp til 100 ml volummerket.
4. Til slutt dekkes den og ristes for å homogenisere løsningen.

følsomhetstest

Det er viktig å utføre en foreløpig test av indikatoren for å sikre at den får farge i riktig pH-område, og at fargene er intense nok til å oppdages med det blotte øye. For dette utføres følgende test:

1. Tilsett 0,2 mL (ca. 4 dråper) bromkresolgrønn indikator til 100 mL avgasset, avionisert vann i et begerglass. Resultatet skal være en blåfarget løsning.
2. Fargen bør endres til gul ved tilsetning av ikke mer enn 0,2 mL (4 dråper) 0,02 M saltsyre, da dette gir en løsning med en pH på 4,40.

Referanser

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

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

Choudhary, A. (nd). Utarbeidelse av 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