Jak przygotować wskaźnik pH zieleni bromokrezolowej

Zieleń bromokrezolowa, zwana także 3′,3′′,5′,5′′-tetrabromo-m-krezolosulfonoftaleiną, jest wskaźnikiem pH często stosowanym zarówno w laboratoriach chemii analitycznej, jak iw laboratoriach biologicznych. W laboratorium chemicznym jest używany jako wskaźnik w miareczkowaniach kwasowo-zasadowych, natomiast w laboratorium biologicznym służy do wykazywania aktywności niektórych enzymów.

Jest to jeden z kilku wskaźników pH o znaczeniu praktycznym i często używanym. Z tego powodu ważne jest, aby wiedzieć, jak prawidłowo przygotować ten roztwór, aby po użyciu wykazywał zmiany koloru o stałej intensywności, a ponadto w odpowiednim zakresie pH dla wielu jego zastosowań.

Co to jest wskaźnik pH?

Wskaźniki pH to roztwory słabych kwasów lub zasad, które mają bardzo różne intensywne kolory w środowisku kwaśnym i zasadowym. Oznacza to, że są to substancje, których sprzężone kwasy lub zasady mają wyraźnie inny kolor w roztworze niż odpowiednia zasada lub pierwotny kwas, więc służą do wizualnego wskazania zakresu pH roztworu.

interwał zmiany koloru

Kolor, jaki przedstawia każdy wskaźnik w roztworze, zależy od proporcji cząsteczek wskaźnika, które są zjonizowane w stosunku do tych, które nie są. Oznacza to, że zależy to od stopnia jonizacji. To z kolei zależy od równowagi kwasowo-zasadowej każdego wskaźnika oraz jego stałej kwasowości lub zasadowości, jak pokazano poniżej:

Stała równowagi dla tej reakcji (K _a ) określa stężenia wszystkich związków w równowadze w następujący sposób:

• Gdy pH roztworu jest równe pKa wskaźnika (pKa jest ujemnym logarytmem stałej kwasowości Ka) _, to oba związki, kwas i sprzężona z nim zasada, mają takie samo stężenie.
• Jeśli pH jest niższe, kolor protonowanego wskaźnika będzie dominował.
• Jeśli pH jest większe niż pKa, dominuje kolor zjonizowanego wskaźnika.

Z tego powodu pKa jest decydującym czynnikiem przy wyborze wskaźnika pH dla każdego zastosowania.

Zieleń bromokrezolowa jako wskaźnik pH

W przypadku zieleni bromokrezolowej jej pKa wynosi 4,7, a więc zmiana barwy ze środowiska kwaśnego na zasadowy zachodzi w zakresie wartości pH od 4,4 do 5,0. Wskaźnik ten ma intensywny niebieski kolor, gdy jest zjonizowany, tj. w środowisku zasadowym . Z drugiej strony, gdy jest w pełni sprotonowany, czyli w środowisku kwaśnym , wykazuje kolor żółty .

Struktura zieleni bromokrezolowej

Zieleń bromokrezolowa ma wzór cząsteczkowy C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S o masie cząsteczkowej 698,01 g/mol. Jego strukturę molekularną przedstawiono poniżej:

Jak widać, jest to związek organiczny z dwiema grupami fenolowymi, które mogą jonizować, działając w ten sposób jak kwas. Związek ten można zsyntetyzować przez bromowanie purpury krezolowej, która ma zasadniczo taką samą strukturę, ale bez 4 atomów bromu. Jednak powszechne jest przygotowanie wskaźnika z już zsyntetyzowanego wolnego kwasu, który jest jasnobrązową krystaliczną substancją stałą. Roztwór można również przygotować z soli sodowej, która łatwiej rozpuszcza się w wodzie. Jest to również krystaliczne ciało stałe, ale o ciemnozielonym kolorze z powodu obecności sprzężonej zasady.

Zastosowania wskaźnika pH bromokrezolu

• Jest stosowany jako wskaźnik kwasowo-zasadowy do miareczkowania mocnych kwasów i zasad.
• Jest używany jako wskaźnik kwasowo-zasadowy do miareczkowania słabym kwasem.
• Stosowany jest jako wskaźnik pH w różnych kulturach bakteryjnych w celu podkreślenia procesów fermentacyjnych, które zakwaszają pożywkę.

Przygotowanie roztworu wskaźnika zieleni bromokrezolowej

Teraz, gdy już wiemy, co to jest i do czego służy, zobaczymy, jak przygotować roztwór wskaźnika pH zieleni bromokrezolowej.

Poniżej przedstawiono dwie różne procedury jego przygotowania, jedną z kwasu, a drugą z soli sodowej. Jednak w obu przypadkach wynik będzie taki sam: 100 ml 0,05% roztworu.

Przygotowanie wskaźnika z czystej zieleni bromokrezolowej

Do tego przygotowania potrzebne będą następujące odczynniki:

• Zieleń bromokrezolowa (jasnobrązowa krystaliczna substancja stała).
• Roztwór wodorotlenku sodu (NaOH) 0,1 M.
• 95% obj./obj. etanol.
• Dejonizowana woda.

Będziesz także potrzebować następujących materiałów i przyrządów laboratoryjnych:

• Waga analityczna.
• Pipeta z podziałką 1 ml
• Pipeta z podziałką 20 ml
• Kolba miarowa o pojemności 100 ml

Procedura

1. 50 mg (0,0500 g) stałej zieleni bromokrezolowej odważa się na wadze analitycznej i przenosi do 100 ml kolby miarowej.
2. Za pomocą pipety miarowej o pojemności 1,0 ml przenieść 0,72 ml 0,10 M roztworu wodorotlenku sodu do kolby zawierającej zieleń bromokrezolową i wstrząsnąć, aby wymieszać i pozwolić na reakcję zobojętnienia. Należy zaobserwować ostrą zmianę barwy z jasnobrązowej na ciemnozieloną.
3. Za pomocą pipety o pojemności 20 ml przenieść 20 ml 95% etanolu do kolby zawierającej mieszaninę i wstrząsać do całkowitego rozpuszczenia.
4. Do kolby dodaje się wodę do oznaczenia objętości 100 ml.
5. Na koniec zakrywa się i wstrząsa w celu ujednorodnienia roztworu.

Przygotowanie wskaźnika z soli sodowej zieleni bromokrezolowej

Jeśli zamiast zieleni bromokrezolowej stosuje się sól sodową, etap neutralizacji wodorotlenkiem sodu nie jest konieczny, ponieważ sól jest już rozpuszczalna w wodzie.

W takim przypadku będziesz potrzebować tylko:

• Sól sodowa zieleni bromokrezolowej (ciemnozielone krystaliczne ciało stałe).
• 95% obj./obj. etanol.
• Dejonizowana woda.

Będziesz potrzebować tych samych materiałów i przyrządów laboratoryjnych, z wyjątkiem pipety z podziałką 1,0 ml.

Procedura

1. 51,6 mg (0,0516 g) soli sodowej zieleni bromokrezolowej odważa się na wadze analitycznej i przenosi do kolby miarowej o pojemności 100 ml.
2. Za pomocą pipety o pojemności 20 ml przenieść do kolby 20 ml 95% etanolu i wstrząsać, aż sól całkowicie się rozpuści. Należy uzyskać ciemnozielony roztwór.
3. Do kolby dodaje się wodę do oznaczenia objętości 100 ml.
4. Na koniec zakrywa się i wstrząsa w celu ujednorodnienia roztworu.

test wrażliwości

Ważne jest, aby przeprowadzić wstępny test wskaźnika, aby upewnić się, że zmienia kolor w odpowiednim zakresie pH, a kolory są na tyle intensywne, że można je wykryć gołym okiem. W tym celu przeprowadza się następujący test:

1. Dodaj 0,2 ml (około 4 kropli) zielonego wskaźnika bromokrezolowego do 100 ml odgazowanej, dejonizowanej wody w zlewce. Rezultatem powinien być niebieski roztwór.
2. Kolor powinien zmienić się na żółty po dodaniu nie więcej niż 0,2 ml (4 krople) 0,02 M kwasu solnego, ponieważ daje to roztwór o pH 4,40).

Bibliografia

Karta charakterystyki zieleni bromokrezolowej (nd). Pobrane z https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en

Sól sodowa zieleni bromokrezolowej – Specyfikacja produktu (nd). Pobrane z https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (nd). Przygotowanie roztworów wskaźnikowych. Pobrane z https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

Miareczkowanie kwasowo-zasadowe. (2020, 30 października). Pobrano 10 lipca 2021 r. z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1916