شاخص های شیمیایی: تعریف, انواع, اهمیت

نشانگر شیمیایی ماده ای است که با تغییر رنگ نشانه روشنی از وجود یا عدم وجود غلظت بحرانی یک گونه شیمیایی مانند اسید یا پایه در محلول می دهد. وقتی با محلول های اسیدی و اساسی روبرو می شوند دچار تغییر فیزیکی می شوند. معمول ترین استفاده از نشانه برای تعیین محل نقطه پایانی یک وضعیت است. به عنوان مثال یک ماده شیمیایی به نام متیل زرد به محلول قلیایی رنگ زرد می دهد. هنگامی که اسید اضافه می شود محلول زرد باقی می ماند تا زمانی که تمام قلیایی ها خنثی شوند و در این مرحله قرمز می شود. بیایید در مورد شاخص های شیمیایی به طور مفصل همراه با چند سوال مهم بحث کنیم.

جدول محتوا

مواد غذایی کلیدی: فنلفتالین, قلیاها, تورنسل, خنثی سازی, دکتری, شاخص مصنوعی.

اسیدها و بازها

اسیدها: در گذشته تصور می شد هر چیزی که طعم ترش دارد اسید است. طبق تعریف فعلی هر ماده ای که بتواند یون هیدروژن را به مولکول یا ترکیب دیگری منتقل کند اسید است. به عبارت دیگر هر مولکولی که بتواند یون ح+ را کنار بگذارد و در عین حال باقی بماند اسید محسوب می شود. اسیدها طعم ترش دارند و می توانند اسیدهای قوی یا ملایم باشند.

اسیدها و بازها

پایه ها: در گذشته هر چیزی با طعم تلخ را پایه می نامیدند. هر ماده ای است که می تواند یک یون هیدروژن دور توسط اسید پرتاب را بر اساس, با توجه به تعریف فعلی. به عبارت دیگر هر مولکولی که بتواند یون ح + را از اسید بگیرد و هنوز هم وجود داشته باشد یک پایه محسوب می شود.

قلیایی ها پایه های محلول در اب هستند که محلول در اب هستند. نمک و اب زمانی تشکیل می شوند که اسیدها و بازها با یکدیگر واکنش نشان دهند. از این به عنوان یک واکنش خنثی کننده یاد می شود.

اسید + باز Salt نمک + اب

هیدروکلراید (اسید) + نوه (پایه ) N نمک طعام ( نمک) + ساعت₂(اب)

انواع شاخص های شیمیایی

سه نوع شاخص وجود دارد:

• شاخص های طبیعی: شاخص های طبیعی شاخص هایی هستند که به طور طبیعی در محیط ایجاد می شوند. مثلا, تورنسل, زردچوبه, و غیره.
• اندیکاتورهای مصنوعی: اندیکاتورهایی هستند که توسط یک واکنش شیمیایی ایجاد می شوند که به طور طبیعی اتفاق نمی افتد یا عمدا در لابراتوار تولید می شوند. فنلفتالین, متیل نارنجی, و غیره.
• شاخص های بویایی: اینها شاخص هایی هستند که وقتی به اسید یا باز اضافه می شوند تغییر رنگ نمی دهند بلکه بو را تغییر می دهند. بنابراین نشانگرهای بویایی کسانی هستند که رایحه بسته به اسیدی یا پایه بودن محیط متفاوت است.

انواع شاخص های شیمیایی

شاخص های طبیعی

شاخص طبیعی نوعی شاخص است که در طبیعت یافت می شود و ممکن است برای تعیین اسیدی یا اساسی بودن یک ماده استفاده شود. مثالها عبارتند از کلم قرمز, زردچوبه, شیره انگور, پوست شلغم, پودر کاری, گیلاس, چغندر, پیاز, گوجه فرنگی, و دیگر مواد طبیعی.

شاخص های طبیعی

در زیر برخی از شاخص های طبیعی به طور منظم استفاده می شود:

زردچوبه: زردچوبه که به هالدی نیز معروف است نشانه ای طبیعی است. این یک رنگ زرد پر جنب و جوش است. از خمیر زردچوبه می توان برای تعیین اسیدی یا اساسی بودن ماده استفاده کرد. زردچوبه در یک محیط اسیدی زرد است و تغییر رنگ نمی دهد اما در یک محیط اساسی قرمز می شود.

نشانه کلم قرمز: کلم قرمز یک سبزی رایج است که ممکن است به عنوان شاخص نیز استفاده شود. یک نشانه طبیعی کلم قرمز است. رنگدانه انتوسیانین وظیفه تغییر رنگ کلم قرمز را هنگام قرار گرفتن در معرض اسید یا باز بر عهده دارد. به عنوان نشانه ای از عصاره کلم قرمز استفاده می شود. رنگ کلم قرمز به طور طبیعی بنفش غنی است. در یک محیط اسیدی با دکتری کمتر از 7, عصاره کلم قرمز قرمز می شود, در حالی که, در یک محیط قلیایی یا پایه با دکتری بیش از 7, به نظر می رسد مایل به سبز.

شاخص های مصنوعی

شاخص های مصنوعی که به عنوان شاخص های مصنوعی نیز شناخته می شوند شاخص های شیمیایی هستند که برای تعیین پایه و اسیدی استفاده می شوند. فنولفتالین, متیل نارنجی, و سایر نشانگرهای مصنوعی نمونه هایی هستند.

شاخص های مصنوعی

در زیر چند نمونه از شاخص های مصنوعی وجود دارد:

فنولفتالین: فنولفتالین یک رنگ بنفش تیره است که محلول در اب است. برای تست اسید و باز به صورت محلول استفاده می شود. در یک محیط اسیدی بی رنگ و در یک محیط اساسی صورتی کم رنگ می شود. تیتراسیون اسید و باز رایج ترین کاربرد است. رنگ فنولفالین در محیط های اسیدی و اساسی در زیر داده شده است.

متیل نارنجی: متیل نارنجی همچنین یک نشانگر رنگی است که نحوه تغییر رنگ اسیدها و بازها را نشان می دهد. در اصل به رنگ نارنجی بود. فقط اسیدهای معدنی و بازهای قوی را می توان با متیل نارنجی استفاده کرد. قادر به تشخیص اسیدها یا بازهای ضعیف نیست. متیل نارنجی در یک محیط اسیدی قرمز و در یک محیط اساسی زرد می شود. متیل نارنجی دارای ساختار زیر است:

شاخص های بویایی

شاخص بویایی ماده ای است که وقتی با محلول اسیدی یا اساسی مخلوط می شود رایحه خود را تغییر می دهد. شاخص های بویایی ممکن است در لابراتوار مورد استفاده قرار گیرد تا ارزیابی شود که یک محلول پایه یا اسید است که یک فرایند شناخته شده به عنوان تیتراسیون بویایی است. نشانگرهای بویایی مواد شیمیایی موجود در اسید و محلول های اساسی هستند که بوی منحصر به فردی دارند. عصاره وانیل, پیاز و روغن میخک, و سایر محصولات مشابه رایحه های مختلفی دارند. دانشجویان کم بینا می توانند از سرنخ های بویایی برای تشخیص اسیدها و بازها استفاده کنند.

شاخص های بویایی

موارد زیر برخی از شاخص های بویایی است:

• عصاره پیاز با حرارت دادن ساخته شده و پیاز خرد شده را اضافه می کند. عصاره پیاز بعد از سرد شدن خشک می شود. عصاره پیاز تفاوت رایحه بین اسیدها و بازها را نشان می دهد. وقتی اسید وارد می شود بوی قوی خود را حفظ می کند اما وقتی روی پایه قرار می گیرد کاملا بی بو می شود.
• عصاره وانیل: عصاره وانیل مانند عصاره پیاز است زیرا اثر مشابهی دارد. در محلول اسیدی بوی مطبوع خود را حفظ می کند اما در یک محیط اساسی از بین می رود.

اهمیت شاخص ها

• در زیست شناسی, علم شیمی, مهندسی عمران, تصفیه اب, کشاورزی, جنگلداری, علوم غذایی, علوم محیطی, تصفیه اقیانوس شناسی, دارو, تغذیه , و زراعت, در میان مناطق دیگر, ماهیت یک ماده مهم است.
• تورنسل حتی از گلسنگ ساخته می شود. این یک ترکیب رنگی است که با قرار دادن در اب از بین می رود. سپس به کاغذ فیلتر جذب می شود تا یکی از اولین شاخص های پی اچ باشد که برای ارزیابی اسیدی یا اساسی بودن چیزی استفاده می شود.

چیزهایی که باید به خاطر بسپارید

• بیش از یک طیف وسیعی از پی اچ, شاخص های معمول ممکن است یا ممکن است تغییر رنگ نمایش داده نمی, اما فقط برای یک محدوده باریک. این باعث می شود شناسایی اسیدها و بازها چالش برانگیز باشد.
• برای غلبه بر این مشکل از شاخص های جهانی استفاده می شود. شاخص های چندگانه برای ایجاد یک نشانه جهانی ترکیب می شوند که رنگ را در محدوده وسیعی تغییر می دهد.
• وجود یا عدم وجود شاخص ها با شاخص ها نشان داده می شود. به عنوان مثال همه تست های نیترات مانند تست های بارداری و تست های سرب از نشانه ها استفاده می کنند. تست قند خون مناسب برای بیماران دیابتی باید به طور مشابه ساده برای استفاده باشد.
• یکی از جنبه های جالب توجه این است که کلم قرمز ممکن است یک سیگنال قابل اعتماد باشد. هنگامی که شما شروع به دنبال در فلاسک صلیب به سادگی در ابتدای پاسخ قابل مشاهده خواهد بود .
• وقتی لکه زردچوبه با صابون تمیز شد رنگ قهوه ای مایل به قرمز پیدا کرد اما وقتی لیمو رویش گذاشت به رنگ زرد اصلی خود بازگشت.
• وقتی نوبت به شناسایی اسیدها می رسد, بازها, و سایر ترکیبات, شاخص های شیمیایی دارای محدوده خاصی هستند. بسیاری از شاخص های رنگ تغییر خواهد کرد, اما برخی از کدورت تغییر خواهد کرد. در نتیجه نشانگر ظاهری شفاف دارد. این تغییر ممکن است ناشی از حضور یک ماده شیمیایی خاص باشد یا می تواند نشانه ای از خنثی سازی باشد.
• به طور کلی نشانگر یک اسید ضعیف یا باز ضعیف است که در محلول به یون جدا می شود. برای تعیین اسیدی یا اساسی بودن یک محیط از شاخص ها استفاده می شود.

نمونه سوالات

توضیح دهید که چرا یک محلول سولفات سدیم خنثی است و یک محلول کربنات سدیم در طبیعت اساسی است. (3 مارک)

پاسخ: محلول سولفات سدیم هیدرولیز می شود تا هیدروکسید سدیم و اسید سولفوریک تولید کند که هر دو بازها و اسیدهای قوی هستند. در نتیجه محلول اچ اچ خنثی است.

وقتی کربنات سدیم در اب حل می شود تا حدی هیدرولیز می شود و هیدروکسید سدیم و اسید کربنیک تولید می کند. هیدروکسید سدیم اکنون یک پایه قوی است که کاملا یونیزه شده و تعداد قابل توجهی یون هیدروکسید تولید می کند. از طرف دیگر اسید کربنیک یک اسید ضعیف است که فقط حداقل یونیزه می شود و از این رو تعداد کمی یون هیدروژن تولید می کند. این مخلوط حاوی یونهای هیدروکسید بیشتری نسبت به یونهای هیدروژن است بنابراین ماهیت اساسی دارد.

امتها: چرا لکه کاری روی پارچه سفید پس از تمیز شدن با صابون قهوه ای مایل به قرمز می شود و پس از شستشو با مقدار زیادی دوباره زرد می شود? (3 مارک)

جواب: زردچوبه که به عنوان یک شاخص اسید و باز عمل می کند در کاری یافت می شود. زردچوبه حاوی رنگدانه زرد است که وقتی با صابون روی لکه کاری روی مواد سفید تمیز می شود در محلول های اساسی قرمز می شود. این به دلیل ماهیت اساسی محلول صابون است که رنگ زردچوبه را به لکه کاری قرمز قهوه ای تبدیل می کند. وقتی پارچه با مقدار زیادی اب تمیز می شود لکه دوباره زرد می شود زیرا صابون اصلی شسته می شود.

امتها: (الف) ایجاد شاخص های جهانی. ذکر کنید که یک برنامه واحد دارد. (ب) هنگامی که یک قطره از شاخص فنولفتالین به راه حل قرار داده, صورتی می شود. وقتی یک قطره متیل نارنجی روی محلول قرار می گیرد ب, قرمز می شود. انواع راه حل های الف و ب چیست, و کدام یک از این دو ارزش پی اچ بالاتر? (ج) نام یک نمک که راه حل دارای دکتری بیش از 7 و یک نمک با دکتری کمتر از 7. (3 مارک)

پاسخ: (الف) یک نشانه جهانی ترکیبی از بسیاری از شاخص های جداگانه است که رنگ های متنوعی را در سطوح مختلف در مقیاس پی اچ تولید می کند. با تغییر غلظت یون های هیدروژن در محلول تغییر رنگ می دهد.

(ب) هنگامی که یک قطره از شاخص فنولفالین به راه حل اضافه, صورتی می شود, نشان می دهد که یک پایه است.

هنگامی که یک قطره از پرتقال متیل قرار داده است به راه حل ب, قرمز می شود, نشان می دهد که ب اسید است. در نتیجه محلول الف غلظت یون هیدروژن کمتری نسبت به محلول ب خواهد داشت.

در نتیجه یک دکتری بزرگتر از 7 به دلیل ارزش دکتری خواهد داشت

یک محلول اسیدی< 7;

a base solution >7; و

یک راه حل خنثی = 7.

(ج) اسیدهای قوی و بازهای ضعیف با هم ترکیب می شوند و یک محلول اسیدی با دکتری کمتر از 7 تشکیل می دهند. به عنوان مثال هایفوتراپی کمتر از 7 می باشد. نمک اسیدهای ضعیف و بازهای قوی به یک راه حل اساسی داشتن دکتری بیش از 7. به عنوان مثال₂CO₃, کربنات سدیم بیش از 7 خواهد داشت.

امتها: چه نقشی دکتری بازی در زندگی روزمره? (3 مارک)

جواب:

• موجودات زنده فقط می توانند در طیف محدودی از نوسانات دکتری زندگی کنند. هنگامی که جریان باران اسیدی به رودخانه ها می ریزد, باعث کاهش اب می شود, زندگی دریایی را برای زنده ماندن سخت تر می کند. گیاهان برای رشد مناسب به محدوده دقیق دکتری نیاز دارند.
• معده و روده ما دارای محدوده خاصی هستند که عمل می کنند. معده در محیط کمی اسیدی کار می کند در حالی که روده کوچک در محیط کمی قلیایی برای هضم غذا کار می کند.
• پوسیدگی دندان زمانی شروع می شود که دهان به زیر 5.5 برسد.

کوز: ترکیب کلسیم را تعیین کنید که یک پودر سفید مایل به زرد است که برای ضدعفونی نوشیدنی استفاده می شود. نام و فرمول شیمیایی را یادداشت کنید. این فرایند از ساخت است? برای واکنش مورد نظر یک معادله شیمیایی ایجاد کنید. دو برنامه دیگر برای مواد شیمیایی لیست کنید. (3 مارک)

جواب:

• پودر سفید کننده ماده است.
• اکسی کلرید کلسیم یک ترکیب شیمیایی است.
• کاکل₂فرمول شیمیایی است.
• کلر با لیموترش خشک واکنش می دهد تا تولید شود.
• کلسیم (اوه)₂+ کلر₂= کاکل₂ + H₂O

• در کارخانه های تولید کاغذ برای سفید کردن خمیر چوب استفاده می شود.
• بسیاری از صنایع شیمیایی از این ماده به عنوان عامل اکسید کننده استفاده می کنند.

امتها: موارد زیر را توضیح دهید: (3 علامت) (من) کاغذ تورنسل خشک هنگام قرار گرفتن در معرض گاز هیدروکلراید خشک تغییر رنگ نمی دهد. اگرچه هیدروژن در الکل و گلوکز وجود دارد اما الکتریسیته را هدایت نمی کند. (ج) هنگامی که یک محلول اسید رقیق می شود₃ای + مخروط یون تغییر می کند.

جواب:

1. زیرا گاز هیدروکلراید خشک فاقد یون هیدروژن است, رفتار اسیدی از خود نشان نمی دهد. گاز هیدروکلراید خشک رنگ کاغذ تورنسل خشک را تغییر نمی دهد. وقتی گاز هیدروکلراید در اب حل می شود, با این حال, یونهای هیدروژن ایجاد می کند, و در نتیجه رفتار اسیدی ایجاد می کند.
2. زیرا هیدروژن خود را به عنوان یون های هیدروژن شکستن نیست [ح + (الکلی) یون] هنگامی که در اب حل, گلوکز و الکل محلول های اسیدی ویژگی ندارد. در نتیجه رسانای برق نیستند.
3. اسید یک ماده شیمیایی است که هنگام حل شدن به یون های هیدروژن تجزیه می شود.

در یک محلول یون های هیدروژن وجود ندارند ح + یون ها در عوض خود را به مولکول های قطبی متصل می کنند تا تولید کنند ح₃ای + یون.

مقدار [ساعت₃ای+] یون ها در واحد حجم با رقیق شدن محلول اسید کاهش می یابد. در نتیجه راه حل افزایش می یابد.

پرسش: (الف) نام برای پایگاه های که بسیار محلول در اب است? یک مثال خاص بزنید. (3 علامت) (ب) چگونه دکتری را تحت تاثیر قرار پوسیدگی دندان? برای جلوگیری از چه کاری می توان انجام داد? (ج) چه چیزی باعث ناراحتی و سوزش ناشی از نیش زنبور عسل? نیش ممکن است با استفاده از جوش شیرین در منطقه تحت تاثیر قرار رها. چگونه?

رکنا: گل های خشک مانند گل های خشک و خشک هستند.

(ب) پوسیدگی دندان زمانی شروع می شود که دهان به زیر 5.5 برسد. باکتری های موجود در دهان با تخریب قند و ذرات غذایی که پس از خوردن غذا در دهان باقی می مانند اسیدها را ایجاد می کنند. این ممکن است با مسواک زدن دندان ها و دهان خود را با خمیر دندان است که به طور معمول اساسی است و می تواند اسید اضافی را خنثی اجتناب شود.

(ج) هنگامی که یک زنبور عسل نیش یک فرد, یک ماده اسیدی به پوست تزریق, باعث درد شدید و التهاب. با مالیدن یک پایه ملایم مانند محلول جوش شیرین بر روی ناحیه گزنده پوست می توان تسکین یافت. این به این دلیل است که جوش شیرین به عنوان یک پایه مایع اسیدی پمپ شده توسط نیش زنبور را خنثی و لغو می کند.

امتها: (الف) دو گزینه وجود دارد: الف و ب راه حل الف دارای 6 دکتری است در حالی که راه حل ب دارای 8 دکتری است. (3 علامت) (من) تعیین کنید که کدام محلول اسیدی است و کدام یک اساسی است. (دوم) که راه حل شامل بالاترین غلظت ح + یون ? برای پاسخ خود منطقی بیان کنید. (ب) چه چیزی باعث هیدروکلراید بسیار قوی تر از اسید استیک? توضیح.

پاسخ: (الف) راه حل الف (دکتری = 6)

دکتری = 8 در راه حل

(من) راه حل اسیدی است, در حالی که راه حل ب اساسی است.

(دوم) راه حل حاوی غلظت بزرگتر از ح + یون به دلیل یک مقدار پی اچ پایین تر مربوط به غلظت بالاتر از یون های هیدرونیوم.

(ب) زیرا قدرت اسید با مقدار تعیین می شود ح + یون های تولید شده هیدروکلراید اسید قوی تری نسبت به اسید استیک است. هنگامی که همان غلظت هیدروکلراید و اسید استیک استفاده می شود, مقادیر مختلف از یون های هیدروژن تولید می شوند. هیدروکلراید یون های ح + بیشتری ایجاد می کند و این اسید را به یک اسید قوی تبدیل می کند در حالی که اسید استیک یون های ح + کمتری تولید می کند و این اسید ضعیف است.

امتها: چه تفاوت شیمیایی بین گچ پاریس و گچ است? احتمالات را برای تبدیل چیست? ممکن است به نوشتن یک استفاده از گچ پاریس? (2 مارک)

پاسخ: شکل انیدروز گچ گچ پاریس است. گچ برای ساختن گرم می شود.

از بانداژهای جراحی با گچ پاریس برای رفع شکستگی استخوان استفاده می شود. قبل از استفاده روی استخوان شکسته با اب ترکیب می شود و در نتیجه باعث هیدراتاسیون و تبدیل ماده به گچ می شود. فله سخت گچ استخوان ها را در جای خود حفظ می کند.

گچ پاریس و گچ ممکن است با واکنش تبدیل شوند.

امتها: به دو مثال از چگونگی شستشو سودا و جوش شیرین ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. (2 مارک)

پاسخ: در اینجا برخی از کارهایی که می توانید با نوشابه شستشو انجام دهید وجود دارد: