معرف یا شناساگر و یا اندیکاتور (Indicator) در روش های تیتراسیون از جمله مواد ضروری هستند و انتخاب صحیح آن نقش مهمی در نتایج تیتراسیون دارد. شناساگرهای تیتراسیون معمولا اسید و باز هستند که با تغییر رنگ، نقطه پایانی تیتراسیون را نشان می دهند. توجه کنید که نقطه پایانی و نقطه هم ارزی دقیقاً یکسان نیستند زیرا نقطه هم ارزی توسط استوکیومتری واکنش تعیین می شود در حالی که نقطه پایانی فقط تغییر رنگ از نشانگر است. بنابراین ، انتخاب دقیق اندیکاتور باعث کاهش خطای نشانگر می شود.
شکل 1 سه شناساگر متداول تیتراسیون شامل فنل فتالئین سرخ متیل و لیتموس یا تورنسل و بازه تغییر رنگ آنها را نشان می دهد.
اندیکاتور یا شناساگرهای تیتراسیون اسید – باز یا یک اسید ضعیف یا باز ضعیف هستند که با تغییر غلظت یون های هیدروژن (+H) یا هیدروکسید (–OH) در محلول آبی تغییر رنگ نشان می دهند. شاخص های اسید باز اغلب در تیتراسیون برای شناسایی نقطه پایانی واکنش اسید باز استفاده می شود. آنها همچنین برای اندازه گیری مقادیر pH و برای نمایش های جالب تغییر رنگ در رنگ استفاده می شوند.
مکانیسم عمل شناساگرهای تیتراسیون اسید – باز
اگر شناساگر اسید ضعیفی باشد، اسید و پایه مزدوج آن رنگ های مختلفی دارند. اگر شناساگر یک پایه ضعیف باشد، پایه و اسید مزدوج آن رنگ های مختلفی را نشان می دهد.
برای یک شاخص اسید ضعیف با فرمول جنس HIn ، با توجه به معادله شیمیایی تعادل در محلول حاصل می شود:
HIn(aq) + H2O (l) ↔ In–(aq) + H3O+ (aq)
HIn(aq) اسیدی است که رنگ متفاوتی با پایه In–(aq) دارد. وقتی PH کم است، غلظت یون هیدرونیوم +H3O زیاد است و تعادل به سمت چپ است و باعث تولید رنگ A می شود. در PH بالا ، غلظت +H3O کم است، بنابراین تعادل به سمت راست معادله تمایل دارد و رنگ B نمایش داده می شود.
یک نمونه از شاخص اسید ضعیف، فنل فتالئین است که به عنوان یک اسید ضعیف بی رنگ است اما در آب جدا می شود و یک آنیون سرخابی یا بنفش قرمز ایجاد می کند. در یک محلول اسیدی ، تعادل به سمت چپ است ، بنابراین محلول بی رنگ است (آنیون سرخابی بسیار کمی قابل مشاهده است) ، اما با افزایش PH ، تعادل به سمت راست تغییر می کند و رنگ سرخابی قابل مشاهده است.
ثابت تعادل برای واکنش را می توان با استفاده از معادله تعیین کرد:
K In = [H3O+] [In–] / [HIn]
که در آن KIn ثابت تفکیک اندیکاتور است. تغییر رنگ در جایی اتفاق می افتد که غلظت اسید و باز آنیون برابر باشد:
[HIn] = [–In]
که نقطه ای است که نیمی از اندیکاتور به صورت اسیدی است و نیمی دیگر نیز پایه مخلوط آن است.
جدول 1- فهرست انواع معرف ها یا شناساگرهای تیتراسیون اسید-باز به همراه تغییرات pH دامنه تغییر رنگ و روش تهیه هر شناساگر را نشان می دهد.
نکات استفاده از شناساگرهای تیتراسیون یا اسید و باز:
- شناساگرهای تیتراسیون یا اسید باز، مواد شیمیایی هستند که برای تعیین اسیدی، خنثی یا قلیایی بودن محلول آبی استفاده می شوند. از آنجا که اسیدیته و قلیائیت با pH ارتباط دارند، ممکن است به عنوان شاخص های PH نیز شناخته شوند.
- نمونه هایی از شناساگرهای تیتراسیونی یا اندیکاتورهای اسید باز شامل کاغذ لیتوس، فنل فتالئین و آب کلم قرمز است.
- شناساگرهای اسید باز یک اسید ضعیف یا باز ضعیف است که در آب تجزیه می شود تا اسید ضعیف و پایه مزدوج آن را بدست آورد یا در غیر این صورت باز ضعیف و اسید مزدوج آن است. گونه و مزدوج آن دارای رنگهای مختلف است.
- نقطه ای که نشانگر در آن تغییر رنگ می دهد برای هر ماده شیمیایی متفاوت است. یک محدوده pH وجود دارد که نشانگر روی آن مفید است. بنابراین، شناساگری که ممکن است برای یک محلول مناسب باشد ، ممکن است انتخاب ضعیفی برای آزمایش محلول دیگر باشد
- برخی از شناساگر ها در واقع نمی توانند اسیدها یا بازها را شناسایی کنند، اما فقط می توانند PH تقریبی یک اسید یا باز را به شما بگویند. به عنوان مثال ، متیل نارنج فقط در PH اسیدی کار می کند. این یک رنگ بالاتر از یک pH خاص (اسیدی) و همچنین در مقادیر خنثی و قلیایی خواهد بود.
جدول 1- فهرست انواع معرف ها یا شناساگرهای اسید-باز به همراه تغییرات pH دامنه تغییر رنگ و روش تهیه هر شناساگر
| معرف | نام متداول | تغییر رنگ | تغییرات pH | روش تهیه | |
| Methyl Violet | متیل بنفش | زرد به آبی | 0.0 – 1.6 | 0.01-0.05% در آب | |
| Crystal Violet | زرد به آبی | 0.0 – 1.8 | 0.02% در آب | ||
| Ethyl Violet | زرد به آبی | 0.0 – 2.4 | ا گرم در ml 50 آب + ml 50 متانول | ||
| Malachite Green | مالاشیت سبز | زرد به سبز-آبی | 0.2 – 1.8 | آب | |
| Methyl Green | زرد به آبی | 0.2 – 1.8 | 0.1% در آب | ||
| 2- (p-dimethyl amino phenylazo) | زرد به آبی | 0.2 – 1.8 | 0.1% در اتانول | ||
| pyridine | قرمز به زرد | 4.4 – 5.6 | |||
| o – Cresol sulfonephthalein | زرد به قرمز | 0.4 – 1.8 | 0.1 گرم در ml26.2 NaOH 0.01 مولار+ ml223.8 آب | ||
| (Cresol Red) | زرد به قرمز | 7.0 – 8.8 | |||
| Quinaldine Red | رنگی به قرمز | 1.0 – 2.2 | 1% در اتانول | ||
| p -(p-dimethyl amino phenylazo) | قرمز به زرد | 1.0 – 3.0 | اتانول | ||
| – benzoic acid, Na- salt (Paramethyl Red) | |||||
| m- (p -anilno phenylazo) benzene | قرمز به زرد | 1.2 – 2.4 | 0.01% در آب | ||
| sulfonic acid, Na-salt (Metanil Yellow) | |||||
| 4 – Phenyl azodiphenyl amine | قرمز به زرد | 1.2 – 2.6 | 0.01 گرم در ml1 HCl 1 مولار + ml50 اتانول + ml49 آب | ||
| Thymolsulfonephthalein | آبی تیمول | قرمز به زرد | 1.2 – 2.8 | 0.1 گرم در ml21.5 NaOH 0.01 مولار+ ml229.5 آب | |
| (Thymol Blue) | زرد به آبی | 8.0 – 9.6 | |||
| m – Cresol sulfonephthalein | قرمز به زرد | 1.2 – 2.8 | 0.1 گرم در ml26.2 NaOH 0.01 مولار+ ml223.8 آب | ||
| (Metacresol Purple) | زرد به ارغوانی | 7.4 – 9.0 | |||
| p – (p – aniline phenylazo) benzene sulfonic acid, Na -salt (Orange IV) | قرمز به زرد | 1.4 – 2.8 | 0.01% در آب | ||
| 4 – o – Tolylazo – o – toluidine | نارنجی به زرد | 1.4 – 2.8 | آب | ||
| Erythrosine, disodium salt | نارنجی به قرمز | 2.2 – 3.6 | 0.1% در آب | ||
| Benzopurpurine 48 | بنفش به قرمز | 2.2 – 4.2 | 0.1 گرم در ml26.2 آب | ||
| N,N – dimethyl – p – (m – tolylazo)aniline | قرمز به زرد | 2.6 – 4.8 | 0.1% در آب | ||
| 4,4′ – Bix(2 – amino – l – naphthylazo)2,2′ – stil – benedisulfonic acid | ارغوانی به قرمز | 3.0 – 4.0 | 0.1 گرم در ml5.9 NaOH 0.05 مولار+ ml94.1 آب | ||
| Tetrabromophenolphthaleinethyl ester, | زرد به آبی | 3.0 – 4.2 | 0.1% در اتانول | ||
| K – salt | |||||
| 3′,3″,5′,5″ –tetrabromophenol-sulfonephthalein (Bromophenol Blue) | برموفنول آبی | زرد به آبی | 3.0 – 4.6 | 0.1 گرم در ml14.9 NaOH 0.01 مولار+ ml235.1 آب | |
| 2,4 – Dinitrophenol | بی رنگ به زرد | 2.8 – 4.0 | اشباع شده در محلول آبی | ||
| N,N-Dimethyl-p-phenylazoaniline | قرمز به زرد | 2.8 – 4.4 | 0.1 گرم در ml 90 اتانول + ml10 آب | ||
| (p – Dimethylaminoazobenzene) | |||||
| Congo Red | آبی به قرمز | 3.0 – 5.0 | 0.1% در آب | ||
| Methyl Orange – Xylene Cyanole solution | ارغوانی یه سبز | 3.2 – 4.2 | محلول آبی | ||
| Methyl Orange | متیل اورانژ | قرمز به زرد | 3.2 – 4.4 | 0.01% در آب | |
| Ethyl Orange | قرمز به زرد | 3. 4 – 4. 8 | 0.2-0.05% در آب | ||
| 4 – (4 – Dimethylamino – 1 – naphthylazo) – 3 – methoxybenzenesulfonic acid | بنفش به زرد | 3.5 – 4.8 | 0.01% در اتانول 60% | ||
| 3′,3″,5′,5″ – Tetrabromo – m – cresol – sulfonephthalein (Bromocresol Green) | سبزبرموکروزل | زرد به آبی | 3.8 – 5.4 | 0.1 گرم در ml14.3 NaOH 0.01 مولار+ ml235.7 آب | |
| Resazurin | نارنجی به بنفش | 3.8 – 6.4 | آب | ||
| 4 – Phenylazo – l – naphthylamine | قرمز به زرد | 4.0 – 5.6 | 0.1% در اتانول | ||
| Ethyl Red | به قرمز | 4.0 – 5.8 | 0.1% در آب | ||
| 2 – (p – Dimethylaminophenylazo) – pyridine | زرد به قرمز | 0.2 – 1.8 | 0.1% در اتانول | ||
| قرمز به زرد | 4.4 – 5.6 | ||||
| 4-(p-ethoxyphenylazo) -m- phenylene- diamine monohydrochloride | نارنجی به زرد | 4.4 – 5.8 | 0.1% در آب | ||
| Lacmoid | قرمز به آبی | 4.4 – 6.2 | 0.2% در اتانول | ||
| Alizarin Red S | زرد به قرمز | 4.6 – 6.0 | 0.2 گرم در HCI 1.5% | ||
| Methyl Red | سرخ متیل | قرمز به زرد | 4.8 – 6.0 | 0.02 گرم در ml 60 اتانول + ml40 آب | |
| Propyl Red | قرمز به زرد | 4.8 – 6.6 | اتانول | ||
| 5′,5″ – Dibromo – o – cresolsulfone – phthalein (Bromocresol Purple) | زرد به ارغوانی | 5.2 – 6.8 | 0.1 گرم در ml18.5 NaOH 0.01 مولار+ ml231.5 آب | ||
| 3′,3″ – Dichlorophenolsulfonephthalein (Chlorophenol Red) | زرد به قرمز | 5.2 – 6.8 | 0.1 گرم در ml23.6 NaOH 0.01 مولار+ ml226.4 آب | ||
| p – Nitrophenol | به زرد | 5.4 – 6.6 | 0.1% در آب | ||
| Alizarin | آلیزارین | زرد به قرمز | 5.6 – 7.2 | 0.1% در متانول | |
| قرمز به ارغوانی | 11.0 – 12.4 | ||||
| 2 – (2,4 – Dinitrophenylazo) – l – naphthol | زرد به آبی | 6.0 – 7.0 | 0.1% در آب | ||
| – 3, 6 – disulfonic acid, di – Na salt | |||||
| 3′,3″ – Dibromothymolsulfonephthalein (Bromothymol Blue) | آبی برموتیمول | زرد به آبی | 6.0 – 7.6 | 0.1 گرم در ml 16 NaOH 0.01 مولار+ ml234 آب | |
| 6,8 – Dinitro – 2,4 – (lH)quinazolinedione | به زرد | 6.4 – 8.0 | 25 گرم در ml 115 NaOH 1 مولار+ ml50 آب جوش حاوی 0.292 گرم NaCl در ml100 آب | ||
| (m – Dinitrobenzoylene urea) | |||||
| Brilliant Yellow | زرد به نارنجی | 6.6 – 7.8 | 1% در آب | ||
| Phenolsulfonephthalein | زرد به قرمز | 6.6 – 8.0 | 0.1 گرم در ml 28.2 NaOH 0.01 مولار+ ml221.8 آب | ||
| (Phenol Red) | |||||
| Neutral Red | قرمز به بی رنگ | 6.8 – 8.0 | 0.01 گرم در ml 50 اتانول + ml50 آب | ||
| m – Nitrophenol | به زرد | 6.8 – 8.6 | 0.317 گرم در آب | ||
| o – Cresolsulfonephthalein | قرمز به زرد | 0.0 – 1.0 7.0 – 8.8 | 25 گرم در ml 26.2 NaOH 0.01 مولار+ ml223.8 آب | ||
| (Cresol Red) | زرد به قرمز | ||||
| Curcumin | زرد به قرمز | 7.4 – 8.6 10.2 – 11.8 | اتانول | ||
| m – Cresolsulfonephthalein | قرمز به زرد | 1.2 – 2.8 | 25 گرم در ml 26.2 NaOH 0.01 مولار+ ml223.8 آب | ||
| (Metacresol Purple) | زرد به ارغوانی | 7.4 – 9.0 | |||
| 4,4′ – Bis(4 – amino – i – Daphthylazo) 2,2’stilbene disulfonic acid | آبی به قرمز | 8.0 – 9.0 | 0.1 گرم در ml 5.9 NaOH 0.05 مولار+ ml94.1 آب | ||
| Thymolsulfonephthalein | آبی تیمول | قرمز به زرد | 1.2 – 2.8 8.0 – 9.6 | 0.1 گرم در ml 21.5 NaOH 0.01 مولار+ ml228.5 آب | |
| (Thymol Blue) | |||||
| o – Cresolphthalein | به قرمز | 8.2 – 9.8 | 0.04% در اتانول | ||
| p – Naphtholbenzene | نارنجی به آبی | 8.2 – 10.0 | 1% در محلول قلیایی رقیق | ||
| Phenolphthalein | فنل فتالئین | به صورتی | 8.2 – 10.0 | 0.05 گرم در ml 50 اتانول + ml50 آب | |
| Ethyl – bis (2.4 – dimethylphenyl) | به آبی | 8.4 – 9.6 | محلول اشباع در 50% الکل/استن | ||
| acetate | |||||
| Thymolphthalein | تیمول فتالئین | به آبی | 9.4 – 10.6 | 0.04 گرم در ml 50 اتانول + ml50 آب | |
| 5 – (p – Nitrophenylazo)salicylic acid, | زرد آلیزارین | زرد به قرمز | 10.1 – 12.0 | 0.01% در آب | |
| Na – salt (Alizarin Yellow R) | |||||
| p – (2,4 – Dihydroxyphenylazo)benzene – sulfonic acid, Na – salt | زرد به نارنجی | 11.4 – 12.6 | 0.1% در آب | ||
| 5,5′ – Indigodisulfonic acid, di – Na – salt | آبی به زرد | 11.4 – 13.0 | آب | ||
| 2,4,6 – Trinitrotoluene | به نارنجی | 11.5 – 13.0 | 0.5-0.1% در اتانول | ||
| 1,3,5 – Trinitrobenzene | به نارنجی | 12.0 – 14.0 | 0.5-0.1% در اتانول | ||
| Clayton Yellow | زرد به بی رنگ | 12.2 – 13.2 | 0.1% در آب |
