Indikatori; Pokus: Dobivanje indikatora iz crvenog kupusa

29.03.2013. Ivona Rosić, 2.b III. Gimnazija Osijek

INDIKATORI


SADRŽAJ

UVOD Što su indikatori? Kako funkcioniraju indikatori? Titracija Vrste indikatora

pH VRIJEDNOST ZAŠTO JE CRVENI KUPUS DOBAR INDIKATOR? POKUS: Sok crvenog pokusa kao indikator

Pribor Kemikalije Cilj pokusa Postupak Zapažanja Zaključak


UVOD

Indikatori su tvari koje promjenom nekog uočljivog svojstva, najčešće boje, ukazuju na procese koji nas zanimaju u promatranom sustavu.

Kako funkcionira indikator? Indikator reagira s tvari koju dokazuje, a nastali spoj razlikuje se u boji od slobodnog indikatora.Bezvodni bakrov(II) sulfat je bijel. S vodom daje modru galicu, promjena se lijepo vidi pa ovaj spoj može biti indikator za tekuću vodu. Sredstva za sušenje obično su obojena plavo ako su suha, i ružičasto kad se navlaže. To je zbog dodanog kobaltova(II) klorida, također indikatora za vodu.U analitičkoj, a zapravo i drugim granama kemije, jedna od često korištenih tehnika je titracija.

TitracijaKiselo-bazna titracija je određivanje koncentracije kiseline ili baze putem njenog neutraliziranja sa kiselinom ili bazom poznate koncentracije. Time se omogućuje kvantitativna analiza nepoznate koncentracije otopine kiseline ili baze. Ovaj postupak koristi reakciju neutralizacije koja se odvija između kiselina i baza, kao i poznavanje načina na koji kiseline i baze poznatih struktura reagiraju.Otopljena tvar kemijski reagira s otopinom reagensa točno poznate koncentracije sve do završetka reakcije, tj. točke ekvivalencije ili stehiometrijske točke, kada je količina dodanoga reagensa ekvivalentna količini analizirane tvari. Kraj titracije, tzv. točku završetka titracije, čini nagla promjena nekoga svojstva titrirane otopine. Određuje se promjenom boje dodanoga indikatora, ili mjerenjem pH-vrijednosti, viskoznosti, refrakcije, temperature i sl.

Prije početka titracije mora se izabrati prikladni pH indikator . Točka ravnoteže reakcije, u kojoj su količine reaktanata izjednačene, će imati pH vrijednost ovisnu od relativne jačine korištene kiseline i baze. pH točke ravnoteže se može procijeniti koristeći sljedeća pravila:

Jaka kiselina će reagirati s jakom bazom da formira neutralni (pH = 7) otopina. Jaka kiselina će reagirati sa slabom bazom da formira kiseli (pH <7) otopina. Slaba kiselina će reagirati s jakom bazom formirati bazni (pH> 7) otopina.

Kod titracije dodajemo jedan reagens poznate koncentracije (standardnu otopinu) u uzorak (ili obratno) u kojemu je otopljena tvar čiju koncentraciju/količinu želimo odrediti. Te dvije tvari reagiraju brzo i potpuno, a mi želimo dodati upravo toliko reagensa da na kraju u otopini nema ničega u suvišku, kada je količina dodane tvari jednaka količini tvari u uzorku ili je u nekom drugom množinskom odnosu - 1:2, 2:1, 2:3, 1:3.. kako već reagiraju. Glavni problem u titracijama je indikacija završne točke titracije, tj. kako znati kad smo gotovi s titracijom? Tu nam pomažu indikatori, samo trebamo izabrati indikator koji će reagirati na jednu od dviju tvari s kojima radimo, a može na obje. Boja će se promjeniti kad nestane prve tvari i dodamo prvi suvišak standardne otopine.


KISELO-BAZNA TITRACIJA

INDIKATOR OMJER BAZE I KISELINE pH vrijednost

Fenoftalein Jaka kiselina - jaka bazabaza: pH > 10

kiselina: pH < 3

Bromtimol plavi Slaba kiselina - slaba bazabaza: pH < 8.5

kiselina: pH > 3.5

Metiloranž Jaka kiselina - slaba bazabaza: pH > 10

kiselina: pH < 8.5

Alizarin žuto Vrlo jaka baza - slaba kiselinabaza: pH > 13.5,

kiselina: pH > 5.5

Timol plavo Vrlo jaka kiselina - slaba bazabaza: pH < 8.5

kiselina: pH < 0.5

Alkalimetrija je specijalizirana analitička upotreba kiselo-bazne titracije za određivanje koncentracije baznih (alkalnih) supstanci.

Acidimetrija je analogni koncept s primjenom na kisele tvari.


Vrste indikatoraIndikatore obično dijelimo prema vrstama titracija u kojima ih koristimo i vrstama reakcija:

1. Kiselo-bazni indikatori = Pokazuju završnu točku u kiselo-baznim titracijama (dodajemo kiselinu u otopinu baze ili obratno). Ovi indikatori i sami djeluju kao vrlo slabe kiseline ili baze. Blizu završne točke titracije pH otopine naglo raste ili pada, a s promjenom pH mijenja se i ionski oblik u kojem je indikator otopljen, npr: - titriramo otopinu baze kiselinom, pH blizu završne točke titracije naglo pada- indikator (In) postoji u dva oblika, kao HIn i In- (molekula bez vodikova iona):HIn (aq) <=> H+ (aq) + In- (aq)= kad naglo padne pH ravnoteža se jako pomakne lijevo= otopine s HIn i In- su različito obojene, zato mi registriramo pad pH kao promjenu boje uzorka.= primjeri kiselo-baznih indikatora: metiloranž, lakmus, fenolftalein, alizarin.

2. Adsorpcijski indikatori = Tijekom titracije (taložna titracija) nastaju krute čestice koloidnih dimenzija. U završnoj točki titracije mijenja se površinski naboj koloidnih micela koje onda adsorbiraju indikator (molekule indikatora su nabijene suprotno od naboja micela). = Indikator mora imati različitu boju u otopljenom i adsorbiranom stanju (npr. fluorescein).

3. Kompleksometrijski indikatori= Određivanu tvar, obično neki otopljeni metalni kation, određujemo titrimetrijskom otopinom kompleksirajućeg reagensa. Uzmemo indikator koji također kompleksira, ali slabije (da ne bude konkurencija) i kad potrošimo ono što već indikator kompleksira, on će iz vezanog stanja prijeći u slobodno što opažamo kao promjenu boje.

4. Oksido-redukcijski indikatori = Koriste se pri redoks titracijama. Npr. titriramo nešto (arsen(III), antimon(III)...) standardnom otopinom kalijeva bromata u kiselom. Bromat oksidira analit i prelazi u bromid:BrO3- + 6 H+ + 6e- -> Br- + 3 H2O= Nakon točke ekvivalencije, kad sve u analitu potrošimo, još dodanog bromata može oksidirati neki indikator u otopini. Mogu se koristiti neki ‘klasičniji’ indikator, poput metiloranža koji će izblijediti uz suvišak bromata. Mnoge se redoks titracije izvode otopinom kalijeva permanganata. U završnoj točki višak permanganata oboji titriranu otopinu ljubičasto (ovdje je permanganat ujedno i indikator).

5. Prirodni indikatori = Prirodni spojevi koji reagiraju promjenom boje u prisutnosti drugih tvari. Najčešće ih povezujemo s kiselošću i lužnatošću vodenih otopina. = npr. kada u sljezov čaj ili šipkov čaj dodamo limunov sok (kiselina) doći će do promjene boje čaja. Također, ako uzmemo sok crvenog kupusa i malo tog ekstrakta dodamo u ocat ili otopinu sode bikarbone opet će doći do promjene boje.= Postoji nekoliko indikatora kiselosti: lakmus papir, metil oranž, fenoftalein i cikla.


Postoje milijuni kemijskih tvari u svijetu. Neke od njih imaju kisele svojstva, drugi bazna svojstva. Kiseline su tvari sa slobodnim vodikovim ionima (H + ) kada su pomiješani s vodom. Lužine su tvari

sa slobodnim hidroksidnim ionima (OH - ) kada su pomiješana s vodom. (Ovo oslobađanje iona naziva se disocijacija). Kiseline mogu biti slabe ili jake. Također, lužine mogu biti jače ili slabije. Stupanj kilelosti, odnosno lužnatosti mjeri se pH jedinicom. Tvari s pH manjim od 7 smatraju se

kiselinama, one s pH jednakim 7 smatraju se neutralan, a one s pH većim od 7 smatraju se lužinama. Tvari s niskim pH su vrlo kisela, dok su oni s visokim pH su vrlo lužnate.

pH VRIJEDNOST

pH je mjera koncentracije vodikovih iona u otopini. Njenu vrijednost izražavamo pomoću logaritama po bazi deset. Koncentracija je uvijek manja od 1, pa je logaritam negativan-da bi se izbjeglo pisanje znaka minus, dogovoreno je da se vrijednost piše s pozitivnim predznakom. (To je isto kao i pisanje logaritma recipročne vrijdnosti koncentracije vodikovog iona). Dakle, pH je logaritam koncentracije vodikovih iona: pH = - log [H + ]. Dakle, kada je pH ima niske vrijednosti, koncentracija vodikovih iona je visoka.

Destilirana voda ima pH = 7. Kako je onda moguće da destilirana voda ima slobodnih vodikovih iona? Njihovo prisustvo je zbog povremeni disocijacije nekih molekula vode, zbog toplinske agitacije. Odmah nakon toga, ovi ioni se rekombiniraju, ali i druge molekule se odvoje, tako čuva stalnu ravnotežu određenog koncentracije disociranih molekula.

MJERENJE pH

Postoje tvari koje imaju svojstvo mijenjanja svoje boje kada dođu u kontakt s kiselim ili lužnatim okruženjem. T e tvari se nazivaju pH indikatori . Obično, oni se koriste kao otopljne tvari ( na primjer fenolftaleina i bromotimol plavi). Također, za mjerenje pH, koroiste se i specijalni papiri koji su indikatori kada se natope u određenoj otopini. Oni mjenjaju svoju boju kada su uronjeni u kiselinu ili lužinu. Taj papir naziva se lakmus papir. U novije vrijeme, postalo je moguće izmjeriti pH s električnim instrumentima poput pH metrom.


ZAŠTO JE SOK CRVENOG KUPUSA DOBAR PH INDIKATOR?

Crveni kupus je bogat pigmentom koji se zove cijanin, koji je jedan od nekoliko antocijanin pigmenata pronađenih u biljkama. Zbog njegove kemijske strukture, molekula može lako dodati i makniti -OH ione iz svoje strukture. Kad je -OH dodan molekuli, elektronska konfiguracija cijele molekule se mijenja. Elektroni reagiraju sa svjetlošću i prozivode boje. Zbog toga, boja molekule izravno je vezana za elektronsku konfiguraciju i promjene kada je -OH dodan ili uklonjen. Kiselina uklanjanjaju -OH ion, a baze ih dodaju, što je razlog zašto ovaj spoj služi kao indikator. Dakle, u prisutnosti baze, -OH se dodaje cijanidnoj molekuli, mijenja se elektronska konfiguracija, što mijenja način regiranja na svjetlost te molekula poplavi. Kiselina uklanja –OH te molekula promjeni boju u crvenu.


POKUS: Sok crvenog kupusa kao indikator

PRIBOR:plastična posuda, rezač za kupus, cjedilo, 1 velika čaša, 8malih staklenih čaša, žlica, 2 plitka tanjurića,

KEMIKALIJE:limun, limunska kiselina (C6H8O7 ), soda bikarbona (natrij bikarbonat, NaHCO3 ), destilirana voda, Pulirapid (sredstvo za čišćenje WC-a), jabučni voćni ocat, kuhinjska sol, Kofola (gazirano piće), mlijeko, šampon za kosu, sapun, glavica crvenog kupusa

CILJEVI POKUSA: klasificirati kućanske tvari kao kiseline i lužine odrediti pH raspon soka crvenog kupusa na prirodan način dobiti indikator

POSTUPAK:

1. Pripremanje otopine indikatoraIzribala sam pola glavice crvenog kupusa i stavila ga u plstičnu posudu. Prelila sam ga kipućom vodom i sve dobro promješala. Ostavila sam ga da stoji 10min kako bi se izlučio antocijanin. Kupus sam procjedila te sok presipala u čašu, a ostatak kupusa sam bacila.

2. Pripremanje otopina uzoraka Otopina 1.: iscijeđen limun Otopina 2. : 2 žlice limunske kiseline otopljena u vodiOtopina 3. : 2 žlice sode bikarbone otopljena u vodiOtopina 4. : Destilirana vodaOtopina 5. : PulirapidOtopina 6. : jabučni voćni ocatOtopina 7. : kuhinjska sol otopljena u malo vodeOtopina 8. : Kofola (gazirano piće)Otopina 9. : mlijekoOtopina 10. : šampon za kosuOtopina 11. : naribani sapun za pranje rukuOtopina 12. : tekući sapun za ruke

3. Dodavanje indikatoraU svaku pripremljenu čašu s otopinama dodala sam malo soka crvenog kupusa, te sam promatrala promjenu boje indikatora.


ZAPAŽANJA:

KEMIKALIJABOJA PRIJE

DODAVANJA INDIKATORA

BOJA POSLIJE DODAVANJA INDIKATORA

KISELINA / LUŽINA

pH VRIJEDNOST

destilirana voda bezbojna ljubičasta neutralna = 7limun žuta žarko crvena kiselina < 2.5

limunska kiselina bijela crvena kiselina < 3jabučni voćni ocat prozirno zlatna crvena kiselina < 2

kuhinjska sol bijela modro-ljubičasta lužina > 8soda bikarbona bijela tamno plava lužina > 9

kofola smeđa tamno crvena kiselina < 1.5mlijeko bijela svjetlo ljubičasta kiselina < 6.5

pulirapid prozirno plava tamno crvena kiselina < 2šampon za kosu bijela ružičasto-ljubičasta kiselina < 5

tvrdi sapun roza svjetlo plava lužina > 10tekući sapun bijela ružićasta kiselina < 5

pH SKALA SOKA CRVENOG KUPUSA:

ZAKLJUČAK:

Sok crvenog kupusa, koji služi kao indikator, mijenja boju zato što se promjeni koncentracija vodikova iona kada je dodan ispitnoj tvari. Kiseline proizvode vodikove ionae u vodenoj otopini i imaju pH vrijednost manju od 7. Lužine sadrže hidroksidne ione i pH vrijednost im je veća od 7. Kada je pH vrijednost jednaka 7, tvar je neutralna (nije ni kiselina ni lužina) zboj jednakog broja vodikovih i hidroksidnih iona.

Kada smo prelili kupus vrelom vodom, oslobodio se pigment zvan antocijan. Molekule antocijanina mjenjaju svoju boju ovisno o pH okruženju što nam ukazuje o kakvoj se otopini radi.

Kupus kao indikator pokazat ce nam da li je tvar kiselina ili lužina, ali ne i točnu pH vrijednost.

Destilirana voda ima neutralni pH. Kiseline su: limun, limunska kiselina, ocat, kofola, mlijeko, pulirapid, šampon za

kosu, tekući sapun Lužine su: kuhinjska sol, soda bikarbona, tvrdi sapun

Documents

Indikatori; Pokus: Dobivanje indikatora iz crvenog kupusa