С приближением лета в школах наступает пора финальной подготовки к выпускным экзаменам, в том числе и ОГЭ, и ЕГЭ по химии. Сегодня, чтобы помочь обучающимся в успешной сдаче довольно сложного предмета, мы расскажем про индикаторы, с заданиями на которые у многих могут возникнуть проблемы.
Откуда появились индикаторы в химии?
Первым, кто заметил способность веществ изменять цвет в зависимости от среды, был английский физик и химик Роберт Бойль. Однажды, садовник принес ученому красивые темно-фиолетовые фиалки. В это время ученый был с головой погружён в очередной эксперимент, однако ему так сильно понравились цветы, что он решил забрать букет с собой в лабораторию. После работы Бойль заметил, что лепестки растения начали дымиться из-за попавшей на них кислоты. Чтобы смыть её он погрузил растение в воду. Каково же было удивление химика, когда темно-фиолетовые лепестки неожиданно стали красного цвета. Заинтересовавшись этим необычным явлением, Бойль начал проводить эксперименты с другими растениями, готовя отвары из целебных трав, древесной коры и корней. Однако самым интересным оказался настой на лакмусовом лишайнике, который имел фиолетовый цвет. Ученый распорядился пропитать этим раствором бумагу и затем её высушить. Так и появилась первая лакмусовая бумажка.
Что такое индикатор?
В химии индикаторами принято называть такие вещества, которые способны изменять свой цвет в зависимости от pHисследуемого раствора. pH(показатель кислотности) – это устоявшееся обозначение в химии, которое показывает насколько кислый или наоборот щелочной перед нами раствор. Показатель кислотности может принимать значения от 1 до 14, где 1 соответствует сильнокислой среде, а 14, наоборот, сильно щелочной. В школьном курсе обычно рассматривают только три индикатора: фенолфталеин, метилоранж, лакмус. Благо для успешной сдачи экзамена не нужно знать структурную формулу этих соединений, а достаточно понимать, как изменяется окраска изучаемых индикаторов в зависимости от характера среды (рис.1).
Из представленного выше рисунка мы можем увидеть, что лакмус проявляет свои цвета в трех разных средах по-разному. В нейтральной среде значение pH составляет 7, лакмус окрашивает раствор в фиолетовый. В кислой же среде (pH<7) цвет индикатора становится красным. В щелочном растворе (pH>7) индикатор изменяет окраску раствора на синий.
Метиловый оранжевый по-другому окрашивает растворы как щелочей, так и кислот. В нейтральной среде, когда значение pH=7, цвет раствора будет оранжевым. При постепенном подкислении раствор будет изменять свой цвет на малиновый. Если наоборот увеличивать значение pH от 7 к 14, то цвет будет изменяться на желтый.
В отличие от предыдущих двух индикаторов фенолфталеин при добавлении его в кислый или нейтральный раствор не изменяет свой цвет, оставаясь бесцветным. Однако в щелочной среде, в которой значение pH>7, исследуемый раствор с добавлением индикатора будет малинового цвета.
Универсальный индикатор
Для проведения более точной оценки кислотно-основного показателя среды раствора используют универсальный индикатор. Его особенность заключается в более точном определении pHв широком диапазоне значения: от 0 до 14 (рис.2).
Универсальный индикатор сам по себе является смесью нескольких индикаторов, что подтверждается проявлением различных цветов растворов при разном значением pH, как показано на рис. 2. Благодаря этой особенности можно точно определять характер исследуемой среды: сильно кислая, слабокислая, нейтральная, слабощелочная или сильнощелочная.