Հայտածիչ նյութեր

Հայտածիչ նյութեր, քիմիական վերականգնիչներ, որոնք լուսակինոնյութերի լուսազգայուն շերտերի արծաթի հալոգենիդները վերականգնում են մինչև մետաղական արծաթ։

Ընդհանուր բնութագիր[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հայտածիչ նյութերը լուսանկարչական հայտածիչների հիմնական բաղադրիչներն են։ Որպես հայտածիչ նյութ օգտագործվում են այն միացությունները, որոնք ընտրողաբար վերականգնում են լուսազգայուն շերտի լուսակայված մասերի արծաթի հալոգենիդները, այսինքն՝ ապահովում են լուսակայված մասերի վերականգնման մեծ արագություն՝ չլուսակայվածների համեմատ։ Հակառակ դեպքում ստացված պատկերը կծածկվի համատարած լուսանկարչական փառով։

Ըստ քիմիական բնույթի՝ հայտածիչ նյութերը լինում են օրգանական (օրինակ՝ հիդրոքինոն) և անօրգանական (վանադիումի, երկարժեք երկաթի կոմպլեքս միացություններ)։ Առավել նշանակություն ունեն օրգանական հայտածիչ նյութեր, որոնց մոլեկուլում մտնում է $\alpha _{1}-(C^{|}=A^{|})_{n}-\alpha _{2}$ խմբավորումը, որտեղ α₁-ը և α₂-ը -OH-, -NH₂, - NHR, -NR₂ խմբեր են (R-ը ալկիլ կամ այլ տեղակալիչ է), n-ը զրո կամ փոքր ամբողջ թիվ է, C-ն՝ ածխածնի ատոմ, A-ն՝ ածխածնի կամ ազոտի ատոմ։ Այս բանաձևից բացառություն է կազմում ֆևնիդոնը։

Արոմատիկ շարքի ածանցյալներից հայտածելու ունակություն ունեն միայն օրթո կամ պարադիրքերում երկու ակտիվ խումբ՝ -OH-, -NH₂- պարունակող միացությունները։ Որոշ դեպքերում հայտածիչ նյութերի խառնուրդները ապահովում են առանձին բաղադրիչներով հայտածման արագությունների գումարից մեծ արագություն։ Այդ հատկությունը ընկած է խառը (մեթոլ-հիդրոքինոնային, ֆենիդոն-հիդրոքինոնային ևն) հայտածիչ նյութերի պատրաստման հիմքում։

Դրանք առանձին օգտագործվում են հիդրոքինոնը (կոնտրաստ), մեթոլը, ամիդոլը (մանրահատիկ) պարաֆենիլենդիամինը (մանրահատիկ), դիէթիլ-պարաֆենիլենդիամինը (գունավոր լուսանկարչություն), պարաամիդոֆենոլը (հայտածում է դանդաղ, բարձրորակ, առանց շղարշի) են։

Ինդիկատորի pK և տիտրման pT ցուցիչներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

pH-ի մեծությունների այն տիրույթը, որտեղ ինդիկատորը^[1] մեկ գույնից անցնում է մեկ այլ գույնի, կոչվում է ինդիկատորի գույնի անցման միջակայք։

Տիտրվող լուծույթի pH-ի այն օպտիմալ մեծությունը, որտեղ նկատվում է ինդիկատորի գույնի կտրուկ փոփոխություն և որը համարվում է տիտրման ավարտը (համարժեք կետը), կոչվում է ինդիկատորի տիտրման ցուցիչ և նշանակվում pT-ով։ Օրինակ, եթե ալկալու (NaOH,KOH) լուծույթին ավելացրել են 2-3 կաթիլ մեթիլ նարնջագույն, ապա այն գունավորվում է դեղին (նարնջագույն) գույնով, իսկ նույն լուծույթին թթվի լուծույթ ավելացնելիս (pH = 3,1-ի սահմաններում) այն կներկվի վարդագույն։ Իսկ եթե այդ նույն լուծույթին ավելացնենք ալկալու լուծույթ մինչև -4,4, ապա տիտրվող լուծույթը նորից կգունավորվի դեղին գույնով։ Այս տվյալներից կարելի է եզրակացնել, որ չեզոքացման ռեակցիայի վերջնակետը չի համընկնում ոչ միայն համարժեք կետին, այլև pH - 3,1-4,4 միջակայքում։ Դուրս բերենք այն բանաձևը, որի օգնությամբ կարելի է հաշվել ցանկացած ինդիկատորի գույնի անցման միջակայքի pH-ի մեծությունները։ Եթե ինդիկատորի դիսոցումը պատկերացնենք իոնաքրոմոֆորային տեսությամբ, ապա կստացվեն երկու հավասարակշռության հաստատուններ՝

$HJnd'\rightleftarrows HJnd''$

տալտոմներ, երբ ինդիկատորը բենզոլային ձևից անցնում է խինոնայինի.

$K_{h}av={\frac {[HJnd']}{[HJnd'']}}$

H J n d'-ին իր հերթին դիսոցվում է իոնների.

$HJnd'\rightleftarrows H^{+}+Jnd'$

$K_{dis}={\frac {[H^{+}][Jnd^{-}]}{[HJnd'']}}$

Եթե ստացված երկու հաստատումները բազմապատկենք, կստանանք.

$K_{dis}K_{hav}={\frac {[HJnd'][H^{+}][Jnd^{-}]}{[HJnd'']}}=K_{J}nd={\frac {[H^{+}][Jnd^{-}]}{[HJnd]}}$

որտեղից՝ $[H^{+}]=K_{Jnd}{\frac {[HJnd]}{[Jnd^{-}]}}$

Քանի որ K-ն հաստատուն մեծություն է, ուրեմն [H⁺]-ի մեծությունը կախված է ինդիկատորի մոլեկուլային (չդիսոցված) և դիսոցված ձևերի խտությունների հարաբերությունից։

Փորձերը ցույց են տվել, որ սովորական անզեն աչքն ինդիկատորի մի գույնից մյուսին անցումը լավ գրանցում (տեսնում) է այն դեպքում, երբ այդ խտություններն իրարից տարբերվում են 10 անգամ։ Այսպիսով, կստանանք.

$[H^{+}]=K_{Jnd}10$
$[H^{+}]={\frac {K_{Jnd}}{10}}$

Որպեսզի ստանանք ջրածնական ցուցիչների արժեքները, պետք է երկու մեծություններն Էլ լոգարիթմել բացասական նշանով.

1. $pH={-lg10}\cdot {K_{Jnd}}=-lgK_{Jnd}-1=pK_{Jnd}-1$

ընդունելով՝ $-lgK_{Jnd}=pK_{Jnd}$ , որտեղ $pK_{Jnd}$ -ն կոչվում է ինդիկատորի ցուցիչ։

2. $pH=-lg{\frac {K_{Jnd}}{10}}=pK_{Jnd}+1$

Այսպիսով, ինդիկատորի գույնի փովտխության pH-ի մեծությունը տատանվում է $pK_{Jnd}-1$ -ից մինչև $pK_{Jnd}+1$ սահմաններում։

Պատկերասրահ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Փորձաթուղթ
Ժապավենաձև փորձաթուղթ
Ինդիկատորներ
pH չափիչ

Եթե ընդհանրացնենք մեկ բանաձևով, ապա ինդիկատորի գույնի անցման միջակայքի բանաձևը կընդունի հետևյալ տեսքը՝

$pH=pK_{Jnd}\pm 1$

Օրինակ՝ ֆենոլֆթալեինի համար $pK_{Jndf.f.}=9$ . ուրեմն գույնի անցման pH-ի փոփոխությունը կլինի.

$pH_{st.}=9-1=8$

$pH_{fin.}=9+1=10$

$pH_{f.f.}=8-10$

pT-ն որոշվում է pH-ի օպտիմալ մեծություններով, որի դեպքում ինդիկատորը կարելի է կիրառել տվյալ տիտրման համար։ pT-ի մեծությունը մոտավորապես համընկնում է մեծության հետ։ Մի քանի ինդիկատորների գույնի անցման միջակայքերի մեծությունները բերված են աղյուսակում^[2]։

Ինդիկատոր	Թթվային միջավայրում մոլեկուլային ձևի գույնը	Անցման միջակայքի pH-ի ստորին սահման	Անցման միջակայքի pH-ի վերին սահման	Հիմնային միջավայրում իոնական ձևի գույնը
Gentian violet (Methyl violet 10B)	դեղին	0.0	2.0	կապտամանուշակագույն
Malachite green (առաջին անցում)	դեղին	0.0	2.0	կանաչ
Malachite green (երկրորդ անցում)	կանաչ	11.6	14.0	անգույն
Thymol blue (առաջին անցում)	կարմիր	1.2	2.8	դեղին
Thymol blue (երկրորդ անցում)	դեղին	8.0	9.6	կապույտ
Methyl yellow	կարմիր	2.9	4.0	դեղին
Bromophenol blue	դեղին	3.0	4.6	մանուշակագույն
Congo red	կապտամանուշակագույն	3.0	5.0	կարմիր
Methyl orange	կարմիր	3.1	4.4	դեղին
Screened methyl orange (առաջին անցում)	կարմիր	0.0	3.2	մոխրագույն
Screened methyl orange (երկրորդ անցում)	մոխրագույն	3.2	4.2	կանաչ
Bromocresol green	դեղին	3.8	5.4	կապույտ
Methyl red	կարմիր	4.4	6.2	դեղին
Azolitmin	կարմիր	4.5	8.3	կապույտ
Bromocresol purple	դեղին	5.2	6.8	մանուշակագույն
Bromothymol blue	դեղին	6.0	7.6	կապույտ
Phenol red	դեղին	6.4	8.0	կարմիր
Neutral red	կարմիր	6.8	8.0	դեղին
Naphtholphthalein	անգույնից մինչև կարմիր	7.3	8.7	կանաչից մինչև կապույտ
Cresol Red	դեղին	7.2	8.8	կարրամանուշակագույն
Cresolphthalein	անգույն	8.2	9.8	մանուշակագույն
Phenolphthalein	անգույն	8.3	10.0	վարդագույն
Thymolphthalein	անգույն	9.3	10.5	կապույտ
Alizarine Yellow R	դեղին	10.2	12.0	կարմիր

Ռեդօքս ինդիկատորներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գոյություն ունեն օքսիդավերականգնման մի քանի դեպքեր, երբ համարժեք կետը որոշում են տիտրվող լուծույթի գույնով, օրինակ՝ պերմանգանատաչափության եղանակը։ Տիտրման մինչև համարժեքը $KMnO_{4}$ -ի լուծույթի գույնն անգունանում է, իսկ համարժեք կետում արդեն վերջին կաթիլը չի անգունանում (լուծույթը ներկվում է բաց վարդագույն երանգով)։ Յոդաչափության եղանակի դեպքում, երբ տիտրումը կատարում են յոդի աշխատանքային լուծույթով կամ տիտրում են դուրս մղված յոդը, համարժեք կետը որոշում են օսլայի միջոցով (որպես ինդիկատոր), որը ազատ յոդի հետ առաջացնում է մուգ կապույտ գույն, իսկ վերականգնիչների առկայության դեպքում անգունանում է։

Այնպես, ինչպես չեզոքացման եղանակի ինդիկատորների գույնի փոփոխությունը նկատվում էր տիտրվող լուծույթի որոշակի $pH$ -ի դեպքում, այստեղ էլ ռեդօքս համակարգերից շատերի պոտենցիալի մեծությունը կախված է ռեակցիայի միջավայրի $pH$ -ից. ռեդօքս ինդիկատորը կարող է իր գույնն անմիջապես փոխել, եթե կտրուկ փոխվի միջավայրի $pH$ -ը։ Ինդիկատորը կարող է ճիշտ ցուցմունք տալ միայն այն դեպքում, երբ նրա գույնի փոփոխությունը համընկնում է համարժեք կետի հետ, այսինքն առաջարկվող ինդիկատորը պետք է ռեակցիայի մեջ մտնի օքսիդավերականգնման համակարգի հետ՝ համարժեք կետին մոտ պայմաններում։

Օքսիդաչափության ինդիկատորի գույնի փոփոխությունը կախված է ոչ թե օքսիդացման կաճ վերականգնման ընդհանուր խտությունների քանակություններից, այլև նրա օքսիդացած և վերականգնված կոնկրետ ձևերի խտությունների հարաբերություններից.

$K_{Jnd}={\frac {Jnd_{oks.}}{Jnd_{ver.}}}$

Գույների փոփոխությանը սովորական անզեն աչքով տեսանելի է (գրանցվում է) միայն այն դեպքում, երբ օքսիդացած և վերականգնված ձևերն իրարից մեծ են 10 անգամ։

Այն օքսիդավերականգնման ինդիկատորը, որի նորմալ օքսիդացման պոտենցիալը փոքր է +0.76 վոլտից, հազվագյուտ կիրառության ունի անալիտիկ որոշումների համար։ Բայց այն կարող են կիրառել, երր տիտրում են ուժեղ վերականգնիչները՝ $Cr^{2+}$ , $Ti^{3+}$ -ի աղերը։ Այս ինդիկատորների թերությանն այն Է, որ այն օքսիդացնող պոտենցիալը կախված է լուծույթի իոնական աժեքի մեծություններից։ Այդպիսի ինդիկատորներ են ինդիկոսուլֆոնային թթուները, ինդոֆենոլները և այլն։

Մեծ կիրառություն ունեն այն ինդիկատորները, որոնց օքսիդացման պոտենցիալը հավասար կամ մեծ է +0,76 վ-ից, և այդ ինդիկատորներն օգտագործում են հատկապես երկաթի աղերը տիտրելիս։

Քրոմատաչափության դեպքում կիրառվող ամենալավ ինդիկատորը համարվում է դիֆենիլ ամինը, որն անգույնից անցնում է մանուշակագույնի՝ փոխարկվելով դիֆենիլ բենզիդինի։

Ռեդօքս ինդիկատորները պետք է բավարարեն հետևյալ պահանջներին.

Ինդիկատորը պետք է լինի շատ զգայուն, այսինքն՝ համարժեք կետում պետք է փոխազդի օքսիդիչի կամ վերականգնիչի լուծույթի ամենափոքր քանակների հետ։
Օքսիդացած և վերականգնված ձևերի գույները պետք է շատ կտրուկ տարբերվեն իրարից։
Ինդիկատորի գույնի անցման միջակայքը պետք է լինի փոքր, այսինքն՝ գույնի փոփոխությունը պետք է կատարվի պոտենցիալի ոչ մեծ սահմաններում և անպայման պետք է համընկնի համարժեք կետի թռիչքի տիրույթի հետ։
Ինդիկատորը պետք է բացարձակապես կայուն (չեզոք) փնի օդի, թթվածնի, $CO_{2}$ -ի և լույսի նկատմամբ։

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

В. Н. Агексеев. Курс качественного химического полумнкроанализа. Госхимиздат.М.. 1957.
И. П. Ашмарин, Н. Н. Ушакова. Справочные таблицы по аналитической химии.Им. МГУ, 1960.
О. В. Андреева, В. В. Васильев, Н. П. Терещенко. Чувствительность качественныхреакций. Им. ЛГУ, 1962.

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 6, էջ 203)։

[1] Ինդիկատորներ

[2] Ինդիկատորներին վերաբերող աղյուսակ

[1]

[2]