Портал аналитической химии

Методики, рекомендации, справочники

Металлохромные индикаторы. Часть 1
Методы исследования - Комплексонометрия
Индекс материала
Металлохромные индикаторы. Часть 1
Страница 2
Все страницы

Металлохромные индикаторы представляют собой органические красители, способные изменять свою окраску при образовании комплексов с металлами. По сравнению с описанными в предыдущем разделе металлиндикаторами они имеют ценное преимущество: интенсивность окраски их комплексов с металлами в 10— 100 раз больше (молярный коэффициент экстинкции 104 — 105).

Поэтому отчетливое изменение окраски можно наблюдать при концентрации металлохромного индикатора порядка 10-6 — 10-5 М. При этом количество металла, связанного с индикатором, настолько мало (около 0,1% всего присутствующего количества металла),что при расчете результатов определения им можно пренебречь.

Свободный индикатор также почти всегда окрашен (поскольку речь идет о красителе), так что конец титрования устанавливается не по исчезновению или появлению, но по изменению окраски. Только фталеины являются одноцветными индикаторами, но и у них окраска комплекса с металлом обусловлена структурными особенностями молекулы лиганда, причем эта окраска более интенсивна по сравнению с окраской металлокомплексов индикаторов.

 

Строение металлохромных индикаторов (общие сведения)

Металлохромные индикаторы, так же как и титранты, применяемые в комплексонометрии, должны обладать способностью образовывать внутрикомплексные соединения, поскольку только такие комплексы имеют удовлетворительную стабильность.

Следовательно, молекула красителя должна содержать по крайней мере два атома (О или N), которые в качестве лигандов могут координироваться с ионом металла и участвовать в образовании пяти- или шестичленных хелатных циклов. Если хотя бы один атом-лиганд, связанный с металлом, в то же время входит в состав ауксохромной или хромофорной группы молекулы красителя, то при комплексообразовании происходит изменение окраски. Конечно, присоединение иона металла вообще значительно меньше изменяет спектр поглощения красителя, чем присоединение протона, однако в большинстве случаев при образовании комплекса с металлом молекула красителя теряет один протон, и при этом изменение окраски часто бывает столь же резким, как и у кислотно-основных индикаторов.

 

Трифенилметановые красители

Характерным представителем этого большого класса красителей, применяемых в качестве индикаторов, является бензаурин(IX). Интенсивная красная окраска аниона бензаурина обусловлена поглощением света электронами цепи сопряжения, состоящей из связанных через атом углерода колец А и В и атомов кислорода, играющих роль ауксохромов и расположенных в пара-положении к центральному атому углерода. Стрелки показывают, что при смещении электронов бензоидное кольцо А превращается в хиноидное, а хиноидное кольцо В — в бензоидное.

Оба состояния осуществляются одновременно, так что отрицательный заряд аниона распределяется поровну между обоими атомами кислорода.

 

 

 

Краситель IX является рН-индикатором, так как в кислой среде к атому кислорода присоединяется протон и окраска индикатора изменяется от красной к желтой. Однако бензаурин не применяют в аналитической практике, потому что как в сильно-кислой, так и в сильнощелочной среде его окраска очень медленно исчезает; в последнем случае вследствие присоединения ОН-группам к центральному атому углерода образуется бесцветный карбинол.

Эту реакцию можно предотвратить, если ввести в бензольное ядро С соответствующий заместитель в орто-положение к центральному атому углерода. Так как кольцо С не участвует в цени сопряжения, обусловливающей окраску индикатора, такое замещение не оказывает существенного влияния на эту окраску.

Наиболее эффективными заместителями являются атомы галогенов и сульфогруппа.

Например, молекулы сульфофталеинов содержат в положении 2" сульфогруппу, и это препятствует переходу индикатора в бесцветный карбинол (сульфофталеины относятся к двух-цветным рН-индикаторам, которые в кислом растворе окрашены в желтый цвет, а при повышении рН приобретают красную или синюю окраску). У фталеинов положение 2" занято карбоксильной группой, которая тоже препятствует образованию карбинола и связанному с этим обесцвечиванию красителя.

 

Как у фталеинов, так и у сульфофталеинов наличие алкильных аместителей в положениях 3,3' и 5,5' вызывает батохромное смешение области поглощения света; интервалы Перехода окраски при этом сдвигаются в сторону более высоких значений рН (ср. фенолфталеин с тимолфталеином и феноловый красный с тимоловым синим). Замещение галогенами в положениях 3,3' и 5,5' тоже вызывает углубление цвета, но переход окраски при этом наступает при более низких значениях рН (ср. феноловый красный с бромфеноловым синим).

 

Фталеиновые и сульфофталеиновые индикаторы практически не способны образовывать комплексы с металлами. Однако если в молекулу такого индикатора по соседству с фенольной оксигруппой (в положения 3,3' или 5,5') ввести заместитель, который,так же как и атом кислорода, способен координироваться с ионом металла (с образованием пяти- или шестичленного хелатного цикла), то получающееся соединение является металлиндикатором.

 

Так как электроны ауксохромных атомов кислорода принадлежат к той электронной системе молекулы, которая обусловливает поглощение света, то понятно, что координирование металла с этими атомами оказывает влияние на окраску соединения. У большинства металлиндикаторов такого типа заместители, способные образовывать комплекс с металлом, имеются в обоих кольцах (и А, и Б), хотя в принципе достаточно, чтобы молекула металлиндикатора обладала единственной способной к хелатообразованию структурной группой.



 

Сейчас на сайте

Сейчас 86 гостей онлайн

Методы исследования

Определяемые объекты

Аналитическая химия

На заметку

You are here: