Redoxný indikátor
Redoxný indikátor alebo oxidačne-redukčný indikátor je indikátor, ktorý vratne mení farbu pri konkrétnom elektródovom potenciáli.[1][2] Používajú sa na kolorimetrický odhad redoxného potenciálu roztoku, teda jeho schopnosti pôsobiť ako redukčné či oxidačné činidlo.[1] Jedným z prvých použití redoxnej titrácie bolo stanovenie chlórovej vody (roztoku Cl2, HCl a HOCl) pomocou indiga ako indikátora v roku 1787, ale neskorší vývoj redoxných titrácií bol pomalý práve kvôli malému počtu vhodných indikátorov.[3]
Jednou z podmienok pre to, aby látku bolo možné použiť ako redoxný indikátor, je rýchla a reverzibilná zmena farby.[4] To znamená, že oxidačne-redukčná rovnováha indikátorového redoxného systému sa musí ustáliť veľmi rýchlo. Na základe toho je len málo druhov organických redoxných systémov, ktoré je možné použiť ako indikátory.
Použitie
[upraviť | upraviť zdroj]Redoxné indikátory používajú pri redoxných titráciách, i keď v mnohých prípadoch ich nahradili potenciometrické stanovenia.[1] Okrem toho je možné ich použiť na miestach, kde potenciometria nie je úplne vhodná, napríklad na pozorovanie metabolizmu buniek.[1]
Počas sledovanej reakcie dochádza k redukcii či oxidácii indikátoru a pomocou ich pomeru koncentrácií oxidovanej a redukovanej formy je možné pomocou Nernstovej rovnice spočítať redoxný potenciál. V prípade redoxných inikátorov dochádza i k farebnej zmene, pomocou ktorej je možné určiť bod ekvivalencie prebiehajúcej reakcie. Aby bola zmena v bode ekvivalencie identifikovateľná, potenciál sa musí zmeniť približne o hodnotu , kde ne je počet elektrónov potrebných na oxidáciu/redukciu indikátoru. To znamená zmenu o ~120 mV pre jednoelektrónovú redukciu a ~60 mV pre dvojelektrónovú redukciu.[1]
Redoxné indikátory je možné použiť i na vizualizáciu redukčných či oxidačných a všeobecne fyzikálne chemických vlastností životného prostredia, napríklad v anaeróbnych sedimentoch. To však komplikuje niekoľko faktorov, napríklad sorpcia na sediment alebo reoxidácia vzdušným kyslíkom.[5]
Druhy redoxných indikátorov
[upraviť | upraviť zdroj]Existujú dva hlavné druhy redoxných indikátorov:[1]
- komplexy kovov s ligandmi s α,α'-diimínovou skupinou (napr. fenantrolínom a bipyridínom) - v týchto systémochsa mení oxidačné číslo kovu
- organické redoxné systémy (napríklad metylénová modrá) - v týchto systémoch sa protón (katión H+) účastní redoxnej reakcie
Kvôli tomu, že niektoré redoxné systémy využívajú presun protónu, sa niekedy redoxné indikátory delia na dve skupiny, a to indikátory závislé na pH a indikátory nezávislé na pH. Okrem závislosti na pH kvôli účasti protónu v reakcii môže takisto dochádzať k protonácii jednotlivých funkčných skupín indikátora (napríklad amínových či ketónových), čo môže ďalej komplikovať stanovenie.[1][5]
Niektoré redoxné indikátory umožňujú i chemiluminiscenčnú či fluorescenčnú detekciu.[1]
Indikátory nezávislé na pH
[upraviť | upraviť zdroj]| Indikátor | E0 (V) | Farba oxidovanej formy | Farba redukovanej formy |
|---|---|---|---|
| 2,2'-bipyridín (Ru komplex) | +1,33 | bezfarebná | žltá |
| Nitrofenantrolín (Fe komplex) | +1,25 | tyrkysová | červená |
| Kyselina N-fenylantranilová | +1,08 | fialovo-červená | bezfarebná |
| Komplex 1,10-fenantrolínu so síranom železnatým | +1,06 | tyrkysová | červená |
| N-Etoxychryzoidín | +1,00 | červená | žltá |
| 2,2'-bipyridín (Fe komplex) | +0,97 | tyrkysová | červená |
| 5,6-Dimetylfenantrolín (Fe komplex) | +0,97 | žlto-zelená | tyrkysová |
| o-Dianizidín | +0,85 | červená | bezfarebná |
| Difenylaminosíran sodný | +0,84 | červeno-fialová | bezfarebná |
| Difenylbenzidín | +0,76 | fialová | bezfarebná |
| Difenylamín | +0,76 | fialová | bezfarebná |
| Viologén | -0,43 | bezfarebná | modrá |
Indikátory závislé na pH
[upraviť | upraviť zdroj]| Indikátor | E0 (V)
pri pH=0 |
E (V)
pri pH=7 |
Farba oxidovanej formy | Farba redukovanej formy |
|---|---|---|---|---|
| 2,6-Dibrómfenolindofenol sodný alebo 2,6-dichlórfenolindofenol sodný |
+0,64 | +0,22 | modrá | bezfarebná |
| o-Krezolindofenol sodný | +0,62 | +0,19 | modrá | bezfarebná |
| Tionín | +0,56 | +0,06 | fialová | bezfarebná |
| Metylénová modrá | +0,53 | +0,01[6] | modrá | bezfarebná |
| Kyselina indigotetrasulfónová | +0,37 | -0,05 | modrá | bezfarebná |
| Kyselina indigotrisulfónová | +0,33 | -0,08 | modrá | bezfarebná |
| Indigokarmín (kyselina indigodisulfónová) | +0,29 | -0,13 | modrá | bezfarebná |
| Kyselina indigomonosulfónová | +0,26 | -0,16 | modrá | bezfarebná |
| Fenosafranín | +0,28 | -0,25 | červená | bezfarebná |
| Safranín | +0,24 | -0,29 | červeno-fialová | bezfarebná |
| Neutrálna červená | +0,24 | -0,33 | červená | bezfarebná |
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ a b c d e f g h CHIPPERFIELD, J. R.. INDICATORS | Redox. Oxford : Elsevier, 2005-01-01. DOI: 10.1016/B0-12-369397-7/00271-5. Dostupné online. ISBN 978-0-12-369397-6. DOI:10.1016/b0-12-369397-7/00271-5 S. 371–377. (po anglicky)
- ↑ Redox Indicator, Redox Indicators [online]. www.lobachemie.com, [cit. 2022-05-25]. Dostupné online.
- ↑ 9.4: Redox Titrations [online]. [Cit. 2022-05-26]. Dostupné online.
- ↑ SABNIS, Ram W.; ROSS, Erwin; KÖTHE, Jutta. Indicator Reagents. Weinheim, Germany : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009-04-15. DOI: 10.1002/14356007.a14_127.pub2. Dostupné online. ISBN 978-3-527-30673-2. DOI:10.1002/14356007.a14_127.pub2 S. a14_127.pub2. (po anglicky)
- ↑ a b TRATNYEK, Paul G.; REILKOFF, Thea E.; LEMON, Anthony W.. Visualizing Redox Chemistry: Probing Environmental Oxidation–Reduction Reactions with Indicator Dyes. The Chemical Educator, 2001-06, roč. 6, čís. 3, s. 172–179. Dostupné online [cit. 2022-05-25]. ISSN 1430-4171. DOI: 10.1007/s00897010471a. (po anglicky)
- ↑ HEWITT, LF. "Oxidation-Reduction Potentials in Bacteriology and Biochemistry." Oxidation-Reduction Potentials in Bacteriology and Biochemistry. Edn 6 (1950).
Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Redox indicator na anglickej Wikipédii.