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
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
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
| 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
| 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
- ↑ 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
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Redox indicator na anglickej Wikipédii.