Bromthymolblau: Struktur, Eigenschaften, Herstellung und Verwendung
Bromthymolblau ist ein Farbstoff, der auf den pH-Wert seiner Umgebung anspricht und in vielen Laborreaktionen als Indikator verwendet wurde. Ein Indikator ist ein organischer Farbstoff, dessen Farbe von der Konzentration des H 3 O + -Ions oder dem pH-Wert des Mediums abhängt. Aufgrund der angezeigten Farbe kann der Indikator die Azidität oder Basizität der Lösung anzeigen.
Bromthymolblau hat eine aktive Indikationsskala zwischen pH 6, 0 und 7, 6. Bei einem pH-Wert des Mediums von weniger als 6, 5 zeigt es eine gelbe Färbung. Wenn der pH-Wert des Mediums zwischen 6, 5 und 7, 6 variiert, färbt es sich grün. Bei einem pH-Wert von mehr als 7, 6 ist die Farbe blau.
Diese Funktion macht diesen Indikator sehr nützlich, da er auf einer pH-Skala nahe der Neutralität verwendet werden kann. genau dort, wo physiologische Prozesse ablaufen.
Die Ionisation von Bromthymolblau in wässriger Lösung kann folgendermaßen schematisiert werden:
HIn (gelbe Farbe) + H 2 O In- (blaue Farbe) + H 3 O +
Wenn der Indikator protoniert ist (HIn), färbt er sich gelb. während, wenn der unprotonierte (In-) Indikator eine blaue Färbung annimmt.
Chemische Struktur
Im oberen Bild ist die Struktur von Bromthymolblau mit einem Balken- und Kugelmodell bei einem pH-Wert unter 7, 1 dargestellt. Die braunen Balken entsprechen den Bromatomen, insgesamt zwei.
Jeder der drei aromatischen Ringe bildet zusammen mit den Methylgruppen CH 3 und tert-Butyl die Thymolgruppe; und wenn ein Br verknüpft ist, ergibt sich der Grund, warum es "Bromtimol" genannt wird.
Im unteren Teil ist die Sulfonatgruppe R-SO 3 - mit roten und gelben Kugeln dargestellt. Diese Gruppe kann über ein O-Atom an den zentralen Kohlenstoff gebunden sein, der die drei aromatischen Ringe verbindet.
Änderungen im pH
Obwohl sich diese Molekülstruktur bei sauren oder basischen pH-Werten nicht radikal ändert, ändern sich ihre elektronischen Zustände, was sich in Änderungen der Farbe der Lösungen widerspiegelt.
Unterhalb von pH 7 ist der Indikator gelb und nimmt die Struktur des Bildes an; Wenn der pH-Wert basisch wird, werden die -OH-Gruppen deprotoniert und eine Doppelbindung C = O kann gebildet werden.
Infolgedessen ändert sich das konjugierte System des Moleküls (das aller seiner resonanten Doppelbindungen) so stark, dass die Elektronen nicht mehr dieselben Photonen absorbieren und die Lösung von gelb nach bläulich wechselt.
Liegt der pH-Wert dagegen deutlich unter 7, wechselt die Farbe des Indikators von gelb nach rot. Hier ist die Änderung im Konjugatsystem auf die Protonierung der -OH- zu -OH 2+ -Gruppen zurückzuführen.
Sowohl in sauren als auch in basischen Medien verliert das Molekül an Stabilität und absorbiert Photonen mit geringerer Energie, um die elektronischen Übergänge zu ermöglichen, die für die von den Zuschauern wahrgenommenen Farben verantwortlich sind.
Und was ist mit der grünen Farbe des Hauptbildes? Wenn sich der pH-Wert 7, 1 nähert, verliert ein kleiner Teil der Moleküle Protonen und gibt eine blaue Farbe ab, die, wenn sie mit Gelb gemischt werden, die grüne Farbe ergibt.
Eigenschaften
Chemischer Name
Bromthymolblau oder 3, 3'-Dibromthimolsulfonaphthalein.
Summenformel
C 27 H 28 Br 2 O 5 S.
Molekulargewicht
624.384 g / mol.
Aussehen
Einfarbiges Pulver, das zwischen Pink und Lila pendelt.
Chemische Charakteristik
Es wirkt als schwache Säure in Lösung. Wenn es in einem sauren Medium protoniert wird, nimmt es eine gelbe Farbe an, bei einem neutralen pH ist es grün und wenn es bei einem alkalischen pH deprotoniert wird, ist es blau.
Ionische Dissoziationskonstante (Ka)
7, 9 x 10 & supmin; & sup8 ;.
Aktiver Anzeigebereich
pH 6, 0 bis 7, 6. Dies ist auf die Anwesenheit von Bromatomen zurückzuführen, die durch Extraktion von Elektronen und zwei moderaten Elektronendonorgruppen (Alkylsubstituenten) wirken.
Dichte
1, 25 g / cm³.
Schmelzpunkt
202ºC (396ºF).
Siedepunkt
184, 9 ºC.
Löslichkeit
In Wasser und Öl ist es schwer löslich. Ebenso ist es in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzol, Toluol und Xylol schwer löslich und in Petrolether praktisch unlöslich. Es ist in wässrigen Lösungen von Laugen und Alkohol löslich.
Stabilität
Es ist bei Raumtemperatur stabil und unverträglich mit starken Oxidationsmitteln.
Absorption von Licht
Die protonierte Form hat ihre maximale Absorption bei einer Wellenlänge (λ) von 427 nm, wodurch gelbes Licht in sauren Lösungen durchgelassen wird, und die deprotonierte Form hat eine maximale Absorption bei einer Wellenlänge (λ) von 602 nm, wodurch blaues Licht durchgelassen wird bei alkalischem pH.
Verwendungen und Anwendungen
In Stoffwechselstudien
Bromthymolblau wird in zahlreichen Prozessen verwendet, bei denen Kohlendioxid (CO 2 ) erzeugt wird, wobei Kohlensäure (H 2 CO 3 ) entsteht, die das Medium ansäuert. Dies zeigt sich in einer Änderung der Färbung von Bromthymolblau.
Wenn eine Person eine körperliche Übung durchführt und an einen Schlauch angeschlossen ist, der seinerseits mit einem Behälter mit einer Lösung von Bromthymolblau verbunden ist, wird das folgende Phänomen beobachtet: als Folge der Zunahme der körperlichen Aktivität und Stoffwechsel wird es zu einem Anstieg der CO 2 -Produktion kommen.
Das CO 2 reagiert mit dem Wasser unter Bildung von Kohlensäure, H 2 CO 3, die anschließend unter Freisetzung des H + -Ions dissoziiert und das Medium ansäuert. Dies führt dazu, dass das Bromtimolblau eine gelbe Färbung annimmt, was den Säuregehalt des Mediums hervorhebt.
In der Geburtshilfe
Bromthymolblau wird in der Geburtshilfe verwendet, um einen frühen Membranbruch hervorzuheben. Das Fruchtwasser hat normalerweise einen pH-Wert von mehr als 7, 7, sodass das Bromthymolblau blau wird, wenn es mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, die aus dem Amnio austritt.
Der vaginale pH-Wert ist normalerweise sauer, daher hat das Bromthymolblau eine gelbe Färbung. Die Änderung seiner Färbung in Blau zeigt das Vorhandensein von Fruchtwasser im Vaginalbereich.
Andere Verwendungen
Das Bromthymolblau findet auch Anwendung in folgenden Geräten und Funktionen:
-Optische Sensoren
- Gasverbrennungserkennungssysteme
-In der Herstellung von Farben, Spielzeug, Reinigungsmitteln, Waschmitteln und Textilien
-Frische Frische-Sensoren
-Als Kennzeichnung von frischem und abgestandenem Reis
-Im Nachweis von Mikroorganismen.
Es wird auch in der Analyse des Bakterienwachstums, in Psychopharmaka und in Dentalmaterialien verwendet.
Vorbereitung
100 mg Bromthymolblau werden in 100 ml verdünntem Alkohol gelöst und gegebenenfalls filtriert. Es wird auch wie folgt hergestellt: 50 mg Bromthymolblau werden in einem Gemisch aus 4 ml 0, 02 N Natriumhydroxid und 20 ml Alkohol gelöst und mit 100 ml Wasser versetzt.
