Применение химических индикаторов и красителей в различных отраслях промышленности

Применение химических индикаторов и красителей в различных отраслях промышленности

Такие категории химической продукции, как индикаторы и красители, вызывают постоянный интерес у специалистов, функционирующих в различных направлениях. С применением индикаторов и красителей реализуют всевозможные химические процессы в промышленных целях, научных, исследовательских сферах и быту. Эти вещества необходимы изготовителям одежды и различного текстиля, работникам санитарно-эпидемиологического сегмента и лабораторным сотрудникам, контролирующим течение реакций, в которых важно обозначать определенные структуры. Красители и индикаторы используют в медицинских учреждениях, пищепроме, пиротехническом направлении, на нефтеперерабатывающих предприятиях… Они нередко задействуются в аквакультуре, для окрашивания воды в искусственных водоемах, а также других водных средах типа аквариумов и фонтанов. С помощью окрашенной воды осуществляют ревизию трубопроводных систем и так далее, и тому подобное.

Как уже можно сделать вывод, применение химических индикаторов и красителей широчайшее. Но чтобы углубиться в данный вопрос более основательно, следует дать определение этим видам хим. продукции, рассмотреть их разновидности, особенности и т.д. Данная статья именно этому и посвящена, поэтому приглашаем к ознакомлению.

А тем, кто уже в теме, кто хочет купить индикаторы и красители – в помощь каталог компании «Система Оптимум». Для вас – широкий ассортимент соответствующей продукции мелким и крупным оптом по доступным ценам. Заказывайте – будем рады сотрудничеству.

Химические индикаторы: определение, виды и применение

Индикаторами именуется группа хим. соединений, позволяющих вести оперативный и точный контроль различных процессов путем визуализации определенных изменений. Визуализация может заключаться в цветовой трансформации, люминесценции или появлении осадка и объясняться сменой молекулярной структуры индикатора в определенной среде. А время ей – в момент достижения того или иного состояния системы.

С помощью индикаторов можно своевременно отслеживать, какова структура жидкости или газа, как изменилась концентрация либо, скажем, уровень pH или какой-то иной параметр среды/ее составляющих. Изменения таким образом можно фиксировать даже самые незначительные, что и позволяет контролировать процесс течения химической реакции максимально объемно и корректно. То есть индикаторы можно определить как хим. вещества, благодаря введению которых в раствор, подвергаемый анализу, на основе легко проявляющегося признака можно устанавливать, когда завершилась химическая реакция или какая концентрация водородных ионов.

Основная масса индикаторов активно задействуема в титриметрическом анализе, где с их участием определяют точку эквивалентности (конечную точку титрования). Присутствие необходимых указателей в данной точке (либо же недалеко от нее) может давать цветоизменения, мутность, свечение и тому подобное, что обусловлено трансформациями каких-либо свойств исследуемого раствора. Однако, различных видов этих соединений существует масса, а следовательно, и широта применения с разнообразными целями немалая. Спросом пользуются как варианты общего назначения, так и специфические, с узкой направленностью. Яркий пример последних – индикаторы для установления уровня излучения.

Классификации. В целом, существуют природные и химические индикаторы. Последние делятся на кислотно-основные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, комплексонометрические, а также хемилюминесцентные, изотопные и некоторые другие.

Рассмотрим более детально основные группы хим. индикаторов:

  • кислотно-основные, или pH-индикаторы (в т.ч. фенолфталеин, лакмус, метиловый красныйметилоранжбромтимоловый синий и др.). Это орган. соединения, способные менять окраску раствора тогда, когда меняется его кислотность. Цветоизменения ведут за собой трансформации структуры молекул хим. вещества в щелочной/кислой среде, как результат видоизменяется поглотительный диапазон раствора. Состав газа определяется с помощью специальных индикаторных трубок и бумаги. Наибольшее распространение представители указанной группы получили в аналитической химии и биохимии. Они позволяют осуществлять наглядные исследования, способствуют быстроте процесса и стоят недорого. Но если нужна максимальная точность, данная разновидность не всегда уместна, ввиду субъективности цветоопределения. Высокоточные измерения – по части pH-метров с цифровой индикацией;
  • окислительно-восстановительные, или редокс-индикаторы (с отличающимся цветом Ох- и Red-форм). А именно: метиленовый синийдифениламин, дифениламинсульфокислота, ферроин, хингидрон и др. Позволяют определять точку эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях. Меняют окрас из-за того, что в анализируемом растворе есть окислители или восстановители. Например, бесцветный дифениламин в окисленном состоянии становится фиолетовым, а синька синей и т.д.;
  • комплексонометрические (металлохромные, металлоиндикаторы). Задействуются в титровании, основанном на участии аминополикарбоновых кислот. Устанавливают точку эквивалентности при задействовании методов количественного хим. анализа. Вступают в реакцию с определяемыми ионами, образуя окрашенные соединения-комплексы. Представители – в большинстве водорастворимые органические красители: ализариновый красный С, глицинтимоловый синий, ксиленоловый оранжевыймурексид, флуорексон и др.;
  • адсорбционные. Вещества со способностью к адсорбции на поверхности осадка с изменением цвета либо интенсивности люминесценции. В их присутствии в точке эквивалентности, которая устанавливается при осаждении (пример – титрование ионов хлора классическим р-вором азотнокислого серебра), меняется окрас осадка. Яркий представитель – крахмал. Также сюда принадлежат красители, в частности эозин и флуоресцеин.

Внимания заслуживают и востребованные в титриметрии, люминесцентном анализе и тонкослойной хроматографии люминесцентные индикаторы – вещества, которые люминесцируют или подавляют люминесценцию при смене pH р-вора, в окислительно-восстановительных реакциях, при комплексообразовании или адсорбции. Их разделение, согласно характеру свечения, дает флуоресцентные (меняют окрас флуоресцентного излучения при направлении на растворы УФ-света) и хемилюминесцентные (свечение появляется за счет энергии хим. реакции) индикаторы. Флуоресцентные кислотно-оснoвные индикаторы – это, прежде всего, эозин, флуоресцеин, салициловая кислота и др. Хемилюминесцентные индикаторы (в т.ч. люминол, люцигенин, силоксен и прочие) также стоят внимания. Эти вещества могут в точке эквивалентности излучать видимый свет. Их задействуют при титровании интенсивно окрашенных растворов.

Изотопные индикаторы, именуемые также мечеными атомами, являются изотопами (устойчивыми или неустойчивыми), свойства которых отличаются от прочих изотопов указанного элемента, добавляемых к хим. соединению или совокупности, где присутствует исследуемый элемент. Данные вещества находят применение в химии, биологии, медицинской сфере, металлургической отрасли. С их помощью изучают обменные процессы в нервной, мышечной и других тканях организма. Они дают возможность отследить круговорот какого-либо элемента в природе, его поведение во время хим. реакции, в производственных процессах и т.п.

Кроме того, химические индикаторы классифицируют на:

  • обратимые и необратимые. Первые могут менять окрас многократно по ходу трансформаций состояния системы. Со вторыми происходят необратимые хим. превращения, они, например, разрушаются, а из-за этого использоваться повторно не могут;
  • внутренние (вводимые в исследуемый раствор) и внешние (задействуемые в реакциях вне анализируемой среды). С внутренними все понятно – классика жанра. Что касается внешних, то берется несколько капель раствора и переносится на бумагу, предварительно пропитанную индикатором. Или, как вариант, производится смешивание анализируемой среды и капли индикатора на белой фарфоровой пластинке;
  • общие (меняют цвет, согласно потенциалу и независимо от характера компонентов раствора) и специфические (действуют, реагируя только с некоторыми соединениями);
  • одно- и двухцветные. В основе данного разделения – схема перехода цвета. В одноцветных одна из форм окрашена, другая бесцветная, в двухцветных каждой форме характерен собственный окрас.

Рассматривая индикаторы, мало узнать, что они собой представляют, какими бывают и где применяются (все это вы уже прочли выше). Картина не будет полной, само использование не обязательно порадует, а результат не факт, что удовлетворит, если вещества не будут соответствовать определенным требованиям, прежде всего таковым:

  • надлежащее растворение в воде, кислотных и иных характерных для титрования средах;
  • стойкость к различным воздействиям, в том числе света, воздуха, плюс к иным компонентам раствора;
  • стабильность при продолжительном хранении;
  • четкая разница между цветами окисленной и восстановленной форм;
  • узкий интервал потенциала, на котором реализуется переход от одной формы к другой, его соответствие скачку на кривой титрования;
  • оперативное изменение цвета;
  • отсутствие влияния посторонних реакций;
  • четкая цветотрансформация раствора в конечной точке титрования даже в случае внесения наименьших объемов индикатора.

Красители: классификации, сферы использования

Красители – также весьма интересная и важная группа химических соединений, находящих применение в различных направлениях. Эти вещества обладают способностью к активному поглощению и преобразованию энергии электромагнитных волн в видимой и ближних УФ и ИК областях спектра. Следовательно, их использование заключается в придании указанной способности иным телам. Проще говоря, определенный краситель (сильно окрашенное в какой-то цвет вещество) придает тот или иной окрас реактивам, хим. субстанциям и всевозможным другим вещам (колорирует различные материалы).

Хим. состав красителей обусловлен присутствием в их молекулах цепей сопряжения (чередуются простые и двойные связи) и ароматических либо же гетероциклических ядер с ауксохромами. Цвет определяется тем, что избирательно поглощается часть световых волн видимого спектра, а остальное отражается. Характерная черта красителей – способность пропитывать материал, благодаря капиллярным и диффузионным процессам, и окрашивать по всему периметру с определенным типом фиксации на активных центрах. Обратите внимание, что цвет красителя не всегда без видоизменений передается обрабатываемому объекту: цвет красителя и объекта может отличаться.

Разновидности красителей. Изначально применялись природные красители (растительной и животной этимологии). После вместо них все чаще стали задействовать синтетические вещества, пока последние почти полностью не заняли нишу. Следовательно, первая классификация, основанная на происхождении, предвидит наличие природной и синтетической групп.

Способ использования определяет существование таких групп красителей, как пигменты, катионные-основные, сернистые, дисперсные, кислотные, прямые, кубовые, активные, проявляющиеся, протравные и прочие.

Также существует деление по хим. строению на:

  • нитрокрасители. Ароматические соединения с нитро-группами, сопряженными с гидрокси-/аминогруппами. Особое практическое значение имеет дисперсный желтый прочный, его используют для окрашивания ряда волокон. Нафтоловым желтым в некоторых странах подкрашивают пищевые продукты, а его бариевой солью – бумажную массу при изготовлении цветной бумаги;
  • нитрозокрасители. Преимущественно зеленые органические красители, аромасоединения с нитрозогруппой NO в орто-положении к гидроксильной OH. Распространенное применение – покраска резины, обоев, х/б тканей и прочих материалов. Первоочередное практическое значение в наши дни имеют нитрозопроизводные 2-нафтола и его замещенных. В частности пигмент зеленый используют в лакокрасочной отрасли и полиграфии, при изготовлении цветных карандашей, пластмассы и т.д. С помощью кислотного зеленого окрашивают шерсть и шелк;
  • азокрасители. Азосоединения, важнейший класс красителей, занимающий почти половину всей синтетической продукции данной категории. Эти красители бывают всевозможных цветов и оттенков. Применение актуально во всех технических сферах задействования красителей, в частности там, где необходимо окрашивать различные волокна, пластические массы, бумагу. Также выступают пигментами для цветных карандашей, лаков и красок. Представители: кислотный синий 2К, конго красный, анилиновый желтый и др.;
  • акридиновые. Производные акридина, органические желтые/оранжевые красители, в том числе оранжевый акридин, профлавин и акрифлавин. С их помощью окрашивают хромосомы, обрабатывают кожу, бумагу, древесину, а также лечат рыб;
  • антрахиноновые. Производные антрахинона. Одна из наиболее обширных групп красителей, включающая ализарин – вещество, используемое в крашении тканей, полиграфической продукции для создания художественных красок и в качестве полупродукта для производства более сложных красителей. Особенность представителей данной группы – высокоустойчивость окраса, прежде всего к световому воздействию;
  • метиновые. Синтетические и природные красители. Бывают катионными, анионными и нейтральными. Могут иметь разные цвета (от желтых до зеленых), есть и бесцветные варианты. Ввиду узких спектральных полос поглощения, характеризуются яркостью оттенков. Еще одна особенность – высокоинтенсивный окрас. Первый полученный представитель – цианин. Применение характерно для текстильной и кожевенной промышленности, изготовления чернил, штемпельной краски и копировальной бумаги. Отсутствие цвета и мощная флуоресценция некоторых этих красителей объясняют их популярность в качестве оптических отбеливателей. Биология, медицина и ряд других направлений также не обходятся без этих веществ;
  • индигоидные. Синтетические соединения, как например, синий индиго и его производные, голубой броминдиго, пурпурный индирубин и др. Существуют они в устойчивых транс-формах, но при воздействии света большинство представителей данной группы обратимо приобретает менее глубоко окрашенную цис-форму. Используются для окрашивания шерсти, полиамидных волокон, джинса, меха, для производства художественных и полиграфических красок. Обеспечивают не чрезмерно яркий окрас.

Есть также диазонидные красители (производные солей диазония), ксантеновые (производные ксантена), оксазиновые (производные оксазина), оксазоновые (производные оксазона), флуороновые (основанные на флуороне), арилметановые, хинониминовые и многие другие разновидности красителей с различным химическим строением. Больше информации о них при необходимости с легкостью найдете на просторах интернета.

Применение. Из вышесказанного можно сделать вывод, что практически невозможно найти отрасль, в которой вообще не было бы актуально задействование красителей. Да, где-то эти вещества более востребованы, а где-то менее, но почти везде они необходимы. Кожевенное и текстильное производства, целлюлозно-бумажная промышленность, фармацевтика, кулинария – ничто не пренебрегает получением необходимых цветов с помощью специальных веществ. Красители активно задействуются в развлекательной индустрии: при создании праздничных выступлений, в иллюзионистических программах, фаер-шоу. С их помощью окрашивают аквариумную воду, искусственные пруды, фонтаны и водопады. Их используют для лечения рыб. С их участием проверяют целостность систем трубопроводов на электростанциях, в ЖЭКах и т.д. На их основе производят декоративную и уходовую косметику, в т.ч. краски для волос, лаки для ногтей, шампуни, мыла, кремы и прочее.

Краситель & пигмент – в чем разница? Иногда эти два понятия используют как взаимозаменяемые. Но зачастую так делать не следует. Выше мы говорили, что пигменты, по одной из классификаций, являются разновидностью красителей. А вообще эти две группы веществ имеют существенные отличия. Так, красители растворяются в красильных субстанциях, а пигменты нет. Первые при покраске проходят в структуру обрабатываемого материала, формируя достаточно мощные связи с волокнами, при задействовании вторых связь с материалом, на который осуществляется воздействие – за связующим. Цветообразователи-компоненты красок (здесь пигменты) сосредотачиваются в связующем, от которого в большинстве и зависят свойства краски (кроме окраса). Многие красители – органического происхождения, большинство пигментов – неорганические мелкодисперсные порошки, нередко оксиды.

Если вам понадобились химические индикаторы или красители для применения в каком-либо упомянутом или ином направлении, обращайтесь к контактным лицам компании «Система Оптимум». При необходимости вам предоставят всю недостающую информацию о том или ином соединении и организуют оперативные поставки необходимых количеств товара по Украине.

Заказ звонка
Спасибо за Ваше обращение. Наши менеджеры свяжутся с Вами в ближайшее время
systopt.errorForFeedback