متیل اورنج یکی از رایج ترین شاخص های مورد استفاده در شیمی تجزیه برای تعیین PH و آستانه تیتراسیون است. شیمی تجزیه به داده های کمی و کیفی برای توصیف دقیق ترکیب، خواص شیمیایی و ساختار مولکولی مواد نیاز دارد.

نام شیمیایی متیل اورنج چیست؟

متیل اورنج معمولاً به عنوان یک نشانگر کیفی pH استفاده می شود. نام ترجیحی آن IUPAC (اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی) است سدیم 4-{[4-(dimethylamino)phenyl]دیازنیل}بنزن-1- سولفونات. نام شیمیایی جایگزین آن است سدیم 4-[(4-dimethylamino)phenylazo]بنزن سولفونات. اینها اسامی فنی هستند که ترکیب و ساختار مولکولی ماده را نشان می دهند.

متیل اورنج یک ترکیب آلی است که به طور دائم با اسیدها یا بازها واکنش نمی دهد، اما در عوض در محلول اسیدی آبی رنگ از قرمز به زرد تغییر می کند. موثر است محدوده pH به عنوان یک شاخص در محلول های آبی از pH 3.1 تا pH 4.4 است.

تغییر تدریجی رنگ فقط در محلول های اسیدی آبی موثر است. فراتر از محدوده، تشخیص اینکه آیا محلول هنوز اسیدی، خنثی یا بازی است، غیرممکن است. شاخص های دیگری برای تعیین pH در محدوده های مختلف استفاده می شود:دقت متیل اورنج بسته به عوامل مختلفی مانند دما و حلال های موجود متفاوت است. به عنوان مثال، این شاخص دارای pKa 3.47 در آب در دمای 25 درجه سانتیگراد است. دما یک عامل مهم در تعیین دقت است زیرا سرعت مولکول ها در یک محلول به دما بستگی دارد. محلول های اسیدی تمایل به تفکیک بهتر دارند زیرا یون های موجود در محلول ها دمای بالاتری دارند.

فرمول شیمیایی متیل اورنج چیست؟

متیل اورانژ یک ترکیب آلی است که از کربن، هیدروژن، نیتروژن، سدیم، اکسیژن و گوگرد تشکیل شده است. فرمول شیمیایی دقیق آن C است₁₄اچ₁₄ن₃NaO₃S. این یکی از ترکیبات شیمیایی رایج است که به عنوان نشانگر pH استفاده می شود، به ویژه در تیتراسیون، زیرا تغییر رنگ در مقادیر مختلف pH به راحتی قابل تشخیص است. با این حال، محدودیت های پایین تر و بالایی برای این وجود دارد.

متیل اورنج مانند یک نشانگر جهانی مانند کاغذ تورنسل نیست زیرا محدوده حساسیت بسیار کمی دارد. این بدان معناست که فقط به عنوان آزمایش اسیدیته در محدوده ذکر شده قبلی (pH 3.1 تا pH 4.4) استفاده می شود. طیف رنگی کاملی ندارد و نمی توان از آن برای آزمایش قلیایی بودن یک ماده استفاده کرد.

هنگامی که اسیدیته یک محلول کاهش می یابد، این شاخص از قرمز به نارنجی و در نهایت به زرد تغییر می کند. اگر محلول اسیدی تر شود، عکس آن صادق است. در آزمایش تیتراسیون، می‌دانید که بر اساس تغییر رنگ به آستانه خاصی رسیده‌اید.

آیا متیل اورنج یک شاخص طبیعی است؟

متیل اورنج یک شاخص طبیعی نیست. این در واقع است سنتز شده از نیترات سدیم، دی متیلانیلین و اسید سولفانیلیک.

در ابتدا، نمک دیازونیوم تولید می شود، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است:

نمک های دیازونیوم ترکیبات آلی هستند که دارای یک گروه عاملی هستند که با فرم تعمیم یافته R-N مطابقت دارد⁺2X^–.

R نشان دهنده هر گروه آلی، مانند یک آلکیل یا یک آریل است. در همین حال، X نشان دهنده یک آنیون آلی یا معدنی است. متیل اورنج یک ترکیب آزو، که یک رنگ است. در واقع، بیشتر ترکیبات آزو به عنوان رنگ استفاده می شود.

در مرحله دوم، نمک دیازونیوم با دی متیلانیلین جفت می شود، همانطور که در واکنش ساختاری زیر نشان داده شده است:

متیل اورنج چگونه کار می کند؟

1. نظریه استوالد

اساساً نظریه استوالد بیان می کند که تغییر رنگ در متیل نارنجی به دلیل یونیزه شدن نشانگر است. فرم یونیزه شده دارای رنگ متمایز از فرم یونیزه شده است. خود نشانگر یا یک اسید ضعیف یا یک باز ضعیف است. اما اشکال این نظریه این است که تغییرات ساختاری را توضیح نمی دهد.

این نشانگر یک ترکیب آلی نسبتاً پیچیده است که بر اساس سطوح یونیزاسیون خود در محلول اسیدی تغییر رنگ می دهد. برای اینکه بفهمیم وقتی رنگ تغییر رنگ می دهد چه اتفاقی می افتد، می توانیم فرمول شیمیایی رنگ را به عنوان MeOH ساده کنیم.

یون هیدرونیوم (H⁺) در محلول اسیدی آبی محلولی است که MeOH را به Me یددار می کند⁽⁺⁾ و OH^(-). از یک طرف، یون هیدروکسیل با یون هیدرونیوم ترکیب می شود و آب را تشکیل می دهد. از طرف دیگر، یون متیل یونیزه شده همان یونی است که رنگ می دهد. غلظت یون ها در محلول تغییر رنگ و آستانه pH را در محدوده موثر تعیین می کند. واکنش های یونی بسته به سطح pH برگشت پذیر هستند.

2. نظریه بنزنوئید مدرن

بر اساس تئوری بنزنوئید مدرن، شاخص‌های pH مانند متیل اورانژ به شکل‌های قابل تبدیل وجود دارد، یعنی: بنزنوئید و کوئینونوئید سازه های. این نظریه بیان می کند که یک شکل در یک رسانه غالب است. شکل کینونوئید نشانگر رنگ عمیق تری نسبت به فرم بنزنوئید دارد. متیل اورنج بسته به سطح pH می تواند به هر دو شکل وجود داشته باشد.

چرا متیل اورنج در تیتراسیون استفاده می شود؟

در تیتراسیون، متیل اورانژ با محلول های اسیدی استفاده می شود. در تیتراسیون استفاده می شود زیرا دارای محدوده باریکی است، به این معنی که می توان از آن برای یک اندیکاتور ثانویه پس از رسیدن به یک آستانه خاص توسط اندیکاتور اولیه استفاده کرد.

انتقال رنگ واضح و متمایز متیل اورنج نیز آن را به شاخص خوبی برای آزمایش های تیتراسیون تبدیل می کند. می‌توانید دستگیره تیتراسیون را طوری تنظیم کنید که به ندرت قطره‌ای از تیتراسیون وارد آنالیت شود تا زمانی که رنگ مناسب به دست آید، که نشان‌دهنده پایان تیتراسیون است.

متیل اورنج برای تهیه و استفاده در محیط آزمایشگاهی نسبتاً ساده است. اگر می خواهید نقطه هم ارزی بین یک تیترانت شناخته شده و یک آنالیت را تعیین کنید، استفاده از یک اندیکاتور مفید است.

همچنین در تیتراسیون بیشتر اسیدهای معدنی مفید است – اما نه اسیدهای آلی. برای تیتر کردن اسید با باز نسبتا ضعیف مانند کربنات سدیم مناسب است. به عنوان یک ابزار تحلیلی، متیل اورنج هنگام استفاده در تیتراسیون نسبتاً دقیق است.

به عنوان کلام پایانی، هنگام نگهداری پودر متیل اورانژ باید مراقب باشید زیرا خطر انفجار دارد. همه ترکیبات آزو می توانند به طور بالقوه منفجر شوند، مشابه ترکیبات دیازو و آزیدو.