انواع معرف‌های شیمیایی و کاربرد آنها

اگر به خاطر داشته باشید، یکی از آزمایش های علوم دبستان این بود که میزان اسیدی یا بازی بودن یک ماده را شناسایی کنیم. در این آزمایش، تغییر رنگ نشان دهنده درصد بازی و اسیدی بودن ماده بود. بدین صورت که هر چه رنگ شناساگر یا معرف به آبی نزدیک‌تر بود، محیط بیشتر به سمت بازی حرکت می‌کرد و هر چه به سمت قرمز نزدیک‌تر بود احتمالا درصد اسیدی بودن آن بیشتر بوده است. در این مقاله نیز قصد داریم انواع معرف‌های شیمیایی و کاربرد آنها را برای شما عزیزان بسنجیم تا با آشنایی بیشتر با یکی از پر اهمیت‌ترین مواد موجود در آزمایشگاه‌ها، در علم شیمی به میزان چشم گیری پیشرفت کنید.

معرف شیمیایی چیست؟

معرف شیمیایی معمولا کار خود را با تغییر رنگ انجام می‌دهد و از این طریق نشان دهنده وجود بعضی از مواد شیمیایی خاص است. به طور دقیق‌تر، تغییر رنگ معرف‌ها نشان می‌دهد که یک نوع ماده شیمیایی به آستانه غلظت خود رسیده است. هر چند معرف‌ها اغلب با تغییر رنگ کار می‌کنند، مقداری کدورت یا شفافیت نیز جزو نشانه‌های خنثی بودن یا وجود بعضی از مواد شیمیایی خاص به حساب می‌آید. برای نمونه، واکنش شیمیایی میان محلول سیانید و نمک نقره را در نظر می‌گیریم و به محلول، معرف شیمیایی ید را می‌افزاییم. شفافیت محلول مورد نظر تا زمانی که میزان سیانید غالب است حفظ و به محض افزودن نمک ین، محلول کدرتر می‌شود. در ادامه تغییرات دیگری را که معرف‌های شیمیایی ایجاد می‌کنند تا واکنش شیمیایی نشان دهند بررسی خواهیم کرد.

تغییرات شکل گرفته عمدتا به نوع نشانگر شیمیایی و واکنش شیمیایی درگیر مرتبط است.  برخی از رایج‌ترین علائم قابل اندازه‌گیری و مشاهده برای نشان دادن تعییرات شیمیایی عبارتند از:

• تغییر دما
• آزاد شدن فوتون‌ها
• به وجود آمدن یا از بین رفتن رسوب
• تولید حباب یا گاز که ممکن است این تغییر با بو نیز همراه باشد.
• اگر محلول شما خوراکی است، ممکن است در طعم آن نیز شاهد تغییراتی باشید.

 با وجود این باید بدانید که تمام این تغییرات به معنای تغییر واکنش شیمیایی نیست. به عنوان مثال با ترکیب رنگ زرد و آبی، رنگ سبز به دست می‌آید. در اینجا تغییر رنگ اتفاق افتاده، اما تغییر شیمیایی رخ نداده و با ترکیب آن‌ها تنها یک مخلوط همگن ایجاد شده است.

انواع معرف‌های شیمیایی و کاربرد آن‌ها

به طور کلی معرف های شیمیایی در انواع مختلفی مانند متیلن بلو، متیل رد، برموتیمول بلو، برموفنول بلو، فنل فتالئین، فنول رد، فهلینگ، متیل اورنژ، اریو کروم بلک تی و ائوزین وجود دارند که در آزمایشگاه‌های مختلف با هدف‌های متفاوت، مورد استفاده قرار می‌گیرند‌. از آن جایی که این معرف‌ها کاربرد های گسترده‌ای در علم شیمی دارند، در ادامه تعدادی از آن‌ها را بررسی می‌کنیم:

• تعیین وجود مواد شیمیایی در مواد مختلف: گاهی اوقات هم از معرف‌های شیمیایی به عنوان یک شناساگر قوی برای تشخیص مواد شیمیایی خاص استفاده می‌شود. به عنوان مثال برای تعیین آلاینده‌های خاص آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای انجام این کار از طیف ‌سنجی یا کروماتوگرافی نیز می‌توانید استفاده کنید و شاهد نتایج دقیق‌تری باشید؛ اما استفاده از این معرف‌ها به طور کلی بسیار ساده‌تر و بدون دردسرتر از مواد یا قطعات گوناگون دیگر است.
• استفاده در آزمایش‌های مدارس: یکی از معرف‌هایی که دانش آموزان در آزمایشگاه‌های مدارس استفاده می‌کنند، تیتراسیون نام دارد که نحوه کار با آن بسیار آسان است. در واقع، استفاده از معرف‌ها یکی از اصلی ترین آزمایش‌های دانش آموزان است که یکی از آزمایش‌های اساسی‌ای است که به تجهیزات آزمایشگاهی خاص و گران قیمت مانند کروماتوگرافی نیز احتیاجی ندارد.
• تعیین محیط بازی یا اسیدی: در ادامه بررسی انواع معرف‌های شیمیایی و کاربرد آنها، لازم است به اصلی‌ترین کاربردش یعنی تعیین میزان اسیدی یا بازی بودن یک محیط اشاره کنیم. هنگامی که از معرف مورد نظر استفاده می‌کنید، هر چه رنگ آن به سمت آبی باشد، درصد بازی بودن محیط بیشتر و هر چه به رنگ قرمز نزدیک‌تر باشد، درصد اسیدی بودن آن بیشتر خواهد بود.

این موضوع که از کدام نشانگر برای هر کاربرد استفاده شود، تنها به هدف آزمایش و نیاز شما وابسته است. همچنین لازم به ذکر است که از یک نشانگر نمی‌توانید برای تمام کاربردهای گفته شده استفاده کنید.

توضیحات برخی از معرف‌ها

• کریستال ویوله: در آزمایشگاه میکروبیولوژی و رنگ آمیزی باکتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
•  گیمسا: در آزمایشگاه‌های زیست شناسی و در رنگ آمیزی گسترش خونی و مشاهده گلبول‌های سفید خون نقش دارد.
• متیل رد: با رنگ قرمز برای موارد اسیدی و رنگ زرد برای مواد بازی خود را نشان می‌دهد و محدوده PH آن حدود 4.8 - 6.0 است.
• برموتیمول بلو: با رنگ زرد برای موارد اسیدی و رنگ آبی برای مواد بازی خود را نشان می‌دهد و محدوده PH آن حدود 6.0 - 7.6 است.
• متیل ارنژ: با رنگ قرمز برای موارد اسیدی و رنگ زرد برای مواد بازی خود را نشان می‌دهد و محدوده PH آن حدود 3.2 - 4.4 است.
• فنل فتالین: برای موارد اسیدی بی رنگ بوده و با رنگ صورتی محلول‌های بازی را نشان می‌دهد. محدوده PH آن حدود 8.2 - 10.0 است.
• متیل زرد : اگر شما یک محلول قلیایی را در دست داشته باشید و به آن متیل زرد بیفزایید، محلول به رنگ زرد در خواهد آمد. در ادامه اگر ماده اسیدی را خیلی آرام به محلول قلیایی با متیل زرد بیفزایید، محلول مورد نظر تا زمانی که به طور کامل خنثی گردد، زرد باقی خواهد ماند و به محض رسیدن سطح pH محلول به عدد 7 یا خنثی، رنگ محلول قرمز خواهد شد و دیگر اثری از رنگ زرد باقی نخواهد ماند.

سوالات متداول

• کاغذ لیتموس چیست و چگونه کار می‌کند؟

لیتموس یکی دیگر از معرف‌ها است. این شناساگر به دو رنگ آبی و قرمز وجود دارد. زمانی که از آبی تورنسل در محیطی اسیدی (پی اچ کمتر از ۴.۵) استفاده شود به قرمز تغییر رنگ می‌دهد و زمانی که از نوع قرمز آن برای محیط بازی (پی اچ بالای ۸.۳) استفاده شود به آبی تغییر می‌کند.

• کاغذ تورنسل چیست و کارایی آن به چه صورت است؟

کاغذ تورنسل هم یک معرف شیمیایی است به صورتی که وقتی در محیط واکنش قرار می‌گیرد، تغییر رنگ آن با جدولی که در این وسیله وجود دارد مقایسه می‌گردد و رنگ بدست آمده نشان دهنده اسیدی و یا بازی بودن محیط خواهد بود.

نتیجه‌گیری

به طور کلی برای بررسی انواع معرف‌های شیمیایی و کاربرد آنها باید بگوییم که معرف‌ها موادی هستند که با قرار گیری در یک محلول، به دلیل تغییر PH، تغییر رنگ خواهند داد. اغلب، اسیدها یا بازهای بسیار ضعیفی هستند که به دلیل تفاوت در طیف جذبی، رنگ های متفاوتی دارند. در پایان جالب است بدانید که رنگ گل‌های ادریسی وابسته به PH خاک آن‌ها است. با تغییر  میزان PH، شاهد تغییر رنگ آن‌ها نیز خواهید بود.