Кислотно-основные индикаторы (лат. indicator – указатель) представляют собой группу растворимых органических соединений, которые меняют свой цвет с изменением концентрации Н+ (рН среды). Это связано с тем, что при установлении определенного значения рН происходят замена одних хромогенных групп другими или появление новых хромогенных групп.
Индикаторами, как правило, являются вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем их окисленная и восстановленная формы имеют разную окраску.
Наиболее отчетливое изменение цвета индикатора происходит в точке рТ (показатель титрования), которая соответствует конкретному для каждого индикатора значению рН, при котором происходит процесс отдачи или, наоборот, присоединения протонов к молекуле индикатора, сопровождающееся изменением хромофорной группы.
Индикаторы подразделяются на одноцветные, изменяющие тон цвета с изменением рН, и двухцветные.
Кроме индикаторов, представляющих определенные химические вещества, широкое применение в практике находят комплексы соединений – смеси нескольких химических индикаторов с различными интервалами перехода, многократно меняющие свою окраску при разных значениях рН.
В микробиологической практике кислотно-основные свойства индикаторов используются главным образом в приготовлении дифференциально-диагностических сред, выявляющих способность исследуемых микроорганизмов ферментировать углеводы, азотистые соединения, воздействовать на различные химические добавки к питательной среде, ведущие к изменению рН в сторону увеличения кислотности или щелочности и изменению цвета колоний микробов и питательной среды.
Индикаторы, используемые в микробиологических лабораториях
Рецепт 35. Лакмусовая настойка
Коммерческий лакмус представляет собой кусочки твердого вещества светлого серовато-желтого цвета. Для приготовления их помещают в фарфоровую ступку, измельчают в мелкий порошок и экстрагируют в течение 3 сут в термостате при 37 °С в десятикратном объеме 96 % спирта, ежедневно меняя его. Затем спирт сливают, а осадок высушивают в термостате.
Сухой осадок заливают десятикратным объемом дистиллированной воды и после трехдневного настаивания при комнатной температуре фильтруют.
В кислой среде лакмусовая настойка имеет красноватую окраску, в щелочной – синюю.
В темном месте и хорошо закрытом флаконе лакмусовая настойка может сохраняться длительное время.
Рецепт 36. Индикатор бромтимоловый синий
Бромтимоловый синий 0,4 г
Гидроксида натрия (NОН)
децинормальный раствор 6,4 мл
Дистиллированная вода 100 мл
Бромтимоловый синий 0,4 г растворяют в 40 мл дистиллированной воды, нагрев ее до кипения. После этого к раствору прибавляют 6,4 мл децинормального раствора гидроксида натрия, в результате чего жидкость приобретает зеленоватый цвет, и доливают до 100 мл дистиллированной водой.
Приготовленный таким образом индикатор в темном месте, в склянке, закрытой притертой пробкой, может сохраняться долгое время.
Бромтимоловый синий позволяет определять изменения ре¬акции среды в пределах рН 6,0–7,7.
Таблица П.3. Изменение цвета индикатора Андреде при рН 5,3–7,4
Рецепт 38. Индикатор ВР
Комбинированный индикатор, представляющий собой смесь водного голубого и розоловой кислоты. Применяется при изготовлении коммерческих сухих питательных сред. В кислой среде имеет синюю окраску, в щелочной – красную, при нейтральной реакции бесцветен. Действует индикатор в диапазоне рН 4,5-8,0.
Рецепт 39. Индикаторы Кларка
Готовят в виде спиртовых и водных растворов. Для определения реакции пользуются водными 0,1% растворами, поскольку они более чувствительны, чем спиртовые.
Спиртовые 1,6 % растворы используют для приготовления специальных питательных сред.
Для приготовления 0,1 % водного раствора берут навеску индикатора и растирают ее в порошок с 1/20 N раствором гидроксида натрия. Для разных индикаторов требуются разные объемы гидроксида натрия.
После растворения в щелочи к каждому индикатору добавляют дистиллированную воду до 25 мл и получают 0,4 % основные растворы, которые хранят впрок. При изготовлении питательных сред основные растворы разводят дистиллированной водой до 0,02–0,04 % по мере необходимости.
В табл.П. 5 указано изменение цвета индикаторов Кларка соответственно изменению рН среды.
Рецепт 40. Универсальный индикатор (коммерческий)
Коммерческий реактив "Универсальный индикатор" представляет собой набор нескольких индикаторов розовато-красного цвета, изменяющегося в зависимости от рН среды.
Таблица П.6. Цвет коммерческого универсального индикатора при разных значениях рН.
Диапазон чувствительности этого индикатора очень широкий – от рН 2,0 до 9,0 (интервал около 1,5–2,0 единиц рН). Поэтому его используют лишь для ориентировочного определения реакции раствора или среды.
Способ приготовления указан на этикетке.
Рецепт 41. Универсальные индикаторы
- В 500 мл 96 % спирта растворяют 100 мг фенолфталеина, 200 мг метилового красного, 300 мг метилового желтого, 400 мг бромтимолового синего и 500 мг тимолового синего, затем прибавляют 0,1 N раствор №ОН до появления чисто-желтой окраски (рН 6,0).
Таблица П.7. Изменение цвета универсального индикатора с изменением рН
- Смешивают 15 мл 0,1 % раствора метилового желтого, 5 мл 0,1 % раствора метилового красного, 20 мл 0,1 % раствора бромтимолового синего, 20 мл 0,1 % раствора фенолфталеина и 20 мл 0,1 % раствора тимолфталеина.
Таблица П.8. Изменение цвета универсального индикатора с изменением рН
- В 100 мл 50 % спирта растворяют 70 мг тропеолина, 100 мг метилового оранжевого, 80 мг метилового красного, 400 мг бромтимолового синего, 500 мг фенолфталеина и 100 мг ализаринового желтого Р.
Таблица П.9. Изменение цвета универсального индикатора с изменением рН*
Приготовление индикаторных бумаг
Рецепт 42. Индикаторная бумага на сероводород
Для определения сероводорода (Н2S) пользуются полосками фильтровальной бумаги, смоченной в растворе следующего состава:
Дистиллированная вода 100 мл
Уксуснокислый свинец 20,0 г
Двууглекислая сода 1,0 г
Бумагу высушивают, нарезают полосками шириной 0,3– 0,4 см и длиной 5–6 см. Перед употреблением бумага бесцветна, а при образовании микробной культурой приобретает бурый цвет.
Рецепт 43. Индикаторная бумага на индол по Морелю
Фильтровальную бумагу, нарезанную полосками (так же, как для выявления НгЗ), пропитывают насыщенным водным раствором щавелевой кислоты и высушивают в термостате. Приготовленная бумага имеет белый цвет, при образовании микробной культуры индола нижний конец индикаторной бумаги приобретает сиреневый или малиновый цвет разной интенсивности.
Таблица П.10. Некоторые смешанные индикаторы*
* Из кн.: Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.–М.: Химия, 1979.
** Индикаторы хранят в склянках из темного стекла. Примечание. Показатель титрования рТ – значение рН, при котором наблюдатель отчетливо отмечает изменение окраски индикатора и признает титрование законченным.
- В 100 мл 50 % спирта растворяют 70 мг тропеолина, 100 мг метилового оранжевого, 80 мг метилового красного, 400 мг бромтимолового синего, 500 мг фенолфталеина и 100 мг ализаринового желтого Р.