Введение
Индикатор pH
Броматимол синий (также известный как бромотимолсульфонфталеин и BTB) — это индикатор pH. Он чаще всего используется в приложениях, требующих измерения веществ с относительно нейтральным pH (около 7). Распространенное применение — определение наличия угольной кислоты в жидкости. Обычно он продается в твердом виде в форме натриевой соли кислотного индикатора.
Структура и свойства
Броматимоловый синий действует как слабая кислота в растворе. Таким образом, он может находиться в протонированной или депротонированной форме, проявляясь жёлтым или синим цветом соответственно. Сам по себе он имеет ярко-аквамариновый цвет, а в нейтральном растворе – зеленовато-голубой. Депротонирование нейтральной формы приводит к образованию высококонъюгированной структуры, что объясняет разницу в цвете. Промежуточное соединение механизма депротонирования отвечает за зеленоватый цвет в нейтральном растворе. Протонированная форма броматимолового синего имеет максимум поглощения при 427 нм, что обуславливает пропускание жёлтого света в кислых растворах, а депротонированная форма имеет максимум поглощения при 602 нм, что обуславливает пропускание синего света в более щелочных растворах. В сильнокислых растворах броматимоловый синий приобретает малиновый цвет. Общий углеродный скелет броматимолового синего характерен для многих индикаторов, включая хлорофеноловый красный, тимоловый синий и бромкрезоловый зелёный. Броматимоловый синий умеренно растворим в масле, но хорошо растворим в воде, эфире и водных растворах щелочей. Он менее растворим в неполярных растворителях, таких как бензол, толуол и ксилен, и практически нерастворим в нефтяном эфире.
Синтез и подготовка
Бромотимоловый синий синтезируется путем добавления элементарного брома к тимоловому синему в растворе ледяной уксусной кислоты. Для приготовления раствора для использования в качестве индикатора pH растворяют 0,10 г в 8,0 см³ N/50 (также известного как 0,02 нормального) NaOH и разбавляют водой до 250 см³. Для приготовления раствора для использования в качестве индикатора в объемном анализе растворяют 0,1 г в 100 см³ 50% (v/v) этанола. Распространенная демонстрация pH-индикаторных свойств BTB заключается в выдыхании через трубку в нейтральный раствор BTB. При поглощении CO₂ из выдыхаемого воздуха раствором с образованием угольной кислоты, раствор изменяет цвет с зеленого на желтый. Таким образом, BTB обычно используется в учебных классах для демонстрации того, что чем больше работают мышцы, тем выше выделение CO₂. Бромотимоловый синий использовался в сочетании с феноловым красным для мониторинга активности фермента грибковой аспарагиназы, при этом феноловый красный становился розовым, а бромотимоловый синий – синим, что указывало на повышение pH и, следовательно, активности фермента. Однако недавнее исследование показывает, что метиловый красный более полезен для определения активности благодаря ярко-желтому кольцу, образующемуся в зоне активности фермента. Он также может использоваться в лаборатории в качестве биологического красителя. К этому моменту бромотимол уже синий, и несколько капель BTB используются на предметном стекле с водой. Образец смешивают с синим раствором BTB и фиксируют на стекле покровным стеклом. Иногда используется для определения клеточных стенок или ядер под микроскопом. Бромотимол используется в акушерстве для выявления преждевременного излития околоплодных вод. Амниотическая жидкость обычно имеет pH > 7,2, поэтому бромотимол станет синим при контакте с жидкостью, вытекающей из амниона. Поскольку pH влагалища обычно кислый, синий цвет указывает на наличие амниотической жидкости. Тест может быть ложноположительным в присутствии других щелочных веществ, таких как кровь или сперма, или при наличии бактериального вагиноза.