Διάγραμμα δείκτη pH – Χρώματα και εύρος
Ένας δείκτης pH ή δείκτης οξέος-βάσης είναι μια χημική ουσία που προστίθεται σε μικρή ποσότητα σε ένα διάλυμα που προκαλεί αλλαγή χρώματος ανάλογα με το pH. Αυτή είναι μια χρέωση κοινών δεικτών, μια εξήγηση του τρόπου λειτουργίας τους και συμβουλές για την επιλογή του κατάλληλου για τις ανάγκες σας.
Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν δείκτη pH
Ένας δείκτης δεν αλλάζει χρώμα σε ακριβές pH ή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου. Αντίθετα, η αλλαγή χρώματος συμβαίνει σε μια περιοχή συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου. Τιτλοδοτήστε ένα ασθενές οξύ χρησιμοποιώντας έναν δείκτη που αλλάζει υπό ελαφρώς αλκαλικές συνθήκες. Τιτλοδοτήστε μια ασθενή βάση χρησιμοποιώντας έναν δείκτη που αλλάζει χρώμα σε ελαφρώς όξινο pH. Όταν τιτλοδοτείτε ισχυρά οξέα ή βάσεις, στοχεύστε σε έναν δείκτη pH που εμφανίζει μια αλλαγή χρώματος κοντά σε ένα ουδέτερο pH.
Διάγραμμα κοινών δεικτών pH
Ακολουθεί ένα διάγραμμα με τους κοινούς δείκτες pH, το εύρος του pH, τα διαλύματά τους και τις αλλαγές χρώματός τους. Ορισμένες ενδείξεις εμφανίζουν πολλαπλές αλλαγές χρώματος, επομένως εμφανίζονται στη λίστα περισσότερες από μία φορές. Διάφορες αναφορές παραθέτουν ελαφρώς διαφορετικές τιμές pH και χρώματα. Αυτό συμβαίνει επειδή το εύρος του pH δεν είναι καλά καθορισμένο (αναμένεται ακρίβεια εντός 1 τιμής pH) και το χρώμα είναι μια κρίση.
| Δείκτης | εύρος pH | Ποσότητα ανά 10 ml | Οξύ | Βάση |
| Μπλε θυμόλη | 1,2-2,8 | 1-2 σταγόνες 0,1% soln. σε υδ. | κόκκινο | κίτρινο |
| Ερυθρό πενταμεθοξυ | 1.2-2.3 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 70% αλκ. | κόκκινο-ιώδες | άχρωμο |
| Tropeolin OO | 1.3-3.2 | 1 σταγόνα 1% υδατ. soln. | κόκκινο | κίτρινο |
| 2,4-δινιτροφαινόλη | 2.4-4.0 | 1-2 σταγόνες 0,1% soln. σε 50% αλκ. | άχρωμο | κίτρινο |
| Κίτρινο μεθυλίου | 2,9-4,0 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 90% αλκ. | κόκκινο | κίτρινο |
| Μεθυλοπορτοκάλι | 3.1-4.4 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κόκκινο | πορτοκαλί |
| Μπλε της βρωμοφαινόλης | 3,0-4,6 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μπλε-βιολετί |
| Μπλε τετραβρωμοφαινόλη | 3,0-4,6 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μπλε |
| Σουλφονικό νάτριο αλιζαρίνη | 3,7-5,2 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | βιολετί |
| ερυθρό α-ναφθύλιο | 3,7-5,0 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 70% αλκ. | κόκκινο | κίτρινο |
| p -Αιθοξυχρυσοϊδίνη | 3,5-5,5 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κόκκινο | κίτρινο |
| Πράσινη βρωμοκρεσόλη | 4,0-5,6 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μπλε |
| Ερυθρό μεθυλίου | 4.4-6.2 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κόκκινο | κίτρινο |
| Μωβ βρωμοκρεσόλη | 5.2-6.8 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μωβ |
| Χλωροφαινόλη κόκκινο | 5,4-6,8 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | κόκκινο |
| Μπλε της βρωμοφαινόλης | 6.2-7.6 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μπλε |
| p -Νιτροφαινόλη | 5,0-7,0 | 1-5 σταγόνες 0,1% υδατ. soln. | άχρωμο | κίτρινο |
| Azolitmin | 5,0-8,0 | 5 σταγόνες 0,5% υδατ. soln. | κόκκινο | μπλε |
| Ερυθρό φαινόλης | 6.4-8.0 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | κόκκινο |
| Ουδέτερο κόκκινο | 6,8-8,0 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 70% αλκ. | κόκκινο | κίτρινο |
| Ροσολικό οξύ | 6,8-8,0 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 90% αλκ. | κίτρινο | κόκκινο |
| Κρεζόλ κόκκινο | 7.2-8.8 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | κόκκινο |
| α-Ναφθολοφθαλεΐνη | 7.3-8.7 | 1-5 σταγόνες 0,1% soln. σε 70% αλκ. | τριαντάφυλλο | πράσινο |
| Tropeolin OOO | 7,6-8,9 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | ροζ-κόκκινο |
| Μπλε θυμόλη | 8,0-9,6 | 1-5 σταγόνες 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | μπλε |
| Φαινολοφθαλεΐνη | 8,0-10,0 | 1-5 σταγόνες 0,1% soln. σε 70% αλκ. | άχρωμο | κόκκινο |
| α-Ναφθολβενζαϊνη | 9,0-11,0 | 1-5 σταγόνες 0,1% soln. σε 90% αλκ. | κίτρινο | μπλε |
| Θυμολφθαλεΐνη | 9.4-10.6 | 1 σταγόνα 0,1% soln. σε 90% αλκ. | άχρωμο | μπλε |
| Μπλε του Νείλου | 10.1-11.1 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | μπλε | κόκκινο |
| Κίτρινο Alizarin | 10,0-12,0 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | λιλά |
| Κίτρινο σαλικυλίου | 10,0-12,0 | 1-5 σταγόνες 0,1% soln. σε 90% αλκ. | κίτρινο | πορτοκαλί-καφέ |
| Diazo violet | 10.1-12.0 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | βιολετί |
| Tropeolin O | 11,0-13,0 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | κίτρινο | πορτοκαλί-καφέ |
| Νιτραμίνη | 11,0-13,0 | 1-2 σταγόνες 0,1% soln σε 70% alc. | άχρωμο | πορτοκαλί-καφέ |
| Το μπλε του Πουαριέ | 11,0-13,0 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | μπλε | ιώδες-ροζ |
| Τρινιτροβενζοϊκό οξύ | 12.0-13.4 | 1 σταγόνα 0,1% υδατ. soln. | άχρωμο | πορτοκαλί-κόκκινο |
Εκτός από τους δείκτες pH σε αυτήν τη λίστα, υπάρχουν πολλοί φυσικοί δείκτες οξέος-βάσης που μπορείτε να κάνετε χρησιμοποιώντας φρούτα, λαχανικά, λουλούδια, χυμούς και μπαχαρικά. Ο χυμός από κόκκινο ή μοβ λάχανο είναι ο πιο γνωστός από αυτούς.
Καθολική ένδειξη
Ο γενικός δείκτης είναι ένας συνδυασμός πολλών διαφορετικών δεικτών pH που εμφανίζει ομαλές αλλαγές χρώματος σε ένα εύρος τιμών pH. Υπάρχουν πολλοί τύποι γενικών δεικτών, επομένως τα εύρη pH και τα χρώματα εξαρτώνται από τον τύπο. Οι πιο συνηθισμένες είναι παραλλαγές του τύπου Yamada, που δημοσιεύθηκε το 1933. Μια τυπική συνταγή περιλαμβάνει 1-προπανόλη, άλας νατρίου, υδροξείδιο του νατρίου, μονονάτριο άλας, φαινολοφθαλεΐνη, κόκκινο του μεθυλίου, μπλε βρωμοθυμόλης και μπλε θυμόλης. Αυτό το μείγμα εμφανίζει τα χρώματα κόκκινο, πορτοκαλί-κίτρινο, πράσινο, μπλε και λουλακί-βιολετί:
| εύρος pH | Χρώμα | Δηλώνει |
| <3 | Κόκκινο | Έντονα όξινο |
| 3 έως 6 | Πορτοκαλί σε κίτρινο | Ασθενώς όξινο |
| 7 | Πράσινο | Ουδέτερο |
| 8 έως 11 | Μπλε | Ασθενώς αλκαλικό (βασικό) |
| > 11 | Λουλακί έως Βιολέτα | Έντονα αλκαλικό (βασικό) |
Πώς λειτουργούν οι δείκτες pH
Οι περισσότεροι δείκτες pH είναι ασθενή οξέα ή ασθενείς βάσεις. Διαχωρίζονται σύμφωνα με τη γενική χημική αντίδραση:
HInd + H2 O ⇌ H3 O + Ind
Εδώ, HInd είναι η όξινη μορφή του δείκτη και Ind είναι η συζευγμένη βάση του. Η αναλογία μεταξύ HInd και Ind καθορίζει το χρώμα του διαλύματος και δείχνει έμμεσα το pH του διαλύματος σύμφωνα με την εξίσωση Henderson-Hasselbalch:
pH =pK α + αρχείο καταγραφής10 [Ind] / [HInd]
Λάβετε υπόψη ότι η αλλαγή χρώματος ενός δείκτη pH δεν είναι στιγμιαία. Αντίθετα, υπάρχει ένα εύρος pH όπου εμφανίζεται ένα μείγμα των χρωμάτων οξέος και συζυγούς βάσης. Ένας δείκτης δίνει μια εύλογα ακριβή τιμή pH εντός μιας τιμής pH ή pKa συν ή πλην ένα.
Πώς να επιλέξετε δείκτη pH
Το πιο σημαντικό βήμα για την επιλογή του σωστού δείκτη pH είναι η επιλογή ενός που έχει μια αλλαγή χρώματος εντός του εύρους pH της χημικής αντίδρασης που μελετάται. Για μια τιτλοδότηση, ιδανικά θέλετε να επιλέξετε έναν δείκτη pH που αλλάζει χρώμα ακριβώς στο σημείο ισοδυναμίας. Στην πράξη, είναι σχεδόν αδύνατο να βρείτε έναν δείκτη που αλλάζει χρώμα στην ακριβή τιμή pH, επομένως πρέπει να πάτε με έναν που αλλάζει χρώμα σε ελαφρώς υψηλότερο ή χαμηλότερο pH. Σε αυτήν την περίπτωση, τιτλοδοτείτε μέχρι να δείτε το χρώμα να αλλάζει πλησιέστερα στο σημείο ισοδυναμίας.
Για παράδειγμα, ας πούμε ότι τιτλοδοτείτε ένα ισχυρό οξύ σε μια ισχυρή βάση. Το σημείο ισοδυναμίας για αυτήν την αντίδραση είναι μια τιμή pH 7. Εάν χρησιμοποιείτε φαινολοφθαλεΐνη, αναμένετε ότι ένα ροζ/κόκκινο χρώμα θα εξαφανιστεί κάτω από μια τιμή pH 8,0. Τιτλοδοτείτε μέχρι το διάλυμα να γίνει άχρωμο γιατί αυτό είναι όσο πιο κοντά στο σημείο ισοδυναμίας μπορείτε να φτάσετε. Εάν χρησιμοποιείτε μεθυλοπορτοκαλί, αναμένετε ότι το χρώμα θα αλλάξει από κίτρινο σε πορτοκαλί κάπου κάτω από ένα pH 6 και από πορτοκαλί σε κόκκινο γύρω στο pH 4. Για την αντίδραση ισχυρού οξέος σε ισχυρή βάση, τιτλοδοτήστε μέχρι το κίτρινο να αρχίσει να γίνεται πορτοκαλί . Αν περιμένετε έως ότου το χρώμα αλλάξει σε κόκκινο, έχετε ξεπεράσει πολύ το σημείο ισοδυναμίας.
Εάν μπορείτε να επιλέξετε ανάμεσα σε δείκτες που αλλάζουν χρώμα στο επιθυμητό pH, ακολουθήστε αυτόν που δείχνει την πιο έντονη αλλαγή χρώματος. Για παράδειγμα, μπλε βρωμοφαινόλης και p -η νιτροφαινόλη και οι δύο δίνουν αλλαγές χρώματος γύρω από ένα ουδέτερο pH, αλλά η αλλαγή από κίτρινο σε μπλε (βρωμοφαινόλη) είναι πιο εύκολα ορατή από εκείνη από άχρωμο σε κίτρινο (p -νιτροφαινόλη).
Άλλοι παράγοντες εκτός από την ύλη περιλαμβάνουν τον διαλύτη (οινόπνευμα ή νερό), την τιμή και την ευελιξία. Ποιος δείκτης pH θα επιλέξετε εξαρτάται από το εύρος του pH, την αλλαγή χρώματος, τον διαλύτη, τη διαθεσιμότητα και το κόστος.
Αναφορές
- Foster, L. S.; Gruntfest, I. J. (1937). «Πειράματα επίδειξης με χρήση καθολικών δεικτών». Journal of Chemical Education . 14 (6):274. doi:10.1021/ed014p274
- Lange, Norbert A. (1952). Εγχειρίδιο Χημείας του Lange (8η έκδ.). Handbook Publishers Inc. ASIN : B000RFWWKO
- Kolthoff, I. M.; Stenger, V. A. (1942). Ογκομετρική ανάλυση . Interscience Publishers, Inc., Νέα Υόρκη. ISBN:978-0470500507
- Schwarzenbach, Gerold (1957). Συμπλοκομετρικές τιτλοδοτήσεις . Μετάφραση Ίρβινγκ, Χάρι. Λονδίνο:Methuen &Co.
- Zumdahl, Steven S. (2009). Χημικές Αρχές (6η έκδ.). Νέα Υόρκη:Houghton Mifflin Company. ISBN:978-0618946907.
