Definicja i przykłady wskaźnika pH

Cultura Exclusive / GIPhotoStock / Getty Images

Wskaźnik pH lub wskaźnik kwasowo-zasadowy to mieszanina który zmienia kolor w rozwiązanie w wąskim zakresie pH wartości. Do uzyskania widocznej zmiany koloru potrzebna jest tylko niewielka ilość związku wskaźnikowego.

Stosowany jako roztwór rozcieńczony, wskaźnik pH nie ma znaczącego wpływu na kwasowość lub zasadowość roztworu chemicznego.

Zasada działania wskaźnika polega na tym, że reaguje on z wodą, tworząc kation wodoru H⁺lub jon hydroniowy H₃O⁺. Reakcja zmienia kolor cząsteczki wskaźnika.

Niektóre wskaźniki zmieniają się z jednego koloru na inny, podczas gdy inne zmieniają się między stanami kolorowymi i bezbarwnymi. Wskaźniki pH są zwykle słabe kwasy lubsłabe zasady. Wiele z tych cząsteczek występuje naturalnie.

Na przykład antocyjany znajdujące się w kwiatach, owocach i warzywach są wskaźnikami pH. Rośliny zawierające te cząsteczki obejmują liście czerwonej kapusty, kwiaty płatków róży, jagody, łodygi rabarbaru, kwiaty hortensji i kwiaty maku. Lakmus to naturalny wskaźnik pH pochodzący z mieszanki porostów.

Dla słabego kwasu o wzorze HIn równanie równowagi chemicznej byłoby następujące:

HIn (aq) + H_dwaO (l) ⇆ H₃O⁺(aq) + In^-(aq)

Przy niskim pH stężenie hydronium jon jest wysoki, a pozycja równowagi leży po lewej stronie. Roztwór ma kolor wskaźnika HIn. Przy wysokim pH stężenie hydronu jest niskie, równowaga jest po prawej, a roztwór ma kolor zasady sprzężonej In^-.

Oprócz wskaźników pH w chemii stosuje się dwa inne rodzaje wskaźników. Wskaźniki redoks są wykorzystywane w miareczkowaniu obejmującym reakcje utleniania i redukcji. Do ilościowego oznaczania kationów metali stosuje się wskaźniki kompleksometryczne.

Przykłady wskaźników pH

• Czerwień metylowa jest wskaźnikiem pH używanym do określania wartości pH od 4,4 do 6,2. Przy niskim pH (4,4 i niższym) roztwór wskaźnika jest czerwony. Przy wysokim pH (6,2 i wyższym) kolor jest żółty. Między pH 4,4 a 6,2 roztwór wskaźnika jest pomarańczowy.
• Zieleń bromokrezolowa jest wskaźnikiem pH używanym do identyfikacji wartości pH od 3,8 do 5,4. Poniżej pH 3,8 roztwór wskaźnika jest żółty. Powyżej pH 5,4 roztwór jest niebieski. Pomiędzy wartościami pH 3,8 i 5,4 roztwór wskaźnika jest zielony.

Uniwersalny wskaźnik

Ponieważ wskaźniki zmieniają kolory w różnych zakresach pH, ​​można je czasami łączyć, aby oferować zmiany koloru w szerszym zakresie pH.

Na przykład, ' Uniwersalny wskaźnik ' zawiera błękit tymolowy, czerwień metylową, błękit bromotymolowy, błękit tymolowy i fenoloftaleinę. Obejmuje zakres pH od mniej niż 3 (czerwony) do ponad 11 (fioletowy). Kolory pośrednie to pomarańczowy/żółty (pH 3 do 6), zielony (pH 7 lub neutralny) i niebieski (pH 8 do 11).

GUSTOIMAGES / NAUKA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ / Getty Images

Zastosowania wskaźników pH

Wskaźniki pH służą do podania przybliżonej wartości pH roztworu chemicznego. Do precyzyjnych pomiarów służy pehametr.

Alternatywnie można użyć spektroskopii absorbancji ze wskaźnikiem pH do obliczenia pH za pomocą Prawo piwa . Spektroskopowe pomiary pH przy użyciu pojedynczego wskaźnika kwasowo-zasadowego są dokładne z dokładnością do jednej wartości pKa. Połączenie dwóch lub więcej wskaźników zwiększa dokładność pomiaru.

Wskaźniki są używane w miareczkowaniu, aby pokazać zakończenie reakcji kwasowo-zasadowej.