Индикаторът за фенолфталеин позволява на химиците визуално да идентифицират дали дадено вещество е киселина или основа. Промяната в цвета на фенолфталеина е резултат от йонизация и това променя формата на молекулите на фенолфталеина.
Какво е фенолфталеин?
Фенолфталеинът (произнася се такса-nawl-thal-een), често съкратено на phph, е слаба киселина. Това леко киселинно съединение е бяло до жълто кристално твърдо вещество. Лесно се разтваря в алкохоли и е леко разтворим във вода. Фенолфталеинът е голяма органична молекула с химическата формула на С20Н14О4.
Йонизация и индикатор за фенолфталеин
Йонизацията се случва, когато молекулата печели или губи електрони и това дава на молекулата отрицателен или положителен електрически заряд. Йонизираните молекули привличат други молекули с противоположния заряд и отблъскват тези със същия заряд.
Фенолфталеинът е слаба киселина и е безцветен в разтвор, въпреки че неговият йон е розов. Ако водородните йони (H+, както се намира в киселина) се добавят към розовия разтвор, равновесието ще се промени и разтворът ще бъде
безцветен. Добавяне на хидроксидни йони (OH-, както се намира в основите) ще промени фенолфталеина в неговия йон и ще превърне разтвора розово.Структура на фенолфталеин
Индикаторът за фенолфталеин има две различни структури в зависимост от това дали е в алкален (розов) или киселинен (безцветен) разтвор. И двете структури абсорбират светлината в ултравиолетовия регион, регион, недостъпен за човешкото око. Розовата форма обаче абсорбира и спектъра на видимата светлина.
Причината за видимото поглъщане на светлината е структурата на розовата форма на фенолфталеиновия индикатор. Поради йонизацията електроните в молекулата са по-делокализирани, отколкото в безцветната форма. Накратко, делокализацията е, когато електроните в молекулата не са свързани с един атом, а вместо това се разпространяват върху повече от един атом.
Увеличаването на делокализацията измества енергийната разлика между молекулните орбитали. По-малко енергия е необходима на електрона, за да направи скока в по-висока орбитала. Абсорбцията на енергия е в зеления регион, 553 нанометра, от светлинния спектър.
Човешкото око възприема розов оттенък в разтвора. Колкото по-силен е алкалният разтвор, толкова повече се променя индикаторът за фенолфталеин и толкова по-тъмен ще бъде розовият оттенък.
Диапазонът на рН на фенолфталеин
Скалата на рН е от 0 до 14, като рН 7 е неутрално. Вещество под pH 7 се счита за кисело; над pH 7 се счита за основно.
Фенолфталеинът е естествено безцветен, но става розов в алкални разтвори. Съединението остава безцветно в целия диапазон на киселинни нива на pH, но започва да става розово при ниво на pH от 8.2 и продължава до ярка пурпурна при рН 10 и повече.
Откриване, производство и употреба на фенолфталеин
През 1871 г. германският химик Адолф фон Байер открива фенолфталеин чрез сливане на фенол и фталик анхидрид в присъствието на сярна киселина или цинков хлорид, производственият процес се използва и до днес.
В химическата лаборатория фенолфталеинът се използва най-вече в киселинно-алкална основа титрувания. Разтвор с известна концентрация се добавя внимателно към разтвор с неизвестна концентрация. Индикаторът за фенолфталеин се добавя в неизвестната концентрация. Когато разтворът се превърне от безцветен в розов (или обратно), титруване или е достигната точка на неутрализация и може да се изчисли неизвестната концентрация.
В миналото фенолфталеинът се е използвал като слабително средство. Той беше съставна част на Ex-Lax за облекчаване на запека без рецепта. Въпреки това, той беше забранен за употреба в САЩ през 1999 г., след като изследванията го показаха като възможен канцероген (причинител на рак).