Indikátor fenolftaleinu umožňuje chemikům vizuálně zjistit, zda je látkou kyselina nebo báze. Změna barvy ve fenolftaleinu je výsledkem ionizace, což mění tvar molekul fenolftaleinu.
Co je fenolftalein?
Phenolphthalein (vyslovuje se poplatek-sova-thal-een), často zkráceně phph, je slabá kyselina. Tato mírně kyselá sloučenina je bílá až žlutá krystalická pevná látka. Snadno se rozpouští v alkoholech a je mírně rozpustný ve vodě. Fenolftalein je velká organická molekula s chemickým vzorcem C20H14Ó4.
Ionizace a indikátor fenolftaleinu
Ionizace nastává, když molekula získává nebo ztrácí elektrony, což dává molekule záporný nebo kladný elektrický náboj. Ionizované molekuly přitahují jiné molekuly s opačným nábojem a odpuzují ty se stejným nábojem.
Fenolftalein je slabá kyselina a je v roztoku bezbarvý, i když jeho iont je růžový. Pokud vodíkové ionty (H+, jak bylo zjištěno v kyselině), byly přidány do růžového roztoku, rovnováha by se změnila a roztok by byl bezbarvý. Přidání hydroxidových iontů (OH-, jak se nachází v zásadách), změní fenolftalein na svůj iont a promění roztok růžový.
Struktura fenolftaleinu
Indikátor fenolftaleinu má dvě různé struktury podle toho, zda je v alkalickém (růžovém) nebo kyselém (bezbarvém) roztoku. Obě struktury absorbují světlo v ultrafialové oblasti, oblasti nepřístupné pro lidské oko. Růžová forma však také absorbuje ve spektru viditelného světla.
Důvodem absorpce viditelného světla je struktura růžové formy indikátoru fenolftaleinu. Díky ionizaci jsou elektrony v molekule více delokalizovány než v bezbarvé formě. Stručně řečeno, k delokalizaci dochází, když elektrony v molekule nejsou spojeny s jediným atomem a místo toho jsou rozloženy na více než jeden atom.
Zvýšení delokalizace posouvá energetickou mezeru mezi molekulárními orbitaly. Méně energie je zapotřebí k tomu, aby elektron skočil na vyšší oběžnou dráhu. Absorpce energie je v zelené oblasti, 553 nanometrů, světelného spektra.
Lidské oko vnímá v roztoku růžový odstín. Čím silnější je alkalický roztok, tím více se indikátor fenolftaleinu mění a tmavší růžový odstín bude.
Rozsah pH fenolftaleinu
Stupnice pH se pohybuje od 0 do 14, přičemž pH 7 je neutrální. Látka pod pH 7 je považována za kyselou; nad pH 7 se považuje za základní.
Fenolftalein je přirozeně bezbarvý, ale v alkalických roztocích zčervená. Sloučenina zůstává bezbarvá v celém rozsahu kyselého pH, ale při hodnotě pH začíná růžovat 8.2 a pokračuje na jasně purpurovou barvu při pH 10 a vyšším.
Objev, výroba a použití fenolftaleinu
V roce 1871 objevil německý chemik Adolf von Baeyer fenolftalein spojením fenolu a ftalové kyseliny anhydrid v přítomnosti kyseliny sírové nebo chloridu zinečnatého, způsob výroby, který se používá dodnes.
V chemické laboratoři se fenolftalein většinou používá v kyselé bázi titrace. Roztok známé koncentrace se opatrně přidá do roztoku neznámé koncentrace. Indikátor fenolftaleinu se přidá do neznámé koncentrace. Když se roztok změní z bezbarvého na růžový (nebo naopak), hodnota titrace nebo bylo dosaženo neutralizačního bodu a lze vypočítat neznámou koncentraci.
V minulosti byl fenolftalein používán jako projímadlo. Byla to složka společnosti Ex-Lax pro volně prodejnou úlevu od zácpy. Avšak ve Spojených státech bylo zakázáno jej používat v roce 1999 poté, co to výzkum ukázal jako možný karcinogen (látka způsobující rakovinu).