Hvorfor ændrer Phenolphthalein farve?

Phenolphthalein-indikatoren giver kemikere mulighed for visuelt at identificere, om et stof er en syre eller en base. Farveændringen i phenolphthalein er et resultat af ionisering, og dette ændrer formen af ​​phenolphthalein-molekylerne.

Phenolphthalein (udtales fee-nawl-thal-een), ofte forkortet til phph, er en svag syre. Denne mildt sure forbindelse er et hvidt til gult krystallinsk fast stof. Det opløses let i alkoholer og er let opløseligt i vand. Phenolphthalein er et stort organisk molekyle med den kemiske formel C₂₀H₁₄O₄.

Ionisering opstår, når et molekyle vinder eller mister elektroner, og dette giver molekylet en negativ eller positiv elektrisk ladning. Ioniserede molekyler tiltrækker andre molekyler med den modsatte ladning og afviser dem med samme ladning.

Phenolphthalein er en svag syre og er farveløs i opløsning, selvom dens ion er lyserød. Hvis hydrogenioner (H⁺(som fundet i en syre) blev tilsat til den lyserøde opløsning, ville ligevægten skifte, og opløsningen ville være

Phenolphthalein-indikatoren har to forskellige strukturer baseret på, om den er i en alkali (lyserød) eller syre (farveløs) opløsning. Begge strukturer absorberer lys i det ultraviolette område, en region, der ikke er tilgængelig for det menneskelige øje. Imidlertid absorberer den lyserøde form også i det synlige lysspektrum.

Årsagen til den synlige lysabsorption er strukturen i den lyserøde form af phenolphthalein-indikatoren. På grund af ionisering er elektronerne i molekylet mere delokaliseret end i farveløs form. Kort fortalt er delokalisering, når elektroner i et molekyle ikke er forbundet med et enkelt atom og i stedet er spredt over mere end et atom.

En stigning i delokalisering skifter energigabet mellem molekylære orbitaler. Mindre energi er nødvendig for en elektron til at springe ind i en højere orbital. Absorptionen af ​​energi er i det grønne område, 553 nanometer, af lysspektret.

Det menneskelige øje opfatter en lyserød nuance i løsningen. Jo stærkere den alkaliske opløsning er, jo mere ændres phenolphthalein-indikatoren, og jo mørkere bliver den lyserøde nuance.

PH-skalaen løber fra 0 til 14, hvor pH 7 er neutral. Et stof under pH 7 betragtes som surt; over pH 7 betragtes som basisk.

Phenolphthalein er naturligt farveløs, men bliver lyserød i alkaliske opløsninger. Forbindelsen forbliver farveløs i hele området for sure pH-niveauer, men begynder at blive lyserød ved et pH-niveau på 8.2 og fortsætter til en lys magenta ved pH 10 og derover.

I 1871 opdagede den tyske kemiker Adolf von Baeyer phenolphthalein ved at smelte phenol og phthalic anhydrid i nærvær af svovlsyre eller zinkchlorid, fremstillingsprocessen, der stadig anvendes i dag.

I kemilaboratoriet anvendes phenolphthalein mest i syre-base titreringer. En opløsning af kendt koncentration tilsættes omhyggeligt i en med ukendt koncentration. Phenolphthalein-indikatoren tilsættes i den ukendte koncentration. Når opløsningen bliver fra farveløs til lyserød (eller omvendt), titrering eller neutraliseringspunkt er nået, og den ukendte koncentration kan beregnes.

Tidligere har phenolphthalein været brugt som afføringsmiddel. Det var en bestanddel af Ex-Lax til over-the-counter lindring af forstoppelse. Imidlertid blev det forbudt at bruge i USA i 1999, efter at forskning viste det som et muligt kræftfremkaldende middel (kræftfremkaldende middel).