Γιατί η Phenolphthalein αλλάζει χρώμα;

Ο δείκτης φαινολφθαλεΐνης επιτρέπει στους χημικούς να προσδιορίζουν οπτικά εάν μια ουσία είναι ένα οξύ ή μια βάση. Η αλλαγή χρώματος στη φαινολφθαλεΐνη είναι αποτέλεσμα ιονισμού και αυτό αλλάζει το σχήμα των μορίων φαινολφθαλεΐνης.

Η φαινολοφθαλεΐνη (προφέρεται τέλος-nawl-thal-een), συχνά συντομογραφία phph, είναι ασθενές οξύ. Αυτή η ήπια όξινη ένωση είναι ένα λευκό έως κίτρινο κρυσταλλικό στερεό. Διαλύεται εύκολα σε αλκοόλες και είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό. Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένα μεγάλο οργανικό μόριο με τον χημικό τύπο του C₂₀Η₁₄Ο₄.

Ο ιονισμός συμβαίνει όταν ένα μόριο κερδίζει ή χάνει ηλεκτρόνια, και αυτό δίνει στο μόριο αρνητικό ή θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα ιονισμένα μόρια προσελκύουν άλλα μόρια με το αντίθετο φορτίο και απωθούν εκείνα με το ίδιο φορτίο.

Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ασθενές οξύ και είναι άχρωμο σε διάλυμα, αν και το ιόν της είναι ροζ. Εάν ιόντα υδρογόνου (Η⁺, όπως βρέθηκε σε ένα οξύ) προστέθηκαν στο ροζ διάλυμα, η ισορροπία θα αλλάξει και το διάλυμα θα ήταν

Ο δείκτης φαινολφθαλεΐνης έχει δύο διαφορετικές δομές με βάση το αν βρίσκεται σε διάλυμα αλκαλίου (ροζ) ή οξέος (άχρωμο). Και οι δύο δομές απορροφούν φως στην υπεριώδη περιοχή, μια περιοχή που δεν είναι προσβάσιμη για το ανθρώπινο μάτι. Ωστόσο, η ροζ μορφή απορροφάται επίσης στο φάσμα του ορατού φωτός.

Ο λόγος για την απορρόφηση του ορατού φωτός είναι η δομή της ροζ μορφής του δείκτη φαινολφθαλεΐνης. Λόγω του ιονισμού, τα ηλεκτρόνια στο μόριο είναι πιο μετατοπισμένα σε σχέση με την άχρωμη μορφή. Εν συντομία, η μετεγκατάσταση είναι όταν τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο δεν συνδέονται με ένα μόνο άτομο, και αντ 'αυτού κατανέμονται σε περισσότερα από ένα άτομα.

Η αύξηση της μετεγκατάστασης μετατοπίζει το ενεργειακό χάσμα μεταξύ μοριακών τροχιακών. Απαιτείται λιγότερη ενέργεια για ένα ηλεκτρόνιο για να κάνει το άλμα σε μεγαλύτερη τροχιά. Η απορρόφηση ενέργειας βρίσκεται στην πράσινη περιοχή, 553 νανόμετρα, του φάσματος φωτός.

Το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται μια ροζ απόχρωση στο διάλυμα. Όσο ισχυρότερη είναι η αλκαλική λύση, τόσο περισσότερο αλλάζει ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης και όσο πιο σκούρα θα είναι η ροζ απόχρωση.

Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 έως 14, με pH 7 να είναι ουδέτερο. Μια ουσία κάτω του pH 7 θεωρείται όξινη. πάνω από το pH 7 θεωρείται βασικό.

Η φαινολοφθαλεΐνη είναι φυσικά άχρωμη αλλά γίνεται ροζ σε αλκαλικά διαλύματα. Η ένωση παραμένει άχρωμη σε όλο το εύρος των επιπέδων όξινου pH αλλά αρχίζει να γίνεται ροζ σε επίπεδο pH 8.2 και συνεχίζει σε φωτεινό ματζέντα σε pH 10 και πάνω.

Το 1871, ο Γερμανός χημικός Adolf von Baeyer ανακάλυψε τη φαινολφθαλεΐνη με σύντηξη της φαινόλης και του φθαλικού ανυδρίτη παρουσία θειικού οξέος ή χλωριούχου ψευδαργύρου, η διαδικασία παρασκευής χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα.

Στο εργαστήριο χημείας, η φαινολοφθαλεΐνη χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σε όξινη βάση τιτλοδοτήσεις. Ένα διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης προστίθεται προσεκτικά σε μια άγνωστη συγκέντρωση. Ο δείκτης φαινολφθαλεΐνης προστίθεται στην άγνωστη συγκέντρωση. Όταν το διάλυμα μετατρέπεται από άχρωμο σε ροζ (ή το αντίστροφο), το ογκομετρική ανάλυση ή έχει επιτευχθεί σημείο εξουδετέρωσης και μπορεί να υπολογιστεί η άγνωστη συγκέντρωση.

Στο παρελθόν, η φαινολοφθαλεΐνη έχει χρησιμοποιηθεί ως καθαρτικό. Ήταν συστατικό του Ex-Lax για την εξωχρηματιστηριακή ανακούφιση της δυσκοιλιότητας. Ωστόσο, απαγορεύτηκε η χρήση του στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1999 αφού η έρευνα το έδειξε ως πιθανό καρκινογόνο (παράγοντας που προκαλεί καρκίνο).