Fenolftaleiini indikaator võimaldab keemikutel visuaalselt tuvastada, kas aine on hape või alus. Fenolftaleiini värvimuutus tuleneb ioniseerimisest ja see muudab fenolftaleiini molekulide kuju.
Mis on fenolftaleiin?
Fenolftaleiin (hääldatakse fee-nawl-thal-een), sageli lühendatult phph, on nõrk hape. See kergelt happeline ühend on valge kuni kollane kristalne tahke aine. See lahustub kergesti alkoholides ja lahustub vees kergelt. Fenolftaleiin on suur orgaaniline molekul, mille keemiline valem on C20H14O4.
Ionisatsioon ja fenolftaleiini näitaja
Ionisatsioon toimub siis, kui molekul saab või kaotab elektrone ja see annab molekulile negatiivse või positiivse elektrilaengu. Ioniseeritud molekulid meelitavad teisi molekule vastupidise laenguga ja tõrjuvad sama laenguga molekule.
Fenolftaleiin on nõrk hape ja on lahuses värvitu, kuigi selle ioon on roosa. Kui vesinikioonid (H+, nagu leidub happes) lisati roosale lahusele, tasakaal muutus ja lahus oleks värvitu. Hüdroksiidioonide (OH-(nagu leitakse alustes) muudab fenolftaleiini oma iooniks ja muudab lahuse roosa.
Fenolftaleiini struktuur
Fenolftaleiini indikaatoril on kaks erinevat struktuuri, sõltuvalt sellest, kas see on leeliselises (roosa) või happelises (värvusetu) lahuses. Mõlemad struktuurid neelavad valgust ultraviolettpiirkonnas - piirkonnas, kuhu inimsilm ei pääse. Kuid roosa vorm neeldub ka nähtava valguse spektris.
Nähtava valguse neeldumise põhjuseks on fenolftaleiini indikaatori roosa vorm. Ionisatsiooni tõttu on molekulis olevad elektronid rohkem delokaliseerunud kui värvitu kujul. Lühidalt öeldes on delokalisatsioon see, kui molekulis olevad elektronid ei ole seotud ühe aatomiga ja on selle asemel levinud üle ühe aatomi.
Delokaliseerumise suurenemine nihutab molekulaarsete orbitaalide vahelist energiapilu. Elektroni jaoks on vaja vähem energiat, et hüpata kõrgemale orbitaalile. Energia neeldumine on valgusspektris rohelises piirkonnas, 553 nanomeetrit.
Inimsilm tajub lahuses roosat tooni. Mida tugevam on leeliseline lahus, seda rohkem muutub fenolftaleiini indikaator ja seda tumedam on roosa toon.
Fenolftaleiini pH vahemik
PH skaala ulatub 0 kuni 14, kusjuures pH 7 on neutraalne. Aine alla pH 7 peetakse happeliseks; üle pH 7 peetakse aluseliseks.
Fenolftaleiin on looduslikult värvitu, kuid leeliselistes lahustes muutub roosaks. Ühend jääb kogu happelise pH taseme ulatuses värvituks, kuid pH taseme juures hakkab see muutuma roosaks 8.2 ja jätkub helepunase värvuseni pH 10 ja kõrgemal.
Fenolftaleiini avastamine, tootmine ja kasutamine
1871. aastal avastas saksa keemik Adolf von Baeyer fenooli ja ftaali sulatamise teel fenolftaleiini anhüdriid väävelhappe või tsinkkloriidi manulusel, kasutatakse tootmisprotsessi tänapäevalgi.
Keemialaboris kasutatakse fenoolftaleiini enamasti happe-aluses tiitrimine. Teadaoleva kontsentratsiooniga lahus lisatakse ettevaatlikult kontsentratsioonini. Fenolftaleiini indikaator lisatakse tundmatule kontsentratsioonile. Kui lahus muutub värvusetust roosaks (või vastupidi), tiitrimine või neutraliseerimispunkt on saavutatud ja võib arvutada tundmatu kontsentratsiooni.
Varem on fenolftaleiini kasutatud lahtistina. See oli Ex-Laxi koostisosa kõhukinnisuse käsimüügi leevendamiseks. Kuid Ameerika Ühendriikides keelati selle kasutamine 1999. aastal pärast seda, kui uuringud näitasid seda kui võimalikku kantserogeeni (vähki põhjustavat ainet).