Fenolftaleino indikatorius leidžia chemikams vizualiai nustatyti, ar medžiaga yra rūgštis, ar bazė. Spalvos pokytis fenolftaleine yra jonizacijos rezultatas, ir tai keičia fenolftaleino molekulių formą.
Kas yra fenolftaleinas?
Fenolftaleinas (tariamas fee-nawl-thal-een), dažnai sutrumpintas phph, yra silpna rūgštis. Šis silpnai rūgštus junginys yra baltos arba geltonos spalvos kristalinė kieta medžiaga. Jis lengvai ištirpsta alkoholiuose ir šiek tiek tirpsta vandenyje. Fenolftaleinas yra didelė organinė molekulė, kurios cheminė formulė yra C20H14O4.
Jonizacija ir fenolftaleino rodiklis
Jonizacija įvyksta, kai molekulė įgyja ar praranda elektronus, ir tai suteikia molekulei neigiamą arba teigiamą elektros krūvį. Jonizuotos molekulės pritraukia kitas molekules su priešingu krūviu ir atstumia tas pačias krūvio molekules.
Fenolftaleinas yra silpna rūgštis ir yra bespalvis tirpalas, nors jo jonas yra rausvas. Jei vandenilio jonai (H+, kaip rasta rūgštyje) buvo pridedama prie rausvo tirpalo, pusiausvyra pasikeis ir tirpalas bus
Fenolftaleino struktūra
Fenolftaleino indikatorius turi dvi skirtingas struktūras, atsižvelgiant į tai, ar jis yra šarminiame (rausvame), ar rūgščiame (bespalvis) tirpale. Abi struktūros sugeria šviesą ultravioletiniame regione - regione, kuris nėra prieinamas žmogaus akiai. Tačiau rausva forma sugeria ir matomos šviesos spektrą.
Matomos šviesos absorbcijos priežastis yra rausvos formos fenolftaleino indikatoriaus struktūra. Dėl jonizacijos elektronai molekulėje yra labiau delokalizuoti nei bespalvės formos. Trumpai tariant, delokalizacija yra tada, kai molekulės elektronai nėra susieti su vienu atomu ir yra pasklidę daugiau nei viename atome.
Padidėjus delokalizacijai, pasislenka energijos tarpas tarp molekulinių orbitalių. Elektronui reikia mažiau energijos, kad jis galėtų šokti į aukštesnę orbitą. Energijos absorbcija yra žaliojoje srityje, 553 nanometrai, nuo šviesos spektro.
Žmogaus akis tirpale suvokia rausvą atspalvį. Kuo stipresnis yra šarminis tirpalas, tuo labiau keičiasi fenolftaleino indikatorius ir tamsesnis bus rausvas atspalvis.
Fenolftaleino pH diapazonas
PH skalė svyruoja nuo 0 iki 14, o pH 7 yra neutralus. Medžiaga, kurios pH yra mažesnis nei 7, laikoma rūgštine; virš pH 7 laikoma bazine.
Fenolftaleinas yra natūraliai bespalvis, tačiau šarminiuose tirpaluose jis tampa rausvas. Junginys išlieka bespalvis visame rūgštinio pH lygio diapazone, tačiau, kai pH lygis yra, jis pradeda rausvą 8.2 ir tęsiasi iki ryškiai rausvai raudonos spalvos, kai pH yra 10 ir didesnis.
Fenolftaleino atradimas, gamyba ir naudojimas
1871 m. Vokiečių chemikas Adolfas von Baeyeris atrado fenolftaleiną, sulydydamas fenolį ir ftalį. anhidrido, esant sieros rūgščiai ar cinko chloridui, gamybos procesas vis dar naudojamas.
Chemijos laboratorijoje fenolftaleinas dažniausiai naudojamas rūgščių-šarmų pagrindu titravimas. Žinomos koncentracijos tirpalas atsargiai įpilamas į nežinomos koncentracijos tirpalą. Į nežinomą koncentraciją pridedamas fenolftaleino rodiklis. Kai tirpalas iš bespalvio virsta rausvu (arba atvirkščiai), titravimas pasiektas neutralizavimo taškas ir gali būti apskaičiuota nežinoma koncentracija.
Anksčiau fenolftaleinas buvo vartojamas kaip vidurius laisvinantis vaistas. Tai buvo „Ex-Lax“ sudedamoji dalis be recepto užkietėjusiam vidurių užkietėjimui. Tačiau 1999 m. JAV buvo uždrausta naudoti, kai tyrimai parodė, kad tai yra galimas kancerogenas (vėžį sukeliantis agentas).