Gemeenschappelijke zuur-base-indicatoren

Zuur- en base-indicatoren worden in de chemie gebruikt om de pH van een stof te bepalen. Ze veranderen in verschillende kleuren, afhankelijk van of ze worden toegevoegd aan een zuur, een base of een neutrale stof. De meeste indicatoren zijn zelf zwakke zuren en reageren op veranderingen in de waterstofionenconcentratie.

Het pH-bereik ligt tussen 0 en 14 waarbij 7 neutraal is. Een pH hoger dan 7 duidt op een base, en een pH lager dan 7 duidt op een zuur. De pH-schaal is logaritmisch en bij elke individuele verandering van het getal op de schaal is er een tienvoudige verandering in de zuurgraad van de alkaliteit (basiciteit).

Zuur- en base-indicatoren zijn gevoelig voor de verandering van pH, of, meer specifiek, voor de verandering in de concentratie van waterstofionen, H⁺, in oplossing.

De meeste zuur- en base-indicatoren zijn grote organische moleculen die afwisselend dubbele en enkele koolstof-koolstofbindingen bevatten. In basische oplossingen worden de zuur- en base-indicatoren ionen door waterstofionen te verliezen uit hun chemische samenstelling, meestal van een OH-groep. Hierdoor verandert de structuur van het molecuul, waardoor indicatoren licht van verschillende golflengten absorberen en van kleur veranderen.

Veel soorten indicatoren werken op de hele pH-schaal. Het is belangrijk om er een te kiezen die binnen het betreffende pH-bereik valt. Hieronder worden een aantal veelvoorkomende indicatoren gegeven.

Een veel voorkomende zuur- en base-indicator is lakmoespapier dat is gemaakt door filterpapier te behandelen met een kleurstof die is verkregen uit korstmossen. Een oplossing die op lakmoespapier wordt aangebracht, houdt de lakmoes dezelfde kleur of verandert deze.

Rode lakmoes is een zwak diprotisch zuur; het kan twee waterstofatomen doneren. Onder pH 4,5 blijft een rood lakmoespapier rood, maar wordt blauw in een basis. Boven pH 8,3 blijft een blauw lakmoespapier blauw maar wordt rood in een zuur.

De lakmoesindicator kan geen pH-waarde bepalen, alleen om onderscheid maken tussen zuren en basen. Neutraal lakmoespapier is paars.

De fenolftaleïne-indicator is een zwak zuur dat twee verschillende structuren heeft, afhankelijk van of het zich in een alkalische (roze) of zure (kleurloze) oplossing bevindt. De alkalische oplossing absorbeert licht in het zichtbare lichtspectrum en het menselijk oog neemt een kleurverandering waar naar roze bij een pH-waarde van 8,2 en blijft helder magenta bij een pH van 10 en hoger.

Fenolftaleïne wordt vaak gebruikt als indicator in zuur-base titratie-experimenten in het chemisch laboratorium. Een oplossing met een bekende concentratie wordt voorzichtig toegevoegd aan een oplossing met een onbekende concentratie en de fenolftaleïne-indicator. Wanneer de oplossing van kleurloos naar roze verandert (of omgekeerd), titratie of neutralisatiepunt is bereikt, en de onbekende concentratie kan worden berekend.

Broomthymolblauw, een zwak zuur, wordt meestal gebruikt als indicator voor oplossingen die relatief neutraal zijn — zwakke zuren en basen. Het pH-bereik ligt tussen 6 en 7,6. De oplossing lijkt geel tot pH 6, in een neutrale oplossing is deze groen en wordt blauw in basische oplossingen boven pH 7,6.

In het laboratorium wordt broomthymolblauw vaak gebruikt als a biologische dia vlek, voor het testen van fotosynthese en kan worden gebruikt om de pH van zwembaden te testen.

Als zuur- en base-indicator wordt methylrood rood in zure oplossingen bij pH 4,4 en lager en wordt geel wanneer pH 6,2 is bereikt. Tussen deze kleureindpunten, in het pH-bereik van 4,4 tot 6,2, is de kleur oranje.

Methylrood kan worden gebruikt als zuur- en base-indicator in het laboratorium en als azokleurstof, de grootste groep synthetische kleurstoffen, vaak gebruikt om textiel te behandelen.

Een universele indicator is een oplossing die een mengsel van indicatoren bevat, vaak fenolftaleïne, methylrood en broomthymolblauw. Identificatie van een geschatte pH wordt verkregen door meerdere druppels van een universele indicator aan een oplossing toe te voegen.

Rood geeft een sterk zuur aan, in het bereik van pH 1 tot 4, terwijl een zwak zuur een oranje tint heeft. In een neutrale oplossing wordt de kleur geelgroen. Paars duidt op een sterke base, boven pH 11, terwijl zwakke basen een blauwachtige tint vertonen.