De ce fenolftaleina își schimbă culoarea?

Indicatorul fenolftaleinei permite chimiștilor să identifice vizual dacă o substanță este un acid sau o bază. Schimbarea culorii în fenolftaleină este un rezultat al ionizării și acest lucru modifică forma moleculelor de fenolftaleină.

Fenolftaleina (pronunțată fee-nawl-thal-een), adesea prescurtată în phph, este o acid slab. Acest compus ușor acid este un solid cristalin de culoare albă până la galbenă. Se dizolvă ușor în alcooli și este ușor solubil în apă. Fenolftaleina este o moleculă organică mare cu formula chimică a lui C.₂₀H₁₄O₄.

Ionizarea are loc atunci când o moleculă câștigă sau pierde electroni, iar aceasta conferă moleculei o sarcină electrică negativă sau pozitivă. Moleculele ionizate atrag alte molecule cu sarcina opusă și le resping pe cele cu aceeași sarcină.

Fenolftaleina este un acid slab și este incoloră în soluție, deși ionul său este roz. Dacă ionii de hidrogen (H⁺, așa cum se găsește într-un acid) au fost adăugate la soluția roz, echilibrul s-ar schimba, iar soluția ar fi

Indicatorul fenolftaleinei are două structuri diferite, în funcție de faptul că se află într-o soluție alcalină (roz) sau acidă (incoloră). Ambele structuri absorb lumina în regiunea ultravioletă, o regiune care nu este accesibilă pentru ochiul uman. Cu toate acestea, forma roz se absoarbe și în spectrul luminii vizibile.

Motivul absorbției luminii vizibile este structura formei roz a indicatorului de fenolftaleină. Datorită ionizării, electronii din moleculă sunt mai delocalizați decât în ​​forma incoloră. Pe scurt, delocalizarea este atunci când electronii dintr-o moleculă nu sunt asociați cu un singur atom și, în schimb, sunt răspândiți pe mai mult de un atom.

O creștere a delocalizării schimbă decalajul de energie dintre orbitalii moleculari. Este nevoie de mai puțină energie pentru ca un electron să facă saltul într-un orbital superior. Absorbția energiei se află în regiunea verde, 553 nanometri, din spectrul luminii.

Ochiul uman percepe o nuanță roz în soluție. Cu cât soluția alcalină este mai puternică, cu atât indicatorul fenolftaleinei se schimbă mai mult și cu atât nuanța roz va fi mai închisă.

Scara pH-ului variază de la 0 la 14, un pH de 7 fiind neutru. O substanță sub pH 7 este considerată acidă; peste pH 7 este considerat de bază.

Fenolftaleina este natural incoloră, dar devine roz în soluții alcaline. Compusul rămâne incolor pe toată gama nivelurilor de pH acid, dar începe să devină roz la un nivel de pH de 8.2 și continuă până la un magenta strălucitor la pH 10 și peste.

În 1871, chimistul german Adolf von Baeyer a descoperit fenolftaleina prin fuzionarea fenolului și ftalicului anhidridă în prezența acidului sulfuric sau a clorurii de zinc, procesul de fabricație folosit și astăzi.

În laboratorul de chimie, fenolftaleina este utilizată în cea mai mare parte în acid-bază titrări. O soluție de concentrație cunoscută este adăugată cu atenție într-una dintre concentrațiile necunoscute. Indicatorul fenolftaleinei este adăugat în concentrația necunoscută. Când soluția se transformă de la incolor în roz (sau invers), titrare sau a fost atins punctul de neutralizare și se poate calcula concentrația necunoscută.

În trecut, fenolftaleina a fost utilizată ca laxativ. A fost un component al Ex-Lax pentru ameliorarea fără prescripție medicală a constipației. Cu toate acestea, a fost interzisă utilizarea în Statele Unite în 1999, după ce cercetările au arătat că este un posibil cancerigen (agent cauzator de cancer).