Индикатор фенолфталеина позволяет химикам визуально определить, является ли вещество кислотой или основанием. Изменение цвета фенолфталеина является результатом ионизации, и это изменяет форму молекул фенолфталеина.
Что такое фенолфталеин?
Фенолфталеин (произносится как фин-наул-тал-еен), часто сокращенно до фф, представляет собой слабая кислота. Это слабокислотное соединение представляет собой кристаллическое твердое вещество от белого до желтого цвета. Легко растворяется в спиртах и слабо растворяется в воде. Фенолфталеин - большая органическая молекула с химической формулой C20ЧАС14О4.
Ионизация и индикатор фенолфталеина
Ионизация происходит, когда молекула приобретает или теряет электроны, и это дает молекуле отрицательный или положительный электрический заряд. Ионизированные молекулы притягивают другие молекулы с противоположным зарядом и отталкивают молекулы с таким же зарядом.
Фенолфталеин представляет собой слабую кислоту и бесцветен в растворе, хотя его ион розового цвета. Если ионы водорода (H
+, как в кислоте) были добавлены к розовому раствору, равновесие изменится, и раствор станет бесцветный. Добавление гидроксид-ионов (OH-, как в основаниях) превратит фенолфталеин в его ион и превратит раствор розовый.Структура фенолфталеина
Индикатор фенолфталеина имеет две разные структуры в зависимости от того, находится ли он в растворе щелочи (розовый) или кислоты (бесцветный). Обе структуры поглощают свет в ультрафиолетовой области, недоступной для человеческого глаза. Однако розовая форма также поглощает в видимом спектре света.
Причиной поглощения видимого света является структура розовой формы индикатора фенолфталеина. Из-за ионизации электроны в молекуле более делокализованы, чем в бесцветной форме. Вкратце, делокализация - это когда электроны в молекуле не связаны с одним атомом, а вместо этого распространяются более чем на один атом.
Увеличение делокализации приводит к смещению энергетической щели между молекулярными орбиталями. Электрону требуется меньше энергии, чтобы совершить прыжок на более высокую орбиталь. Поглощение энергии находится в зеленой области, 553 нм, светового спектра.
Человеческий глаз воспринимает раствор розового оттенка. Чем сильнее щелочной раствор, тем сильнее меняется индикатор фенолфталеина и тем темнее будет розовый оттенок.
Диапазон pH фенолфталеина
Шкала pH изменяется от 0 до 14, при этом pH 7 является нейтральным. Вещество с pH ниже 7 считается кислым; pH выше 7 считается основным.
Фенолфталеин от природы бесцветен, но в щелочных растворах становится розовым. Соединение остается бесцветным во всем диапазоне кислых уровней pH, но начинает становиться розовым при уровне pH 8.2 и продолжает становиться ярко-пурпурным при pH 10 и выше.
Открытие, производство и использование фенолфталеина
В 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер открыл фенолфталеин путем слияния фенола и фталевой кислоты. ангидрид в присутствии серной кислоты или хлорида цинка, производственный процесс используется до сих пор.
В химической лаборатории фенолфталеин в основном используется в кислотно-основных титрования. Раствор известной концентрации осторожно добавляют к раствору неизвестной концентрации. Индикатор фенолфталеин добавлен до неизвестной концентрации. Когда раствор превращается из бесцветного в розовый (или наоборот), титрование или достигнута точка нейтрализации, и можно рассчитать неизвестную концентрацию.
В прошлом фенолфталеин использовался как слабительное. Он входил в состав Ex-Lax для безрецептурного средства от запора. Однако в 1999 году его запретили использовать в Соединенных Штатах после того, как исследования показали, что он может быть канцерогеном (агент, вызывающий рак).