Zakaj fenolftalein spremeni barvo?

Kazalnik fenolftaleina kemikom omogoča, da vizualno prepoznajo, ali je snov kislina ali baza. Sprememba barve fenolftaleina je posledica ionizacije, kar spremeni obliko molekul fenolftaleina.

Fenolftalein (izgovarja se honorar-nawl-thal-een), pogosto okrajšan za phph, je šibka kislina. Ta rahlo kisla spojina je bela do rumena kristalinična trdna snov. Zlahka se raztopi v alkoholih in je v vodi rahlo topen. Fenolftalein je velika organska molekula s kemično formulo C₂₀H₁₄O₄.

Ionizacija se zgodi, ko molekula pridobi ali izgubi elektrone, kar molekuli daje negativni ali pozitivni električni naboj. Ionizirane molekule privlačijo druge molekule z nasprotnim nabojem in odbijajo tiste z enakim nabojem.

Fenolftalein je šibka kislina in je brezbarven v raztopini, čeprav je njegov ion roza. Če vodikovi ioni (H⁺, kot ga najdemo v kislini), smo dodali rožnati raztopini, ravnovesje bi se spremenilo in raztopina bi bila brezbarven. Dodajanje hidroksidnih ionov (OH

Kazalnik fenolftaleina ima dve različni strukturi glede na to, ali je v alkalni (roza) ali kisli (brezbarvni) raztopini. Obe strukturi absorbirata svetlobo v ultravijolični regiji, ki za človeško oko ni dostopna. Vendar pa roza oblika absorbira tudi v spektru vidne svetlobe.

Razlog za absorpcijo vidne svetlobe je struktura rožnate oblike indikatorja fenolftaleina. Zaradi ionizacije so elektroni v molekuli bolj delokalizirani kot v brezbarvni obliki. Na kratko, delokalizacija je, ko elektroni v molekuli niso povezani z enim atomom in so razpršeni na več kot en atom.

Povečanje delokalizacije premakne energetsko vrzel med molekularnimi orbitalami. Za skok v višjo orbitalo potrebuje manj energije elektron. Absorpcija energije je v zelenem območju, 553 nanometrov, svetlobnega spektra.

Človeško oko v raztopini zazna roza odtenek. Močnejša kot je alkalna raztopina, bolj se spreminja indikator fenolftaleina in temnejši bo roza odtenek.

Lestvica pH se giblje od 0 do 14, pri čemer je pH 7 nevtralen. Snov pod pH 7 se šteje za kislo; nad pH 7 se šteje za osnovno.

Fenolftalein je naravno brezbarven, vendar v alkalnih raztopinah postane roza. Spojina ostane brezbarvna v celotnem območju kislih ravni pH, vendar začne pri pH vrednosti rožnati 8.2 in nadaljuje do svetlo magenta pri pH 10 in več.

Leta 1871 je nemški kemik Adolf von Baeyer odkril fenolftalein z zlitjem fenola in ftalne kisline. anhidrid v prisotnosti žveplove kisline ali cinkovega klorida, se postopek izdelave uporablja še danes.

V kemijskem laboratoriju se fenolftalein večinoma uporablja v kislinsko-bazni obliki titracije. Raztopino znane koncentracije previdno dodamo v raztopino neznane koncentracije. Kazalnik fenolftaleina dodamo v neznano koncentracijo. Ko se raztopina iz brezbarvne spremeni v rožnato (ali obratno), titracija ali nevtralizacijska točka dosežena in se lahko izračuna neznana koncentracija.

V preteklosti so fenolftalein uporabljali kot odvajalo. Bil je sestavni del Ex-Laxa za lajšanje zaprtja brez recepta. Vendar pa je bila v ZDA leta 1999 prepovedana za uporabo, potem ko so raziskave pokazale, da je možna rakotvorna snov (povzročitelj raka).