ตัวชี้วัดฐานกรดทั่วไป

ตัวบ่งชี้กรดและเบสใช้ในเคมีเพื่อกำหนด pH ของสาร โดยจะเปลี่ยนเป็นสีต่างๆ ขึ้นอยู่กับว่าถูกเติมลงในกรด เบส หรือสารที่เป็นกลาง ตัวชี้วัดส่วนใหญ่เป็นตัวของมันเอง กรดอ่อน และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

ช่วง pH ทำงานระหว่าง 0 ถึง 14 โดยที่ 7 เป็นค่ากลาง ค่า pH ที่สูงกว่า 7 หมายถึงเบส และค่าที่ต่ำกว่า 7 หมายถึงกรด มาตราส่วน pH เป็นแบบลอการิทึม และด้วยตัวเลขแต่ละตัวที่เปลี่ยนไปบนมาตราส่วน จะมีการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรดของความเป็นด่าง (พื้นฐาน) ถึงสิบเท่า

ตัวบ่งชี้ที่เป็นกรดและเบสมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของ pH หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ ไฮโดรเจนไอออน, H⁺, ในสารละลาย

ตัวบ่งชี้ที่เป็นกรดและเบสส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ที่มีพันธะคาร์บอนกับคาร์บอนสลับกันแบบคู่และเดี่ยว ในสารละลายพื้นฐาน ตัวบ่งชี้กรดและเบสจะกลายเป็นไอออนโดยการสูญเสียไฮโดรเจนไอออนจากองค์ประกอบทางเคมี โดยปกติแล้วจะมาจากกลุ่ม OH สิ่งนี้จะเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลทำให้ตัวบ่งชี้ดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นต่างกันและเปลี่ยนสี

ตัวบ่งชี้หลายประเภททำงานตลอดระดับ pH สิ่งสำคัญคือต้องเลือกสิ่งที่อยู่ในช่วง pH ภายใต้การพิจารณา ตัวบ่งชี้ทั่วไปหลายตัวแสดงไว้ด้านล่าง

ตัวบ่งชี้กรดและเบสทั่วไปคือกระดาษลิตมัสที่สร้างขึ้นโดยการบำบัดกระดาษกรองด้วยสีย้อมที่ได้จากไลเคน สารละลายที่ใช้กับกระดาษลิตมัสจะทำให้สารสีน้ำเงินเป็นสีเดียวกันหรือเปลี่ยน

สารสีน้ำเงินสีแดงเป็นกรดไดโปรติกที่อ่อนแอ มันสามารถบริจาคไฮโดรเจนสองอะตอม ต่ำกว่า pH 4.5 กระดาษลิตมัสสีแดงยังคงเป็นสีแดง แต่จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินในฐาน เหนือ pH 8.3 กระดาษลิตมัสสีน้ำเงินยังคงเป็นสีน้ำเงิน แต่เปลี่ยนเป็นสีแดงในสภาพกรด

ตัวบ่งชี้สารสีน้ำเงินไม่สามารถกำหนดค่า pH ได้เฉพาะกับ แยกความแตกต่างระหว่างกรดและเบส. กระดาษลิตมัสเป็นกลางเป็นสีม่วง

ตัวบ่งชี้ฟีนอฟทาลีนเป็นกรดอ่อนที่มีโครงสร้างต่างกันสองแบบขึ้นอยู่กับว่าอยู่ในสารละลายด่าง (สีชมพู) หรือกรด (ไม่มีสี) สารละลายอัลคาไลดูดซับแสงในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ และดวงตาของมนุษย์จะรับรู้ถึงการเปลี่ยนสีเป็นสีชมพูที่ระดับ pH 8.2 และยังคงเป็นสีม่วงแดงสว่างต่อเนื่องที่ pH 10 ขึ้นไป

โดยทั่วไปจะใช้ฟีนอฟทาลีนเป็นตัวบ่งชี้ในการทดลองการไทเทรตกรด-เบสในห้องปฏิบัติการเคมี สารละลายของความเข้มข้นที่ทราบจะถูกเพิ่มอย่างระมัดระวังในความเข้มข้นที่ไม่รู้จักตัวใดตัวหนึ่งและตัวบ่งชี้ฟีนอฟทาลีน เมื่อสารละลายเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู (หรือกลับกัน) ค่า การไทเทรต หรือถึงจุดวางตัวเป็นกลางแล้ว และอาจคำนวณความเข้มข้นที่ไม่ทราบได้

โบรโมไทมอลบลู ซึ่งเป็นกรดอ่อนๆ มักใช้เป็นตัวบ่งชี้สำหรับสารละลายที่ค่อนข้างเป็นกลาง—กรดและเบสที่อ่อน ช่วง pH อยู่ระหว่าง 6 ถึง 7.6 สารละลายจะปรากฏเป็นสีเหลืองจนถึง pH 6 ในสารละลายที่เป็นกลาง จะเป็นสีเขียว และจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินในสารละลายพื้นฐานที่สูงกว่า pH 7.6

ในห้องปฏิบัติการ มักใช้โบรโมไทมอลบลูเป็น คราบสไลด์ชีวภาพสำหรับทดสอบการสังเคราะห์ด้วยแสงและสามารถใช้ทดสอบค่า pH ของสระว่ายน้ำได้

ในฐานะที่เป็นตัวบ่งชี้ความเป็นกรดและเบส เมทิลเรดจะเปลี่ยนเป็นสีแดงในสารละลายที่เป็นกรดที่ pH 4.4 และต่ำกว่า และเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อถึง pH 6.2 ระหว่างจุดสิ้นสุดของสีเหล่านี้ ในช่วง pH 4.4 ถึง 6.2 สีจะเป็นสีส้ม

เมทิลเรดอาจใช้เป็นตัวบ่งชี้ความเป็นกรดและเบสในห้องปฏิบัติการ และใช้เป็นสีย้อมเอโซ ซึ่งเป็นกลุ่มสังเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุด สีย้อม ที่ใช้กันทั่วไปในการรักษาสิ่งทอ

ตัวบ่งชี้สากลคือสารละลายที่มีส่วนผสมของตัวบ่งชี้ ซึ่งมักจะเป็นฟีนอลฟทาลีน เมทิลเรด และโบรโมไทมอลบลู การระบุค่า pH โดยประมาณได้มาจากการเพิ่มตัวบ่งชี้สากลหลายหยดลงในสารละลาย

สีแดงหมายถึงกรดแก่ ซึ่งอยู่ในช่วง pH 1 ถึง 4 ในขณะที่กรดอ่อนจะมีเฉดสีส้ม ในสารละลายที่เป็นกลาง สีจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง-เขียว สีม่วงหมายถึงเบสที่แข็งแรง โดยมีค่า pH สูงกว่า 11 ในขณะที่เบสที่อ่อนแอจะแสดงโทนสีน้ำเงิน