Індикатор фенолфталеїну дозволяє хімікам візуально визначити, є речовина кислотою чи основою. Зміна кольору фенолфталеїну є результатом іонізації, і це змінює форму молекул фенолфталеїну.
Що таке фенолфталеїн?
Фенолфталеїн (вимовляється назовно-тал-тал-ен), часто скорочений до phph, є слабка кислота. Ця слабокисла сполука являє собою біле до жовтого кристалічного твердого речовини. Він легко розчиняється в спиртах і слабо розчиняється у воді. Фенолфталеїн - велика органічна молекула з хімічною формулою С20H14О4.
Іонізація та індикатор фенолфталеїну
Іонізація відбувається, коли молекула отримує або втрачає електрони, і це дає молекулі негативний або позитивний електричний заряд. Іонізовані молекули залучають інші молекули з протилежним зарядом і відштовхують ті, що мають такий самий заряд.
Фенолфталеїн є слабкою кислотою і безбарвний у розчині, хоча його іон є рожевим. Якщо іони водню (H+, як виявлено у кислоті), додавали до рожевого розчину, рівновага змінювалася, і розчин мав би бути безбарвний
Будова фенолфталеїну
Індикатор фенолфталеїну має дві різні структури залежно від того, знаходиться він у розчині лугу (рожевий) або кислоти (безбарвний). Обидві структури поглинають світло в ультрафіолетовій області, області, недоступній для людського ока. Однак рожева форма також поглинає спектр видимого світла.
Причиною поглинання видимого світла є структура рожевої форми індикатора фенолфталеїну. Завдяки іонізації електрони в молекулі більше ділокалізуються, ніж у безбарвній формі. Коротше кажучи, делокалізація - це коли електрони в молекулі не пов’язані з одним атомом, а натомість розподілені по кільком атомам.
Збільшення делокалізації зміщує енергетичний зазор між молекулярними орбіталями. Менше енергії потрібно електрону, щоб здійснити стрибок на вищу орбіталь. Поглинання енергії відбувається в зеленій області, 553 нанометрів, світлового спектру.
Людське око сприймає рожевий відтінок у розчині. Чим сильніше лужний розчин, тим більше змінюється показник фенолфталеїну і темнішим буде рожевий відтінок.
Діапазон рН фенолфталеїну
Шкала рН становить від 0 до 14, при рН 7 є нейтральною. Речовина нижче рН 7 вважається кислою; вище рН 7 вважається основним.
Фенолфталеїн від природи безбарвний, але набуває рожевого кольору в лужних розчинах. З'єднання залишається безбарвним протягом усього діапазону кислого рівня рН, але починає рожевіти при рівні рН 8.2 і продовжує яскраво-пурпуровий при рН 10 і вище.
Відкриття, виробництво та використання фенолфталеїну
У 1871 р. Німецький хімік Адольф фон Байєр відкрив фенолфталеїн шляхом злиття фенолу та фталевого ангідриду у присутності сірчаної кислоти або хлориду цинку, процес виготовлення застосовується і сьогодні.
У хімічній лабораторії фенолфталеїн в основному використовується в кислотно-лужній основі титрування. Розчин відомої концентрації обережно додають у розчин невідомої концентрації. Показник фенолфталеїну додають у невідому концентрацію. Коли розчин переходить з безбарвного в рожевий (або навпаки), титрування або досягнуто точки нейтралізації, і невідома концентрація може бути розрахована.
У минулому фенолфталеїн використовували як проносне. Він входив до складу Ex-Lax для безрецептурного полегшення запору. Однак його заборонили використовувати в США в 1999 році після того, як дослідження показали, що це можливий канцероген (збудник раку).