Come la fenolftaleina cambia colore. Fenolftaleina: un indicatore collaudato nel tempo

Le sostanze che cambiano colore quando cambia la reazione dell'ambiente sono indicatori - molto spesso composti organici complessi - acidi deboli o basi deboli. Schematicamente, la composizione degli indicatori può essere espressa dalle formule HInd o IndOH, dove Ind è un anione organico complesso o un catione indicatore.

In pratica gli indicatori vengono utilizzati da molto tempo, ma il primo tentativo di spiegare la loro azione fu fatto nel 1894 da Ostwald, che creò la cosiddetta teoria ionica. Secondo questa teoria, le molecole indicatrici non dissociate e i suoi ioni Ind hanno colori diversi in soluzione e il colore della soluzione cambia a seconda della posizione di equilibrio di dissociazione dell'indicatore. Ad esempio, la fenolftaleina (un indicatore di acidità) ha molecole incolori e anioni cremisi; metilarancio (indicatore principale) – molecole gialle e cationi rossi.

fenolftaleina metilarancio

HIndH + + Ind – IndOH
Ind + + OH –

incolore Malinov giallo rosso

Un cambiamento secondo il principio di Le Chatelier porta ad uno spostamento dell'equilibrio a destra oa sinistra.

Secondo la teoria del cromoforo (Hanch), apparsa in seguito, il cambiamento di colore degli indicatori è associato a un riarrangiamento reversibile degli atomi nella molecola di un composto organico. Questo riarrangiamento reversibile è chiamato tautomerismo in chimica organica. Se, a seguito di un cambiamento tautomerico nella struttura, nella molecola di un composto organico compaiono gruppi speciali chiamati cromofori, la sostanza organica acquisisce colore. I cromofori sono gruppi di atomi che contengono uno o più legami multipli che provocano l'assorbimento selettivo delle vibrazioni elettromagnetiche nella regione UV. Gruppi di atomi e legami, come −N=N−, =C=S, −N=O, strutture chinoidi, ecc., possono agire come gruppi cromofori.

Quando una trasformazione tautomerica porta ad un cambiamento nella struttura del cromoforo, il colore cambia; se, dopo il riarrangiamento, la molecola non contiene più un cromoforo, il colore scomparirà.

Le idee moderne si basano sulla teoria ionico-cromoforica, secondo la quale il cambiamento nel colore degli indicatori è causato dal passaggio dalla forma ionica a quella molecolare e viceversa, accompagnato da un cambiamento nella struttura degli indicatori. Pertanto, lo stesso indicatore può esistere in due forme con strutture molecolari diverse, e queste forme possono trasformarsi l'una nell'altra e tra loro in soluzione si stabilisce un equilibrio.

Ad esempio, possiamo considerare i cambiamenti strutturali nelle molecole dei tipici indicatori acido-base: fenolftaleina e metilarancio sotto l'influenza di soluzioni di alcali e acidi (a diversi valori di pH).

La reazione, a seguito della quale, a causa di un riarrangiamento tautomerico della struttura della molecola di fenolftaleina, appare in essa un gruppo cromoforo, che provoca la comparsa del colore, procede secondo la seguente equazione:

incolore incolore incolore

cremisi

Gli indicatori, come gli elettroliti deboli, hanno piccole costanti di dissociazione. Ad esempio la K d della fenolftaleina è 2∙10 -10 e nei mezzi neutri si trova prevalentemente sotto forma delle sue molecole a causa della bassissima concentrazione di ioni, motivo per cui rimane incolore. Quando si aggiungono gli alcali, gli ioni H + della fenolftaleina si legano, "si uniscono" con gli ioni OH - degli alcali, formando molecole d'acqua, e la posizione di equilibrio di dissociazione dell'indicatore si sposta a destra - verso un aumento della concentrazione di Ind – ioni. In un ambiente alcalino si forma un sale disodico, che ha una struttura chinoide, che provoca il colore dell'indicatore. Lo spostamento dell'equilibrio tra le forme tautomeriche avviene gradualmente. Pertanto il colore dell'indicatore non cambia immediatamente, ma passa da un colore misto al colore degli anioni. Quando un acido viene aggiunto alla stessa soluzione contemporaneamente alla neutralizzazione dell'alcali - con una concentrazione sufficiente di ioni H + - la posizione di equilibrio di dissociazione dell'indicatore si sposta a sinistra, verso la molarizzazione, e la soluzione scolorisce nuovamente.

Il colore dell'arancio metilico cambia in modo simile: le molecole neutre dell'arancio metile conferiscono alla soluzione un colore giallo che, a seguito della protonazione, diventa rosso, corrispondente alla struttura chinoide. Questa transizione si osserva nell'intervallo di pH 4,4–3,1:

giallo rosso

Pertanto, il colore degli indicatori dipende dal pH dell'ambiente. L'intensità del colore di tali indicatori è piuttosto elevata e chiaramente visibile anche con l'introduzione di una piccola quantità di indicatore che non può influenzare in modo significativo il pH della soluzione.

La soluzione contenente l'indicatore cambia continuamente colore al variare del pH. L'occhio umano, tuttavia, non è molto sensibile a tali cambiamenti. L'intervallo entro il quale si osserva un cambiamento nel colore dell'indicatore è determinato dai limiti fisiologici della percezione del colore da parte dell'occhio umano. Con una vista normale, l'occhio è in grado di distinguere la presenza di un colore nella sua miscela con un altro colore solo se esiste almeno una certa densità soglia del primo colore: un cambiamento nel colore dell'indicatore viene percepito solo nella zona dove c'è un eccesso di 5-10 volte di una forma rispetto all'altra. Prendendo HInd come esempio e caratterizzando lo stato di equilibrio

Posteriore
H + + Ind –

costante corrispondente

,

possiamo scrivere che l'indicatore esibisce il suo colore puramente acido, solitamente rilevato dall'osservatore, quando

,

e colorazione puramente alcalina a

Nell'intervallo definito da questi valori, appare un colore misto dell'indicatore.

Pertanto, l'occhio dell'osservatore distingue un cambiamento di colore solo quando la reazione del mezzo cambia nell'intervallo di circa 2 unità di pH. Ad esempio, per la fenolftaleina questo intervallo di pH va da 8,2 a 10,5: a pH = 8,2 l'occhio osserva l'inizio della comparsa di un colore rosa, che si intensifica sempre più fino a pH = 10,5, e a pH = 10,5 un'intensificazione del colore rosso non più avvertibile. Questo intervallo di valori di pH, in cui l'occhio distingue un cambiamento nel colore dell'indicatore, è chiamato intervallo di transizione del colore dell'indicatore. Per l'arancio metile, KD = 1,65·10 -4 e pK = 3,8. Ciò significa che a pH = 3,8 le forme neutra e dissociata sono in equilibrio in concentrazioni approssimativamente uguali.

L'intervallo di pH indicato di circa 2 unità per diversi indicatori non cade nella stessa regione della scala del pH, poiché la sua posizione dipende dal valore specifico della costante di dissociazione di ciascun indicatore: più forte è l'acido HInd, più acida è la transizione l'intervallo dell'indicatore è nella regione . Nella tabella 18 mostra gli intervalli di transizione ed i colori dei più comuni indicatori acido-base.

Per determinare con maggiore precisione il valore del pH delle soluzioni, utilizzare una miscela complessa di diversi indicatori applicati sulla carta da filtro (il cosiddetto “indicatore universale Colthoff”). Una striscia di carta indicatrice viene immersa nella soluzione di prova, posizionata su un substrato bianco e impermeabile e il colore della striscia viene rapidamente confrontato con una scala di pH di riferimento.

Tabella 18.

Intervalli di transizione e colorazione in diversi media

indicatori acido-base più comuni

Nome	Colore dell'indicatore in diversi ambienti
Fenolftaleina	incolore	cremisi 8.0 < pH < 9.8	cremisi
		Viola 5 < рН < 8
Metile arancia		arancia
		3.1< рН < 4.4
Metile Viola		Viola
Bromocresolo
Bromotimolo
Timolo		2,5 < pH < 7,9

Il lavoro di qualsiasi laboratorio prevede la conduzione di esperimenti di ricerca, analisi ed esperimenti, la cui attuazione richiede tutta una serie di componenti: attrezzature e strumenti di laboratorio, reagenti chimici, vetreria da laboratorio in vetro, porcellana, quarzo e altri materiali. In questo arsenale, i reagenti chimici occupano un posto chiave. L'accuratezza dei risultati del lavoro svolto dipende dalle loro proprietà, composizione e concentrazione. Esistono alcuni metodi per determinare molti parametri. Quindi, per rilevare l'acidità di una sostanza o di un ambiente, vengono utilizzati reagenti chimici speciali: indicatori.

Concetto e definizione

(farmaco - purgen, laxatolo) è un composto chimico complesso di origine organica, avente la forma di cristalli incolori, a volte con una debole sfumatura gialla, a forma di diamante, senza un gusto specifico, ma con un odore specifico. Si dissolve bene in etere etilico e alcool, ma male in acqua. Questa sostanza chimica è ottenuta dalla reazione tra fenolo (acido carbolico) e anidride ftalica in combinazione con acido solforico. Per la prima volta in condizioni sperimentali utilizzando attrezzature di laboratorio, strumenti e vetreria speciale da laboratorio, la fenolftaleina fu ottenuta dal famoso chimico, premio Nobel, Adolf von Bayer (Germania, 1871). Attualmente, questo reagente chimico è ampiamente utilizzato in chimica analitica, farmacologia e medicina.

Applicazione

- chimica. È difficile immaginare l'arsenale chimico di un laboratorio moderno senza una sostanza così complessa come la fenolftaleina. Ciò è dovuto alla sua capacità di cambiare il colore di una sostanza o di un ambiente a seconda della sua acidità. Grazie a questa proprietà, quando si lavora con reagenti chimici, viene determinato il loro livello di acidità e alcalinità. Pertanto, l'uso principale della fenolftaleina nella chimica pratica è come indicatore acido-base per gli acidi deboli:
- fortemente acido (arancione);
- leggermente acido e neutro (incolore);
- alcalino (rosa, lilla, viola);
- altamente alcalino (incolore).

Inoltre, come componente aggiuntivo, la fenolftaleina è inclusa in molti indicatori misti utilizzati per determinare il livello di acidità delle soluzioni tamponate e non tamponate. Ha trovato grande utilizzo anche in chimica analitica nel processo di titolazione di soluzioni acquose, nonché nell'analisi qualitativa di molti elementi chimici, ad esempio cadmio, zinco, piombo e magnesio, il cui colore cambia quando spruzzato;
- medicinale. Attualmente, la fenolftaleina, come molti decenni fa, viene utilizzata come lassativo per la stitichezza cronica. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato la presenza di agenti cancerogeni in questo preparato chimico. Per questo motivo il purgen è vietato come farmaco in molti paesi del mondo. E nei paesi in cui il suo utilizzo è ancora consentito, esistono una serie di restrizioni al suo utilizzo: utilizzare con estrema cautela in casi estremamente particolari. È severamente vietato durante la gravidanza, i bambini e gli anziani, nonché i pazienti con problemi al sistema urinario. Inoltre, è stato completamente ritirato dalla vendita al pubblico come farmaco.

Conservazione, precauzioni

La fenolftaleina appartiene alla seconda classe di sostanze chimiche pericolose, pertanto sono necessarie misure di sicurezza speciali durante lo stoccaggio e il trasporto. Considerando la proprietà di questa sostanza chimica di provocare reazioni cutanee, quando si lavora con essa è necessario utilizzare dispositivi di protezione, come guanti in nitrile o guanti da esplorazione, grembiuli, copriscarpe e maschere protettive.

Questo composto chimico deve essere conservato in appositi contenitori di vetro da laboratorio, e trasportato in appositi serbatoi di acciaio inox. La durata di conservazione sotto forma di sostanza secca è illimitata, in soluzione alcolica - non più di un mese.

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Fenolftaleinaè un composto organico - un indicatore di ambienti acidi e alcalini. Può essere utilizzato come colorante tecnico industriale. Fino a poco tempo fa era ampiamente utilizzato in farmacologia per le sue spiccate proprietà lassative e veniva venduto con il marchio “purgen”.

Produzione e proprietà chimiche della fenolftaleina

La sintesi della fenolftaleina avviene attraverso il processo congiunto di condensazione dell'anidride ftalica e del fenolo. La temperatura di reazione iniziale è di 100 - 110 gradi. Il catalizzatore del processo può essere acido solforico ad alta concentrazione o cloruro di zinco tecnico (cloruro di zinco). Fenolftaleina, riscaldato con acido solforico, consente la reazione inversa per produrre fenolo.

Aspetto e proprietà fisiche della fenolftaleina

La fenolftaleina ha una struttura cristallina visiva prevalentemente a forma di diamante. Si dissolve scarsamente in acqua e contiene sedimenti in eccesso. Solubile in etere etilico e alcool. Per indicare il mezzo, nella maggior parte dei casi si utilizza come soluzione alcolica. Il solido iniziale ha una densità media di 1,3 g per 1 cm3.

Applicazioni della fenolftaleina

Oggi l'uso principale della fenolftaleina è associato all'indicazione di un ambiente alcalino su prodotti specializzati, in particolare per scopi medici. Nell'industria e nella chimica analitica, il farmaco viene utilizzato per determinare l'acidità totale di alcoli e soluzioni alcoliche, analisi calorimetrica dei livelli di acidità e così via. La fenolftaleina viene solitamente utilizzata come colorante per piombo, magnesio, zinco e così via. In medicina, l'uso del farmaco è irrilevante, poiché è dovuto al forte effetto cumulativo e alla possibilità di danni al tessuto renale umano con l'uso a lungo termine. Inoltre, se somministrato per via orale, sono state osservate proprietà simili a quelle cancerogene. Tuttavia non si è verificato un completo abbandono del farmaco nella pratica medica, ma il suo utilizzo deve essere effettuato con grande cautela.

Preparazione della soluzione per indicazione

Soluzione di fenolftaleina Per la maggior parte delle superfici controllate viene preparato ad una concentrazione dell'1%. Per fare ciò, 1 grammo della sostanza cristallina iniziale viene sciolto in 100 ml di alcol etilico. La durata di conservazione della soluzione di lavoro è di un mese. Conservare la soluzione in frigorifero.

Modalità di utilizzo della soluzione di lavoro

1. Applicare 2-3 gocce di soluzione sulla superficie da testare.
2. Il tampone viene inumidito con la soluzione e la superficie da testare viene lubrificata.
3. Lo strumento da testare per la presenza di un ambiente alcalino viene immerso nella soluzione.
4. 2 - 3 gocce di soluzione vengono aggiunte in un ambiente liquido controllato.

La scelta del metodo di prova dipende dalle specifiche e dalle dimensioni dell'ambiente controllato.

Reazione della soluzione di lavoro agli ambienti acidi e alcalini

1. Ambiente fortemente acido. Colore indicatore: arancione.
2. Ambiente leggermente acido. Colore indicatore: incolore.
3. Ambiente neutro. Colore indicatore: incolore.
4. Ambiente alcalino. Colore indicatore: rosa.
5. Ambiente altamente alcalino. Colore indicatore: incolore.

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Tra la varietà di sostanze organiche ci sono composti speciali caratterizzati da cambiamenti di colore in diversi ambienti. Prima dell'avvento dei moderni pHmetri elettronici, gli indicatori erano “strumenti” indispensabili per determinare i parametri acido-base dell'ambiente, e continuano ad essere utilizzati nella pratica di laboratorio come ausiliari nella chimica analitica, anche in assenza delle attrezzature necessarie .

A cosa servono gli indicatori?

Inizialmente, la proprietà di questi composti di cambiare colore in diversi ambienti era ampiamente utilizzata per determinare visivamente le proprietà acido-base delle sostanze in soluzione, che aiutavano a determinare non solo la natura dell'ambiente, ma anche a trarre una conclusione sulla reazione prodotti formati. Le soluzioni indicatrici continuano ad essere utilizzate nella pratica di laboratorio per determinare la concentrazione di sostanze mediante titolazione e consentono di imparare come utilizzare i metodi disponibili in assenza dei moderni pHmetri.

Esistono diverse decine di sostanze di questo tipo, ciascuna delle quali è sensibile ad un'area piuttosto ristretta: solitamente non supera i 3 punti nella scala del contenuto informativo. Grazie a una tale varietà di cromofori e alla loro bassa attività tra loro, gli scienziati sono stati in grado di creare indicatori universali ampiamente utilizzati in condizioni di laboratorio e industriali.

Indicatori di pH più utilizzati

È interessante notare che oltre alla proprietà identificativa, questi composti hanno una buona capacità colorante, che ne consente l'utilizzo per la tintura di tessuti nell'industria tessile. Tra il gran numero di indicatori di colore in chimica, i più famosi e utilizzati sono l'arancio metilico (arancio metilico) e la fenolftaleina. La maggior parte degli altri cromofori sono attualmente utilizzati in miscele tra loro o per sintesi e reazioni specifiche.

Metile arancione

Molti coloranti prendono il nome dai loro colori primari in un ambiente neutro, che è anche inerente a questo cromoforo. L'arancio metilico è un colorante azoico che ha un gruppo - N = N - nella sua composizione, che è responsabile della transizione del colore dell'indicatore al rosso e del giallo ad alcalino. Gli stessi composti azoici non sono basi forti, ma la presenza di gruppi donatori di elettroni (-OH, -NH 2, -NH (CH 3), -N (CH 3) 2, ecc.) aumenta la basicità di uno degli azoti atomi, che diventa capace di legare protoni di idrogeno secondo il principio donatore-accettore. Pertanto, quando si modifica la concentrazione degli ioni H + in una soluzione, si può osservare un cambiamento nel colore dell'indicatore acido-base.

Scopri di più su come preparare l'arancio metile

L'arancio metilico si ottiene mediante diazotazione dell'acido solfanilico C 6 H 4 (SO 3 H)NH 2 seguita dalla combinazione con dimetilanilina C 6 H 5 N(CH 3) 2. L'acido solfanilico viene sciolto in una soluzione sodica alcalina, aggiungendo nitrito di sodio NaNO 2, quindi raffreddato con ghiaccio per effettuare la sintesi a temperature il più vicino possibile a 0°C e viene aggiunto acido cloridrico HCl. Successivamente, preparare una soluzione separata di dimetilanilina in HCl, che viene versata raffreddata nella prima soluzione per ottenere un colorante. Viene ulteriormente alcalinizzato e dalla soluzione precipitano cristalli di colore arancione scuro, che dopo alcune ore vengono filtrati ed essiccati a bagnomaria.

Fenolftaleina

Questo cromoforo prende il nome dall'aggiunta dei nomi di due reagenti coinvolti nella sua sintesi. Il colore dell'indicatore si distingue per il suo cambiamento di colore in un ambiente alcalino con l'acquisizione di una tonalità cremisi (rosso-viola, rosso cremisi), che scolorisce quando la soluzione è fortemente alcalinizzata. La fenolftaleina può assumere diverse forme a seconda del pH dell'ambiente e in ambienti fortemente acidi ha un colore arancione.

Questo cromoforo è ottenuto per condensazione di fenolo e anidride ftalica in presenza di cloruro di zinco ZnCl 2 o acido solforico concentrato H 2 SO 4. Allo stato solido, le molecole di fenolftaleina sono cristalli incolori.

In precedenza, la fenolftaleina veniva utilizzata attivamente nella creazione di lassativi, ma gradualmente il suo uso veniva significativamente ridotto a causa delle proprietà cumulative stabilite.

Tornasole

Questo indicatore è stato uno dei primi reagenti utilizzati su terreni solidi. Il tornasole è una miscela complessa di composti naturali ottenuta da alcuni tipi di licheni. Viene utilizzato non solo come ma anche come mezzo per determinare il pH dell'ambiente. Questo è uno dei primi indicatori che hanno iniziato ad essere utilizzati dall'uomo nella pratica chimica: viene utilizzato sotto forma di soluzioni acquose o strisce di carta da filtro imbevute di esso. Il tornasole solido è una polvere scura con un debole odore di ammoniaca. Il colore dell'indicatore quando sciolto in acqua pulita assume un colore viola, mentre quando acidificato diventa rosso. In un ambiente alcalino, la cartina di tornasole diventa blu, il che ne consente l'utilizzo come indicatore universale per la determinazione generale degli indicatori ambientali.

Non è possibile stabilire con precisione il meccanismo e la natura della reazione che si verifica quando il pH cambia nelle strutture dei componenti della tornasole, poiché può contenere fino a 15 composti diversi, alcuni dei quali possono essere principi attivi inseparabili, il che complica i loro studi individuali delle proprietà chimiche e fisiche.

Carta indicatrice universale

Con lo sviluppo della scienza e l'avvento dei documenti indicatori, la creazione di indicatori ambientali è stata notevolmente semplificata, poiché ora non era più necessario disporre di reagenti liquidi già pronti per qualsiasi ricerca sul campo, che viene ancora utilizzata con successo da scienziati e criminologi. Pertanto, le soluzioni sono state sostituite da carte indicatrici universali che, grazie al loro ampio spettro di azione, hanno quasi completamente eliminato la necessità di utilizzare altri indicatori acido-base.

La composizione delle strisce impregnate può differire da un produttore all'altro, quindi un elenco approssimativo delle sostanze incluse potrebbe essere il seguente:

• fenolftaleina (0-3,0 e 8,2-11);
• (di)giallo di metile (2,9-4,0);
• metilarancio (3,1-4,4);
• rosso metile (4.2-6.2);
• blu di bromotimolo (6,0-7,8);
• α-naftolftaleina (7,3-8,7);
• blu di timolo (8,0-9,6);
• cresolftaleina (8.2-9.8).

La confezione deve contenere una scala di colori standard che permetta di determinare il pH dell'ambiente da 0 a 12 (circa 14) con una precisione di un intero intero.

Tra l'altro questi composti possono essere utilizzati insieme in soluzioni acquose e idroalcoliche, il che rende molto conveniente l'uso di tali miscele. Tuttavia, alcune di queste sostanze possono essere scarsamente solubili in acqua, quindi è necessario selezionare un solvente organico universale.

Grazie alle loro proprietà, gli indicatori acido-base hanno trovato il loro utilizzo in molti campi della scienza e la loro diversità ha permesso di creare miscele universali sensibili a un'ampia gamma di valori di pH.

colore: in ambiente acido è rosso, in ambiente alcalino è blu.

Oggi si conoscono diverse centinaia di indicatori acido-base, sintetizzati artificialmente dalla metà del XIX secolo. Puoi conoscerne alcuni nel laboratorio di chimica della scuola. L'indicatore metilarancio (metilarancio) è rosso in un ambiente acido, arancione in un ambiente neutro e giallo in un ambiente alcalino. Una gamma di colori più brillante è caratteristica dell'indicatore blu timolo: in un ambiente acido è rosso cremisi, in un ambiente neutro è giallo e in un ambiente alcalino è blu. L'indicatore fenolftaleina (venduto in farmacia con il nome “purgen”) è incolore in ambienti acidi e neutri e ha un colore cremisi in ambienti alcalini. Pertanto, la fenolftaleina viene utilizzata solo per determinare l'ambiente alcalino. A seconda dell'acidità del mezzo, cambia anche il colore del colorante verde brillante (come disinfettante viene utilizzata una soluzione alcolica di cento - "roba verde"). Per verificarlo è necessario preparare una soluzione diluita di verde brillante: versare in una provetta qualche millilitro d'acqua e aggiungere una o due gocce del preparato farmaceutico. La soluzione acquisterà un bel colore verde-blu. In un ambiente fortemente acido, il suo colore cambierà in giallo e in una soluzione fortemente alcalina scolorirà.

Tuttavia, molto spesso nella pratica di laboratorio viene utilizzato un indicatore universale: una miscela di diversi indicatori acido-base. Rende facile determinare non solo

L'indicatore del blu timolo è rosso lampone in un ambiente acido, giallo in un ambiente neutro e blu in un ambiente alcalino.

la natura dell'ambiente (acido, neutro, alcalino), ma anche il valore di acidità (pH) della soluzione.

la miscela risultante è chiamata acido magico.

Questo composto deve il suo nome al giovane chimico tedesco I. Lucas, che lavorò nel gruppo del famoso chimico Georg Ohl,

Premio Nobel nel 1994, durante le vacanze di Natale, uno dei membri del gruppo, per scherzo, gettò una candela di cera in questa “miscela infernale”, che subito si dissolse. "Sì, questo è acido magico!" - esclamò lo stupito Lucas. Da allora il termine non solo è diventato generalmente accettato tra i chimici, ma è stato ufficialmente registrato come marchio. L'acido magico è 10-15 volte più "acido" dell'acido solforico concentrato.

ACIDITÀ DELL'AMBIENTE. INDICATORE IDROGENO

Per caratterizzare l'acidità del mezzo viene introdotto un indicatore di pH, che è pari al logaritmo decimale della concentrazione molare degli ioni idrogeno preso con il segno opposto: pH = -lg.

A seconda della concentrazione di ioni H+ nella soluzione, l'ambiente può essere acido, neutro o alcalino. L'acqua distillata prelevata ad una temperatura di 22 °C è considerata neutra. Essendo un elettrolita debole, l'acqua si dissocia parzialmente in ioni H+ (nelle soluzioni acquose è sempre idratata e presente sotto forma di H 3 O+) e OH -. Le loro concentrazioni sono le stesse e ammontano a 10 -7 mol/l a temperatura ambiente.

È facile calcolare che per una soluzione neutra (acqua distillata) pH=-log(10 -7)=7. Se il valore del pH è inferiore a 7, la soluzione è acida, poiché la concentrazione di ioni idrogeno in essa contenuta è superiore alla concentrazione di ioni idrossido. Ad esempio, una soluzione di acido cloridrico con una concentrazione di 1 mol/l ha pH=-log(1)=0.

E a un pH maggiore di 7, la concentrazione di ioni idrogeno nella soluzione è inferiore alla concentrazione di ioni idrossido. Tali soluzioni sono chiamate alcaline. In particolare, il pH di una soluzione concentrata di idrossido di sodio (10 mol/l) è 15. L'acqua piovana ha solitamente una reazione leggermente acida (pH = 6) a causa della dissoluzione dell'anidride carbonica in essa; La pioggia è considerata acida se il suo pH<5. Желудочный сок - это сильно­кислая среда (рН=1,7), а рН крови (7,4), слюны (6,9) и слезы (7) близок к нейтральному.

Per determinare l'acidità di un mezzo, vengono spesso utilizzati indicatori acido-base: sostanze speciali che hanno colori diversi in ambienti diversi. Di norma, acidi organici deboli o basi contenenti cromofori (da greco gruppi “chroma” - “colore” e “foro” - “portare”) che conferiscono a queste sostanze un colore brillante. In un laboratorio di chimica scolastico, tornasole, metilarancio e fenolftaleina sono comunemente usati come indicatori.