"Institute of Educational Policy" Books

Search

Go
Show

3.6 Δείκτες - Ογκομέτρηση

- Δείκτες οξέων - βάσεων ή ηλεκτρολυτικοί ή πρωτολυτικοί δείκτες, είναι ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται.

Οι δείκτες αυτοί είναι συνήθως ασθενή οργανικά οξέα ή βάσεις των οποίων τα μόρια έχουν διαφορετικό χρώμα από τα αντίστοιχα ιόντα στα οποία έχουν ιοντιστεί. Αν ο ιοντισμός του δείκτη παρασταθεί με την εξίσωση: [pic] τότε σύμφωνα με τον ορισμό τα μόρια ΗΔ (όξινη μορφή του δείκτη) έχουν διαφορετικό χρώμα από τα ιόντα Δ- (βασική μορφή του δείκτη). Κατά κανόνα επικρατεί το χρώμα του ΗΔ (παρατήρηση με γυμνό μάτι), όταν η συγκέντρωση του ΗΔ είναι 10 φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του Δ-. Αντίθετα, αν η συγκέντρωση του ΗΔ είναι 10 φορές μικρότερη του Δ- επικρατεί το χρώμα του Δ-. Με σταδιακή προσθήκη οξέος, η παραπάνω ισορροπία μετατοπίζεται αριστερά, οπότε το χρώμα 1 επιβάλλεται στο διάλυμα. Με προσθήκη βάσης η ισορροπία μετατοπίζεται δεξιά, οπότε το Δ- επιβάλλει το χρώμα του. Το χρώμα δηλαδή που τελικά παίρνει το διάλυμα εξαρτάται από το pH και τη σταθερά ιοντισμού του δείκτη Ka ΗΔ. Ο κάθε δείκτης έχει τη δική του περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη. Η περιοχή αυτή καθορίζεται ως εξής:

Αν pH < pKa ΗΔ –1, τότε επικρατεί το χρώμα του ΗΔ Αν pH >pKa ΗΔ +1, τότε επικρατεί το χρώμα του Δ- Όπου, pKa ΗΔ = - log Ka ΗΔ

Ας πάρουμε για παράδειγμα το δείκτη ερυθρό της φαινόλης (phenol red), για το οποίο έχουμε την ισορροπία: [pic] και του οποίου η περιοχή pH αλλαγής χρώματος είναι 6,6- 8,2. Με pH < 6,6 δηλαδή, επικρατεί το χρώμα του ΗΔ που είναι κίτρινο, ενώ με pH > 8,2 επικρατεί το χρώμα του Δ-, δηλαδή το κόκκινο. Συνεπώς, αν προσθέσουμε οξύ στο διάλυμα που περιέχει το δείκτη ερυθρό της φαινόλης, μετατοπίζεται η ισορροπία προς τα αριστερά και όταν [ΗΔ] >10 [Δ-] επικρατεί το κίτρινο χρώμα. Προσθήκη βάσης μετατοπίζει την ισορροπία προς τα δεξιά και όταν [Δ-] >10 [HΔ] επικρατεί το κόκκινο χρώμα. Σε ουδέτερο pH το διάλυμα παίρνει ένα ενδιάμεσο χρώμα, δηλαδή πορτοκαλί. Τα παραπάνω παρουσιάζονται στο σχήμα που ακολουθεί:

ΣΧΗΜΑ 3.11 Διαγραμματική παρουσίαση της δράσης του δείκτη ερυθρού της φαινόλης. Σε όξινο περιβάλλον ο δείκτης παίρνει χρώμα κίτρινο (pH < 6,6), σε σχεδόν ουδέτερο περιβάλλον παίρνει πορτοκαλί χρώμα (6,6- 8,2).

Στους πρωτολυτικούς δείκτες ισχύει: Κa ΗΔ = [Η+][Δ-] / [ΗΔ] Επικρατεί η όξινη μορφή του δείκτη (ΗΔ) εφόσον [ΗΔ] > 10[Δ-], που σημαίνει [Η+] / ΚΗΔ >10 δηλαδή, pH < pKa ΗΔ –1 Επικρατεί η βασική μορφή του δείκτη (Δ-) εφόσον [Δ-] > 10[ΗΔ], που σημαίνει [Η+] / ΚΗΔ < 0.1 δηλαδή, pH > pKa ΗΔ +1

Ένας άλλος δείκτης που χρησιμοποιείται ευρύτατα είναι η φαινολοφθαλεΐνη. Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένα ασθενές οξύ, του οποίου η περιοχή pH αλλαγής χρώματος είναι 8,2-10. Δηλαδή, με pH < 8,2 ο δείκτης είναι άχρωμος (το χρώμα του ΗΔ), ενώ με pH >8,2 επικρατεί το χρώμα του Δ- δηλαδή το κόκκινο.