Кислотно-основные (рН) индикаторы

Определение pH

Согласно определению, pH представляет собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. В этом случае для расчета данного значения используется понятие молярной концентрации. Все химические соединения можно разделить на основе pH на кислые, щелочные или нейтральные (поэтому pH определяется концентрацией ионов водорода). По этой причине рН также часто называют мерой кислотности раствора.

Для чего нужно знать уровень рН?

• Определение рН раствора
• Прогнозирование возможности химической реакции
• Адаптация подходящих условий для выращивания определенных растений
• Адаптация соответствующих процессов очистки промышленных сточных вод
• Подбор эффективных чистящих средств в зависимости от типа загрязнения

Значение pH напрямую связано с понятием шкалы pH. Эта шкала охватывает диапазон от 0 до 14. Это очень полезный инструмент для упорядочения растворов в соответствии с их химической реакцией. Шкала pH представляет собой отрицательную логарифмическую шкалу. Согласно ей, растворы со значением рН:

• менее 7 (<7) – являются кислыми (характерно для кислых растворов),
• равно 7 – являются нейтральными,
• больше 7 (> 7) – являются щелочными (характерно для щелочных растворов).

В случае очень концентрированных растворов их pH может опускаться ниже 0 или выше 14, что выходит за пределы шкалы pH.

Кислотно-основные (рН) индикаторы

Кислотно-основными (pH) индикаторами являются определенные химические вещества, которые в зависимости от среды, в которой они находятся, принимают выбранную окраску. Для них характерно то, что их окраска постоянна в растворе с определенным рН, например метиловый оранжевый в растворе с повышенной кислотностью — красный. Чаще всего, в лабораториях используют индикаторы, представляющие собой слабые кислоты или органические основания (кислотно-щелочные индикаторы). Изменение окраски в зависимости от реакции обусловлена ​​тем, что в растворах устанавливается равновесие между недиссоциированной формой этого соединения (цвет А) и диссоциированной формой (цвет B). В зависимости от того, в какую сторону смещено химическое равновесие (от содержания ионов водорода), преобладает данная форма определенного цвета.

Самые популярные pH-индикаторы:

• Фенолфталеин – наиболее часто используемый индикатор в химических лабораториях. Используется 1% спиртовой раствор этого вещества. В нейтральных растворах бесцветен, а в щелочной среде меняет цвет на характерный малиновый.
• Метиловый оранжевый — нашел применение при обнаружении кислот, так как в их присутствии приобретает ярко-красный (рН < 3,2) или желтый (pH > 4,4) цвет. Относится к группе так называемых азокрасителей. Используется в виде водного раствора.
• Бромкрезоловый зеленый – используется в большинстве анализов органических соединений. Это твердое вещество, цветовой диапазон которого варьируется от белого до бежевого. В кислых растворах он желтеет, а под действием щелочи синеет.
• Метиловый красный – азокраситель. Меняет цвет с темно-красного на желтый в диапазоне значений рН от 4,2 до 6,3. В основном используется в кислотно-основном титровании.
• Бромтимоловый синий – представляет собой производное тимолового синего. Цветовой диапазон этого pH-индикатора варьируется от желтого (кислая реакция), зеленого (нейтральная реакция) до темно-синего (щелочная реакция).

Индикаторные тест-полоски

Кислотно-основные индикаторы часто используются в лабораторной практике. Однако они характеризуются тем, что изменение их окраски происходит в определенных диапазонах значения рН, что может затруднить определение примерного значения рН раствора неизвестного состава.

Индикаторные тест-полоски оказались исключительно эффективным решением. Путем смешения соответствующих индикаторов образуются универсальные индикаторы, которые затем наносятся на полоски лакмусовой бумаги. Таким образом, после высыхания лакмусовой бумаги образуются универсальные индикаторные тест-полоски.

Определение значений pH с помощью универсальных индикаторных тест-полосок заключается в погружении их в исследуемый раствор. К упаковке тест-полосок обычно прилагается цветовая шкала pH. Цвет универсальной индикаторной тест-полоски следует сравнить с цветом на шкале, таким образом определяя приблизительное значение рН.

Домашние pH-индикаторы

Некоторые из встречающихся в природе веществ могут служить pH-индикаторами. Многие из них можно найти на Вашей кухне или в саду. Это лишний подтверждает тезис, что химия буквально окружает нас.

Чай

Большинство людей заметит, что при добавлении лимонного сока в приготовленный чай он приобретает чуть более бледный оттенок. Это связано с тем, что чайная заварка является естественным pH-индикатором. Добавление лимонного сока снижает рН и меняет цвет со светло-коричневого (нейтральная реакция) на соломенно-желтый (кислая реакция). За это изменение цвета отвечают химические соединения, называемые танинами, которые также отвечают за характерный привкус чая.

Свекольный сок

Свекольный сок также характеризуется изменчивостью окраски в зависимости от реакции. В кислой среде он приобретает красновато-фиолетовую окраску, часто называемую пурпурной. Такой цвет наблюдается, например, при приготовлении борща. Однако бывает и так, что в процессе приготовления он теряет свой цвет, особенно при перегреве. Это вызвано термической деградацией бетаина во время приготовления. Чтобы получить интенсивную пурпурную окраску, необходимо подкислить отвар, то есть добавить, например, небольшое количество лимонной кислоты.

Цветы

Естественные красители, встречающиеся в некоторых цветах, например, в гортензиях или незабудках, являются специфическими кислотно-основными индикаторами. Их цвет варьируется в зависимости от pH почвы, в которой они растут. Незабудки, растущие в кислой почве приобретают розовую окраску, а в щелочной среде они становятся голубыми. Подобным образом цветут гортензии – чем ниже рН, тем больше у них голубых цветков и тем интенсивнее эта окраска.