Inleiding tot de Scheikunde

Termen

• pHTde negatieve van de logaritme op basis 10 van de concentratie waterstofionen, gemeten in mol per liter; een maat voor de zuurgraad of alkaliteit van een stof, die numerieke waarden aanneemt van 0 (maximale zuurgraad) via 7 (neutraal) tot 14 (maximale alkaliteit).
• indicatorEen halochrome chemische verbinding die in kleine hoeveelheden aan een oplossing wordt toegevoegd, zodat de pH (zuurgraad of basischgraad) van de oplossing visueel kan worden bepaald.
• titratieHet bepalen van de concentratie van een bepaalde stof in een oplossing door langzaam afgemeten hoeveelheden van een andere stof toe te voegen (gewoonlijk met behulp van een buret) totdat een reactie is aangetoond – bijvoorbeeld door de kleurverandering van een indicator
• pH-indicatorEen zuur-base-indicator.

Er zijn vele methoden om de pH van een oplossing te bepalen en om het equivalentiepunt te bepalen bij het mengen van zuren en basen. Deze methoden variëren van het gebruik van lakmoespapier, indicatorpapier, speciaal ontworpen elektroden, en het gebruik van gekleurde moleculen in oplossing. Afgezien van de elektroden zijn alle methoden visueel en berusten zij op enkele fundamentele veranderingen die in een molecuul optreden wanneer de pH van zijn omgeving verandert. In het algemeen kan een molecuul dat van kleur verandert met de pH van de omgeving waarin het zich bevindt, als indicator worden gebruikt.

In de vergelijking:

HIn rightleftharpoons { H }^{ + }+ { In }^{ – }

het zwakke zuur HIn wordt in evenwicht weergegeven met zijn geïoniseerde anion In-. Bij deze reactie verschuift het evenwicht van de indicator naar links als een zuur wordt toegevoegd. Omgekeerd verschuift bij toevoeging van een base het evenwicht van de indicator naar rechts.

In het geval van de indicator methyloranje is het HIn rood gekleurd en de geïoniseerde In- vorm geel.

In dit voorbeeld:

{ K }_{ a } = \quad \frac { \left }

Voor methyloranje is Ka = 1,6 X 10-4 en pKa = 3,8. De neutrale (rood) en gedissocieerde (geel) vormen van de indicator zijn in gelijke concentraties aanwezig wanneer de pH = 3,8. Het oog is gevoelig voor kleurveranderingen over een bereik van concentratieverhoudingen van ongeveer 100 of over twee pH-eenheden. Beneden pH 2,8 is een oplossing met methyloranje rood; boven ongeveer 4,8 is deze duidelijk geel.

pH-indicatoren worden vaak gebruikt bij titraties in de analytische chemie en de biologie om de omvang van een chemische reactie te bepalen. Vanwege de subjectieve keuze (bepaling) van de kleur zijn pH-indicatoren gevoelig voor onnauwkeurige aflezingen. Voor toepassingen die een nauwkeurige meting van pH vereisen, wordt vaak een pH-meter gebruikt. Soms wordt een mengsel van verschillende indicatoren gebruikt om verscheidene vloeiende kleurveranderingen over een breed bereik van pH-waarden te bereiken. Deze commerciële indicatoren (b.v. universele indicator en Hydrion-papier) worden gebruikt wanneer slechts een ruwe kennis van pH noodzakelijk is. Indicatoren vertonen gewoonlijk tussenkleuren bij pH-waarden binnen een specifiek overgangsbereik. Fenolrood bijvoorbeeld vertoont een oranje kleur tussen pH 6,8 en pH 8,4. Het overgangsbereik kan enigszins verschuiven, afhankelijk van de concentratie van de indicator in de oplossing en van de temperatuur waarbij deze wordt gebruikt.

Op de pH-schaal zelf bekeken, worden de kleurovergangen, zoals bepaald door hun overgangsbereik, duidelijker en wordt de context van de gevoeligheid van de indicator over het pH-bereik informatiever weergegeven.

Voorbeeld:

In de titratie van een zwak zuur met een sterke base, welke indicator zou dan de beste keuze zijn?

A. Methyloranje

B. Broomkresolgroen

C. Fenolftaleïne

Het juiste antwoord is C. Bij de titratie van een zwak zuur met een sterke base zal de geconjugeerde base van het zwakke zuur de pH bij het equivalentiepunt groter maken dan 7. Daarom zou je een indicator willen die in dat pH-bereik verandert. Zowel methyloranje als broomkresolgroen veranderen van kleur in een zuur pH-bereik, terwijl fenolftaleïne verandert in een basische pH.

http://en.wiktionary.org/wiki/titration
Wiktionary
CC BY-SA 3.0.

http://en.wikipedia.org/wiki/PH_indicator
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.

http://en.wikibooks.org/wiki/Chemical_Principles/Solution_Equilibria:_Acids_and_Bases%23Indicators
Wikibooks
CC BY-SA 3.0.