Wprowadzenie do chemii

Terminy

• pH ujemna wartość logarytmu do podstawy 10 stężenia jonów wodorowych, mierzona w molach na litr; miara kwasowości lub zasadowości substancji, która przyjmuje wartości liczbowe od 0 (maksymalna kwasowość) przez 7 (obojętny) do 14 (maksymalna zasadowość).
• wskaźnikHalochromowy związek chemiczny, który jest dodawany w małych ilościach do roztworu, aby można było wizualnie określić pH (kwasowość lub zasadowość) roztworu.
• miareczkowanieOkreślanie stężenia jakiejś substancji w roztworze przez powolne dodawanie odmierzonych ilości innej substancji (zwykle przy użyciu biurety) aż do wykazania, że reakcja jest zakończona – na przykład przez zmianę koloru wskaźnika
• wskaźnik pHWskaźnik kwasowo-zasadowy.

Istnieje wiele metod określania pH roztworu i określania punktu równoważności przy mieszaniu kwasów i zasad. Metody te obejmują użycie papierków lakmusowych, papierków wskaźnikowych, specjalnie zaprojektowanych elektrod oraz użycie kolorowych cząsteczek w roztworze. Poza elektrodami, wszystkie te metody są wizualne i opierają się na podstawowych zmianach, które zachodzą w cząsteczce, gdy zmienia się pH jej środowiska. Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczka, która zmienia kolor wraz ze zmianą pH środowiska, w którym się znajduje, może być użyta jako wskaźnik.

W równaniu:

HIn ^{ + }+ { In }^{ – }

Słaby kwas HIn znajduje się w równowadze z jego zjonizowanym anionem In-. W tej reakcji, dodanie kwasu przesuwa równowagę wskaźnikową w lewo. I odwrotnie, dodanie zasady przesuwa równowagę wskaźnika w prawo.

W przypadku wskaźnika oranżu metylowego, HIn jest zabarwiony na czerwono, a zjonizowana forma In- na żółto.

W tym przykładzie:

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

Dla oranżu metylowego Ka = 1,6 X 10-4 i pKa = 3,8. Postacie obojętna (czerwona) i zdysocjowana (żółta) wskaźnika występują w równych stężeniach, gdy pH = 3,8. Oko jest wrażliwe na zmiany barwy w zakresie stężeń około 100 lub w zakresie dwóch jednostek pH. Poniżej pH 2,8 roztwór zawierający oranż metylowy jest czerwony; powyżej około 4,8 jest wyraźnie żółty.

wskaźniki pH są często stosowane w miareczkowaniu w chemii analitycznej i biologii w celu określenia zakresu reakcji chemicznej. Ze względu na subiektywny wybór (określenie) koloru, wskaźniki pH są podatne na niedokładne odczyty. Do zastosowań wymagających precyzyjnego pomiaru pH często stosuje się pH-metr. Czasami stosuje się mieszankę różnych wskaźników, aby uzyskać kilka płynnych zmian koloru w szerokim zakresie wartości pH. Te komercyjne wskaźniki (np. wskaźnik uniwersalny i papiery Hydrion) są używane, gdy potrzebna jest tylko przybliżona znajomość pH. Wskaźniki zwykle wykazują pośrednie kolory przy wartościach pH w określonym zakresie przejściowym. Na przykład, czerwień fenolowa wykazuje pomarańczowe zabarwienie pomiędzy pH 6,8 i pH 8,4. Zakres przejściowy może się nieznacznie przesunąć w zależności od stężenia wskaźnika w roztworze i od temperatury, w której jest używany.

Patrząc na samą skalę pH, przejścia kolorów określone przez ich zakresy przejściowe stają się jaśniejsze, a kontekst czułości wskaźnika w zakresach pH jest przedstawiony bardziej informacyjnie.

Przykład:

W miareczkowaniu słabego kwasu z silną zasadą, który wskaźnik byłby najlepszym wyborem?

A. Pomarańcza metylowa

B. Zieleń bromokrezolowa

C. Fenoloftaleina

Prawidłową odpowiedzią jest C. W miareczkowaniu słabego kwasu silną zasadą, sprzężona zasada słabego kwasu spowoduje, że pH w punkcie równoważnikowym będzie większe niż 7. Dlatego wskaźnik powinien zmieniać się w tym zakresie pH. Zarówno oranż metylowy, jak i zieleń bromokrezolowa zmieniają kolor w kwaśnym zakresie pH, podczas gdy fenoloftaleina zmienia się w zasadowym pH.

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

http://en.wiktionary.org/wiki/pH
Wiktionariusz
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.