Definitie en voorbeelden van pH-indicatoren

Een pH-indicator of zuur-base-indicator is een verbinding die van kleur verandert in een nauw bereik van pH-waarden. Er is slechts een kleine hoeveelheid indicatorsamenstelling nodig om een ​​zichtbare kleurverandering te produceren.

Bij gebruik als een verdunde oplossing heeft een pH-indicator geen significante invloed op de zuurgraad of alkaliteit van een chemische oplossing.

Het principe achter de functie van een indicator is dat deze reageert met water om het waterstofkation H te vormen⁺ of hydroniumion H₃O⁺. De reactie verandert de kleur van het indicatormolecuul.

Sommige indicatoren veranderen van de ene kleur in de andere, terwijl andere wisselen tussen gekleurde en kleurloze toestanden. pH-indicatoren zijn meestal zwakke zuren of zwakke basen. Veel van deze moleculen komen van nature voor.

De anthocyanen in bloemen, fruit en groenten zijn bijvoorbeeld pH-indicatoren. Planten die deze moleculen bevatten, zijn rode koolbladeren, rozenblaadjesbloemen, bosbessen, rabarberstelen, hortensiabloemen en papaverbloemen. Lakmoes is een natuurlijke pH-indicator die is afgeleid van een mengsel van korstmossen.

Voor een zwak zuur met formule HIn zou de chemische evenwichtsvergelijking zijn:

HIn (aq) + H₂O (l) ⇆ H₃O⁺ (aq) + In^- (Aq)

Bij een lage pH is de concentratie van het hydroniumion hoog en ligt de evenwichtspositie links. De oplossing heeft de kleur van de indicator HIn. Bij een hoge pH is de concentratie hydronium laag, is het evenwicht rechts en heeft de oplossing de kleur van de geconjugeerde base In^-.

Naast pH-indicatoren worden er nog twee andere soorten indicatoren in de chemie gebruikt. Redox-indicatoren worden gebruikt in titraties waarbij oxidatie- en reductiereacties betrokken zijn. Complexometrische indicatoren worden gebruikt om metaalkationen te kwantificeren.

Voorbeelden van pH-indicatoren

• Methylrood is een pH-indicator die wordt gebruikt om pH-waarden tussen 4,4 en 6,2 te identificeren. Bij lage pH (4,4 en lager) is de indicatoroplossing rood. Bij hoge pH (6,2 en hoger) is de kleur geel. Tussen pH 4,4 en 6,2 is de indicatoroplossing oranje.
• Bromocresol groen is een pH-indicator die wordt gebruikt om de pH-waarden tussen 3,8 en 5,4 te identificeren. Onder pH 3,8 is de indicatoroplossing geel. Boven pH 5,4 is de oplossing blauw. Tussen de pH-waarden van 3,8 en 5,4 is de indicatoroplossing groen.

Universele indicator

Omdat indicatoren kleuren veranderen over verschillende pH-bereiken, kunnen ze soms worden gecombineerd om kleurveranderingen over een groter pH-bereik aan te bieden.

Bijvoorbeeld, "universele indicator" bevat thymolblauw, methylrood, bromothymolblauw, thymolblauw en fenolftaleïne. Het heeft een pH-bereik van minder dan 3 (rood) tot meer dan 11 (violet). Tussenliggende kleuren zijn oranje / geel (pH 3 tot 6), groen (pH 7 of neutraal) en blauw (pH 8 tot 11).

GUSTOIMAGES / SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Gebruik van pH-indicatoren

pH-indicatoren worden gebruikt om een ​​ruwe pH-waarde van een chemische oplossing te geven. Voor nauwkeurige metingen wordt een pH-meter gebruikt.

Als alternatief kan absorptiespectroscopie worden gebruikt met een pH-indicator om de pH te berekenen met behulp van de wet van Beer. Spectroscopische pH-metingen met een enkele zuur-base-indicator zijn nauwkeurig tot op één pKa-waarde. Het combineren van twee of meer indicatoren verhoogt de nauwkeurigheid van de meting.

Indicatoren worden gebruikt in een titratie om de voltooiing van een zuur-base reactie aan te tonen.