Wskaźnik pH lub wskaźnik kwasowo-zasadowy to złożony który zmienia kolor rozwiązanie w wąskim zakresie pH wartości. Do uzyskania widocznej zmiany koloru potrzebna jest tylko niewielka ilość związku wskaźnikowego.
W przypadku stosowania jako rozcieńczonego roztworu wskaźnik pH nie ma znaczącego wpływu na kwasowość lub zasadowość roztworu chemicznego.
Zasada działania wskaźnika polega na tym, że reaguje on z wodą tworząc kation wodoru H+ lub jon hydroniowy H3O+. Reakcja zmienia kolor cząsteczki wskaźnikowej.
Niektóre wskaźniki zmieniają się z jednego koloru na inny, podczas gdy inne zmieniają się między kolorowymi a bezbarwnymi. Wskaźniki pH są zwykle słabe kwasy lub słabe zasady. Wiele z tych cząsteczek występuje naturalnie.
Na przykład antocyjany znajdujące się w kwiatach, owocach i warzywach są wskaźnikami pH. Rośliny zawierające te cząsteczki obejmują liście czerwonej kapusty, kwiaty róży, jagody, łodygi rabarbaru, kwiaty hortensji i kwiaty maku. Lakmus jest naturalnym wskaźnikiem pH pochodzącym z mieszaniny porostów.
W przypadku słabego kwasu o wzorze HIn równanie chemiczne równowagi byłoby następujące:
HIn (aq) + H2O (l) ⇆ H.3O+ (aq) + In- (aq)
Przy niskim pH stężenie hydronium jon jest wysoki, a pozycja równowagi leży po lewej stronie. Roztwór ma kolor wskaźnika HIn. Przy wysokim pH stężenie hydronium jest niskie, równowaga znajduje się po prawej stronie, a roztwór ma kolor zasady sprzężonej In-.
Oprócz wskaźników pH istnieją dwa inne rodzaje wskaźników stosowanych w chemii. Wskaźniki redoks stosuje się w miareczkowaniu obejmującym reakcje utleniania i redukcji. Wskaźniki kompleksometryczne są stosowane do kwantyfikacji kationów metali.
Przykłady wskaźników pH
- Czerwień metylowa to wskaźnik pH stosowany do identyfikacji wartości pH między 4,4 a 6,2. Przy niskim pH (4,4 i niższym) roztwór wskaźnika jest czerwony. Przy wysokim pH (6,2 i powyżej) kolor jest żółty. Między pH 4,4 a 6,2 roztwór wskaźnika jest pomarańczowy.
- Zielony bromokrezol to wskaźnik pH stosowany do identyfikacji wartości pH między 3,8 a 5,4. Poniżej pH 3,8 roztwór wskaźnika jest żółty. Powyżej pH 5,4 roztwór jest niebieski. Między wartościami pH 3,8 a 5,4 roztwór wskaźnika jest zielony.
Uniwersalny wskaźnik
Ponieważ wskaźniki zmieniają kolory w różnych zakresach pH, czasami można je łączyć, aby oferować zmiany kolorów w szerszym zakresie pH.
Na przykład, "Uniwersalny wskaźnik„zawiera błękit tymolowy, czerwień metylową, błękit bromotymolowy, błękit tymolowy i fenoloftaleinę. Obejmuje zakres pH od mniej niż 3 (czerwony) do większego niż 11 (fioletowy). Pośrednie kolory to pomarańczowy / żółty (pH 3 do 6), zielony (pH 7 lub neutralny) i niebieski (pH 8 do 11).
Zastosowania wskaźników pH
Wskaźniki pH są używane do podania przybliżonej wartości pH roztworu chemicznego. Do precyzyjnych pomiarów stosuje się miernik pH.
Alternatywnie można zastosować spektroskopię absorbancji ze wskaźnikiem pH do obliczenia pH za pomocą Prawo piwa. Spektroskopowe pomiary pH za pomocą pojedynczego wskaźnika kwasowo-zasadowego są dokładne z dokładnością do jednej wartości pKa. Połączenie dwóch lub więcej wskaźników zwiększa dokładność pomiaru.
Wskaźniki stosuje się w miareczkowaniu, aby pokazać zakończenie reakcji kwasowo-zasadowej.