อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส
คืออะไร
อินดิเคเตอร์
คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายได้อย่างหนึ่ง
สารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH เฉพาะตัว จะถูกนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้
เช่น ฟีนอล์ฟทาลีน จะไม่มีสีเมื่ออยู่ในสารละลายกรด และจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู
เมื่ออยู่ในสารละลายเบสที่มี pH 8.3
ภาพฟีนอล์ฟทาลีน
อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส
เป็นสารอินทรีย์ อาจเป็นกรดหรือเบสอ่อนๆ ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้
เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยน
::กลับด้านบน::
การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์
HIn
เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปกรด (Acid form)
In- เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส
(Basic form)
รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้
HIn (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + In- (aq)
ไม่มีสี * สีชมพู* ; (* = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)
(รูปกรด) (รูปเบส)
Kind = |
|
HIn และ In-
มีสีต่างกันและปริมาณต่างกัน จึงทำให้สีของสารละลายเปลี่ยนแปลงได้
ถ้าปริมาณ HInมากก็จะมีสีของรูปกรด ถ้ามีปริมาณ In-มากก็จะมีสีของรูปเบส
การที่จะมีปริมาณ HIn หรือ In มากกว่าหรือน้อยกว่านั้นขึ้นอยู่กับปริมาณ
H3O+ ในสารละลาย ถ้ามี H3O+
มากก็จะรวมกับ In- ได้เป็น HIn ได้มากจะเห็นสารละลายใสไม่มีสีของ HIn แต่ถ้าอยู่ในสารละลายที่มี
OH- มาก OH-จะทำปฏิกิริยากับ H3O+
ทำให้H3O+ ลดลง ซึ่งจะมีผลทำให้เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้
In- มากขึ้น จะเห็นสารละลายในรูปของ In- คือเห็นเป็นสีชมพู
ช่วง
pH ที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง
สารละลายจะมีสีผสมระหว่างรูปกรดและรูปเบส เรียกว่า ช่วง pH
ของอินดิเคเตอร์ (pH range หรือ pH interval)
ช่วง
pH ของอินดิเคเตอร์หาได้จากค่า Kind ของอินดิเคเตอร์ดังนี้
HIn
(aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + In- (aq)
ไม่มีสี
* (รูปกรด) สีชมพู* (รูปเบส) ; (* = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)
Kind = |
|
[H3O+] = Kind |
|
-log [H3O+] = -logKind |
|
pH = pKind |
|
- จะเริ่มเห็นสีของรูปกรดเมื่อ |
|
pH = pKind - log10
pH = pKind- 1
- จะเริ่มเห็นสีของรูปเบสเมื่อ |
|
pH = pKind - log |
|
pH = pKind+ 1
นั่นคือ ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ = pKind
1 หมายความว่า
สีของอินดิเคเตอร์จะเริ่มเปลี่ยนแปลงเมื่อ pH = pKind
1 ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณ
แต่ถ้า [HIn] มากกว่าหรือน้อยกว่า [In- ] 10 เท่าขึ้นไป
อาจถึง 100 เท่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ก็จะเปลี่ยนไป ช่วง
pH ของอินดิเคเตอร์ที่ถูกต้องจริงๆ ของแต่ละอินดิเคเตอร์หาได้จากการทดลอง
ตัวอย่างเช่น เมทิลเรด มีช่วง pH 4.4 - 6.2 หมายความว่า สารละลายที่หยดเมทิลเรดลงไป
จะเปลี่ยนสีจากรูปกรด (แดง) ไปเป็นรูปเบส (เหลือง) ในช่วง
pH ตั้งแต่ 4.4 - 6.2 นั่นคือ
- ถ้า pH < 4.4 จะให้สีแดง (รูปกรด)
- pH อยู่ระหว่าง 4.4 - 6.2 จะให้สีผสมระหว่างสีแดงกับเหลือง
คือ สีส้ม
- pH > 6.2 จะให้สีเหลือง (รูปเบส)
สีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด จะเปลี่ยนในช่วง pH ที่ต่างกัน
ซึ่งแสดงได้ดังภาพ
ภาพแสดงสีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด
อย่างไรก็ตาม
อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งๆ จะใช้หาค่า pH ของสารละลายได้อย่างคร่าวๆ
เท่านั้น เช่น เมื่อนำสารละลายมาเติม เมทิลออเรนจ์ลงไป (ช่วง
pH ของเมทิลออเรนจ์เท่ากับ 3.0 - 4.4 และสีที่เปลี่ยนอยู่ในช่วง
สีแดง เหลือง)
ถ้าสารละลายมีสีเหลืองหลังจากหยดเมทิลออเรนจ์ แสดงว่าสารละลายนี้มี
pH ตั้งแต่ 4.4 ขึ้นไป ซึ่งอาจมีฤทธิ์เป็นกรด กลางหรือ เบส ก็ได้
ดังนั้น การหาค่า pH ของสารละลายหนึ่งๆ อาจจะต้องใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ
ตัว แล้วนำข้อมูลมาวิเคราะห์ pH ของสารละลายร่วมกัน
ตัวอย่าง การทดลองหาค่า
pH ของสารละลายชนิดหนึ่ง โดยใช้อินดิเคเตอร์ 5 ชนิดด้วยกัน
ผลการทดลองเป็นดังนี้
ชนิดของอินดิเคเตอร์ |
ช่วง
pH |
สีที่เปลี่ยน |
สีสารละลายที่ได้จากการทดลอง |
1. methyl yellow
2. Bromeresol green
3. Methyl red
4. Bromothymol blue
5. Phenophtalein |
2.9-4.0
3.8-5.4
4.4-6.2
6.0-7.6
8.0-9.6 |
สีแดง-เหลือง
เหลือง-น้ำเงิน
แดง-เหลือง
เหลือง-น้ำเงิน
ไม่มีสี-สีชมพู |
เหลือง
น้ำเงิน
ส้ม
เหลือง
ไม่มีสี |
ให้หาค่า
pH ของสารละลายจากข้อมูลการทดลองข้างต้น
แนวคิด จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 1 แสดงว่า pH ของสารละลาย >
4 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 2 แสดงว่า pH ของสารละลายอยู่ระหว่าง
4.4-6.2 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 3 แสดงว่า pH ของสารละลาย
> 5.4 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 4 แสดงว่า pH ของสารละลาย
< 6 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 5 แสดงว่า pH ของสารละลาย <
8.0 สรุปได้ว่า สารละลายมี pH อยู่ระหว่าง 5.4 - 6
การหา
pH ของสารละลายโดยใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ ชนิดนี้ ไม่สะดวกในการใช้
จึงมีการคิดที่จะนำอินดิเคเตอร์หลายๆ ชนิด ซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง
pH ต่างๆ กันมาผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม จะสามารถใช้บอกค่า
pH ของสารละลายได้ละเอียดขึ้น อินดิเคเตอร์ผสมนี้เรียกว่า
ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนสีได้ในสารละลายที่มี
pH ต่างๆ กันเกือบทุกค่า
การใช้ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
หยดยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ลงในสารละลายที่ต้องการหาค่า pH
ประมาณ 3 หยดต่อสารละลาย 3 cm3 สังเกตสีของสารละลายแล้วเปรียบเทียบกับสีมาตรฐานของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ที่
pH ต่างๆ ว่าสีของสารละลายตรงกับสีมาตรฐานที่ pH ใด ก็จะมีค่าเท่ากับ
pH นั้น
ตาราง การเปลี่ยนสีของสารละลาย เมื่อใช้ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
pH สารละลาย |
สี |
3 |
แดง |
4 |
ส้มแดง |
5 |
ส้ม |
6 |
ส้มเหลือง |
7 |
เหลืองเขียว |
8 |
เขียว |
9 |
น้ำเงินเขียว |
10 |
ม่วง |
11 |
ม่วงแดง |
::กลับด้านบน::
|