Γιατί η φαινολοφθαλεΐνη αλλάζει χρώμα;

Ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης επιτρέπει στους χημικούς να προσδιορίσουν οπτικά εάν μια ουσία είναι οξύ ή βάση. Η αλλαγή χρώματος στη φαινολοφθαλεΐνη είναι αποτέλεσμα ιονισμού και αυτό αλλάζει το σχήμα των μορίων της φαινολοφθαλεΐνης.

Τι είναι η φαινολοφθαλεΐνη;

Η φαινολοφθαλεΐνη (προφέρεται fee-nawl-thal-een), που συχνά συντομεύεται σε phph, είναι ένα ασθενές οξύ . Αυτή η ήπια όξινη ένωση είναι ένα λευκό έως κίτρινο κρυσταλλικό στερεό. Διαλύεται εύκολα σε αλκοόλες και είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό. Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένα μεγάλο οργανικό μόριο με τον χημικό τύπο C₂₀ H₁₄ O₄ .

Ιονισμός και ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης

Ο ιονισμός συμβαίνει όταν ένα μόριο αποκτά ή χάνει ηλεκτρόνια και αυτό δίνει στο μόριο αρνητικό ή θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα ιονισμένα μόρια προσελκύουν άλλα μόρια με το αντίθετο φορτίο και απωθούν εκείνα με το ίδιο φορτίο.

Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένα ασθενές οξύ και είναι άχρωμο σε διάλυμα αν και το ιόν της είναι ροζ. Εάν ιόντα υδρογόνου (Η, όπως βρίσκονται σε ένα οξύ) προστέθηκαν στο ροζ διάλυμα, η ισορροπία θα αλλάξει και το διάλυμα θα ήταν άχρωμο . Η προσθήκη ιόντων υδροξειδίου (ΟΗ, όπως βρίσκεται στις βάσεις) θα αλλάξει τη φαινολοφθαλεΐνη σε ιόν της και θα κάνει το διάλυμα ροζ .

Δομή της Φαινολοφθαλεΐνης

Ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης έχει δύο διαφορετικές δομές ανάλογα με το αν βρίσκεται σε αλκαλικό (ροζ) ή όξινο (άχρωμο) διάλυμα. Και οι δύο δομές απορροφούν το φως στην υπεριώδη περιοχή, μια περιοχή που δεν είναι προσβάσιμη για το ανθρώπινο μάτι. Ωστόσο, η ροζ μορφή απορροφάται επίσης στο φάσμα του ορατού φωτός.

Ο λόγος για την απορρόφηση του ορατού φωτός είναι η δομή της ροζ μορφής του δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Λόγω του ιονισμού, τα ηλεκτρόνια στο μόριο είναι πιο αποτοπισμένα από ότι στην άχρωμη μορφή. Εν συντομία, η μετεγκατάσταση είναι όταν τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο δεν συνδέονται με ένα μόνο άτομο και αντ' αυτού κατανέμονται σε περισσότερα από ένα άτομα.

Η αύξηση της μετεγκατάστασης μετατοπίζει το ενεργειακό χάσμα μεταξύ των μοριακών τροχιακών. Λιγότερη ενέργεια χρειάζεται για ένα ηλεκτρόνιο να κάνει το άλμα σε ένα υψηλότερο τροχιακό. Η απορρόφηση της ενέργειας βρίσκεται στην πράσινη περιοχή, 553 νανόμετρα, του φάσματος φωτός.

Το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται μια ροζ απόχρωση στο διάλυμα. Όσο πιο ισχυρό είναι το αλκαλικό διάλυμα, τόσο περισσότερο αλλάζει ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης και τόσο πιο σκούρα θα είναι η ροζ απόχρωση.

Το εύρος pH της φαινολοφθαλεΐνης

Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 έως 14, με το pH 7 να είναι ουδέτερο. Μια ουσία κάτω από pH 7 θεωρείται όξινη. πάνω από το pH 7 θεωρείται βασικό.

Η φαινολοφθαλεΐνη είναι φυσικά άχρωμη αλλά γίνεται ροζ σε αλκαλικά διαλύματα. Η ένωση παραμένει άχρωμη σε όλο το εύρος των επιπέδων όξινου pH, αλλά αρχίζει να γίνεται ροζ σε επίπεδο pH 8,2 και συνεχίζει σε ένα λαμπερό ματζέντα σε pH 10 και άνω.

Ανακάλυψη, Κατασκευή και Χρήσεις της Φαινολοφθαλεΐνης

Το 1871, ο Γερμανός χημικός Adolf von Baeyer ανακάλυψε τη φαινολοφθαλεΐνη με τη σύντηξη φαινόλης και φθαλικού ανυδρίτη παρουσία θειικού οξέος ή χλωριούχου ψευδαργύρου, η διαδικασία παρασκευής που χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.

Στο εργαστήριο χημείας, η φαινολοφθαλεΐνη χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σε οξεοβασικές τιτλοδοτήσεις . Ένα διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης προστίθεται προσεκτικά σε διάλυμα άγνωστης συγκέντρωσης. Ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνης προστίθεται στην άγνωστη συγκέντρωση. Όταν το διάλυμα γίνει από άχρωμο σε ροζ (ή αντίστροφα), η τιτλοδότηση ή έχει επιτευχθεί το σημείο εξουδετέρωσης και μπορεί να υπολογιστεί η άγνωστη συγκέντρωση.

Στο παρελθόν, η φαινολοφθαλεΐνη είχε χρησιμοποιηθεί ως καθαρτικό. Ήταν συστατικό του Ex-Lax για την ανακούφιση από τη δυσκοιλιότητα χωρίς ιατρική συνταγή. Ωστόσο, απαγορεύτηκε η χρήση του στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1999, αφού έρευνα το έδειξε ως πιθανό καρκινογόνο (καρκινογόνο παράγοντα).