Definition und Beispiele des pH-Indikators

Ein pH-Indikator oder Säure-Base-Indikator ist eine Verbindung, die in Lösung ihre Farbe über einen engen Bereich von pH-Werten ändert. Es wird nur eine geringe Menge Indikatorverbindung benötigt, um eine sichtbare Farbänderung zu erzeugen.

Bei Verwendung als verdünnte Lösung hat ein pH-Indikator keinen signifikanten Einfluss auf den Säuregrad oder die Alkalität einer chemischen Lösung.

Das Prinzip hinter der Funktion eines Indikators ist, dass er mit Wasser zum Wasserstoffkation H reagiert⁺ oder Hydroniumion H₃Ö⁺. Die Reaktion verändert die Farbe des Indikatormoleküls.

Einige Indikatoren wechseln von einer Farbe zur anderen, während andere zwischen farbigen und farblosen Zuständen wechseln. pH-Indikatoren sind normalerweise schwache Säuren oder schwache Basen. Viele dieser Moleküle kommen auf natürliche Weise vor.

Beispielsweise sind die Anthocyane in Blumen, Obst und Gemüse pH-Indikatoren. Pflanzen, die diese Moleküle enthalten, umfassen Rotkohlblätter, Rosenblüten, Blaubeeren, Rhabarberstängel, Hortensienblüten und Mohnblumen. Lackmus ist ein natürlicher pH-Indikator, der aus einer Mischung von Flechten gewonnen wird.

Für eine schwache Säure mit der Formel HIn wäre die chemische Gleichgewichtsgleichung:

HIn (aq) + H₂O (l) ≤ H₃Ö⁺ (aq) + In^- (aq)

Bei niedrigem pH-Wert ist die Konzentration des Hydroniumions hoch und die Gleichgewichtsposition liegt links. Die Lösung hat die Farbe des Indikators HIn. Bei einem hohen pH-Wert ist die Konzentration an Hydronium niedrig, das Gleichgewicht ist rechts und die Lösung hat die Farbe der konjugierten Base In^-.

Neben pH-Indikatoren gibt es zwei weitere Arten von Indikatoren, die in der Chemie verwendet werden. Redoxindikatoren werden bei Titrationen mit Oxidations- und Reduktionsreaktionen verwendet. Komplexometrische Indikatoren werden zur Quantifizierung von Metallkationen verwendet.

Beispiele für pH-Indikatoren

• Methylrot ist ein pH-Indikator zur Identifizierung von pH-Werten zwischen 4,4 und 6,2. Bei niedrigem pH-Wert (4,4 und niedriger) ist die Indikatorlösung rot. Bei hohem pH-Wert (6,2 und höher) ist die Farbe gelb. Zwischen pH 4,4 und 6,2 ist die Indikatorlösung orange.
• Bromkresolgrün ist ein pH-Indikator zur Identifizierung von pH-Werten zwischen 3,8 und 5,4. Unterhalb von pH 3,8 ist die Indikatorlösung gelb. Oberhalb von pH 5,4 ist die Lösung blau. Zwischen pH-Werten von 3,8 und 5,4 ist die Indikatorlösung grün.

Universalindikator

Da Indikatoren die Farben in verschiedenen pH-Bereichen ändern, können sie manchmal kombiniert werden, um Farbänderungen in einem größeren pH-Bereich zu ermöglichen.

Beispielsweise enthält "Universalindikator" Thymolblau, Methylrot, Bromthymolblau, Thymolblau und Phenolphthalein. Es deckt einen pH-Bereich von weniger als 3 (rot) bis mehr als 11 (violett) ab. Zwischenfarben sind Orange / Gelb (pH 3 bis 6), Grün (pH 7 oder neutral) und Blau (pH 8 bis 11)..

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Verwendung von pH-Indikatoren

pH-Indikatoren werden verwendet, um einen ungefähren pH-Wert einer chemischen Lösung anzugeben. Für genaue Messungen wird ein pH-Meter verwendet.

Alternativ kann die Absorptionsspektroskopie mit einem pH-Indikator verwendet werden, um den pH-Wert unter Verwendung des Beer-Gesetzes zu berechnen. Spektroskopische pH-Messungen unter Verwendung eines einzelnen Säure-Base-Indikators sind auf einen pKa-Wert genau. Die Kombination von zwei oder mehr Indikatoren erhöht die Genauigkeit der Messung.

Indikatoren werden in einer Titration verwendet, um den Abschluss einer Säure-Base-Reaktion anzuzeigen.