Chỉ thị pH incdicator

Chất chỉ thị pH hay chỉ thị axit bazơ là hợp chất mà thay đổi màu sắc trong dung dịch ở một khoảng pH hẹp. Chỉ một số lượng nhỏ hợp chất chỉ thị cần để tạo ra thay đổi màu sắc có thể nhìn thấy. Khi được sử dụng với nồng độ thấp, chất chỉ thị không có ảnh hưởng nhiều lên tính axit hoặc bazơ của dụng dịch hóa chất.

Chất chỉ thị hoạt động là nhờ sự phản ứng của nó với nước để tạo thành ion hydro hoặc H⁺ hoặc ion hydronium H₃O⁺. Phản ứng này thay đổi màu sắc của phân tử chỉ thị. Một số chất chỉ thị thay đổi từ màu này thành màu khác, trong khi một số lại thay đổi từ trạng thái có màu thành không có màu. Các chất chỉ thị pH luôn là axit hoặc ba zơ yếu. Nhiều trong số chất này xuất hiện trong tự nhiên. Ví dụ, anthocyanins là chất chỉ thị pH được tìm thấy trong hoa, quả và các loại rau. Thực vật chứa những phân tử này bao gồm lá bắp cải đỏ, hoa hồng, quả việt quất, thân cây đại hoàng, hoa cẩm tú cầu và hoa anh túc. Litmus cũng là một chất chỉ thị pH tự nhiên được thu từ hỗn hợp của địa y.

Ví dụ một chất chỉ thị là HIn, nó là một axit yếu. Phương trình hóa học cân bằng của chất này trong dung dịch như sau:

HIn (aq) + H₂O (l) ⇆ H₃O⁺ (aq) + In^– (aq)

Khi ở pH thấp, nồng độ của uon ion hydronium cao do đó vị trí cân bằng lệch về phía trái. Dung dịch có màu của chất chỉ thị HIn. Ngược lại ở pH cao, nồng độ của hydronium thấp, sự cân bằng lệch sang bên phải, và dung dịch có màu của ba zơ liên hợp In^–.

Hơn nữa, có hai kiểu chất chỉ thị khác nhau trong lĩnh vực hóa học. Chất chỉ thị ô xi hóa khử được sử dụng cho chuẩn độ phản ứng ô xi hóa khử. Còn chất chỉ thị phức hợp được sử dụng để định lượng cation kim loại.

Một số ví dụ về chất chỉ thị

• Methyl red là một chất chỉ thị được sử dụng để xác định các giá trị pH nằm giữa 4.4 và 6.2. Ở mức pH thấp (≤4.4) dung dịch chỉ thị sẽ có màu đỏ. Nếu chất chỉ thị ở mức pH cao (≥6.2) dung dịch sẽ có màu vàng. Nếu pH nằm giữa 4.4 và 6.2, dung dịch chỉ thị có màu cam.
• Bromocresol green là một chất chỉ thị khác dùng để xác định mức pH nằm trong khoảng 3.8 và 5.4. Nếu giá trị pH dưới 3.8 dung dịch chất chỉ thị có màu vàng. Nếu giá trị pH trên 5.4 dung dịch có màu xanh biển. Nếu pH nằm trong khoảng 3.8 và 5.4, dung dịch chỉ thị có màu xanh lá.

Chỉ thị phổ quát

Người ta có thể kết hợp nhiều chất chỉ thị khác nhau để có được chỉ thị phổ quát cho toàn bộ dải pH. Một ví dụ về hỗn hợp chỉ thị phổ quát thường bao gồm thymol blue, methyl red, bromothymol blue, and phenolphthalein. Nó bao phủ một khoảng pH từ nhỏ hơn 3 (màu đỏ) tới lớn hơn 11 (màu tím). Các màu trung gian bao gồm cam/vàng (pH từ 3 tới 6), xanh lá (pH 7 hoặc trung tính), và màu xanh nước biển (pH từ 8 tới 11).

Ứng dụng

Chất chỉ thị được sử dụng để đưa ra giá trị pH thô của một dung dịch. Để có giá trị chính xác, bắt buộc phải sử dụng máy đo pH. Ngoài ra sử dụng quang phổ hấp thụ với chất chỉ thị để tính toán giá trị pH theo định luật Beer. Các phép đo pH với quang phổ sử dụng một chất chỉ thị axit ba zơ duy nhất là chính xác trong một giá trị pKa. Nếu kết hợp hai hoặc nhiều chất chỉ thị sẽ tăng độ chính xác của phép đo.