5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

🖎 Δείκτες οξέων – βάσεων ή ηλεκτρολυτικοί ή πρωτολυτικοί δείκτες :

⮚ είναι οι ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται.

⮚ είναι συνήθως ασθενή οργανικά οξέα ή βάσεις των οποίων …

✯ Δηλαδή, οι δύο συζυγές μορφές (οξέος – βάσης) του δείκτη έχουν διαφορετικό χρώμα.

τα μη ιοντισμένα μόρια έχουν διαφορετικό χρώμα από τα αντίστοιχα ιόντα τους.

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΒΑΣΙΚΗ μορφή δείκτη

ΗΔ + Η₂Ο

Έστω ο δείκτης ΗΔ, ο οποίος είναι ασθενές οξύ :

χρώμα 1

χρώμα 2

ΟΞΙΝΗ

μορφή

δείκτη

Δ^— + Η₃Ο⁺

Τα μη ιοντισμένα μόρια ΗΔ, αποτελούν την όξινη μορφή του δείκτη.

Τα ιόντα Δ^— (συζυγής βάση του ΗΔ) αποτελούν την βασική μορφή του δείκτη.

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΜΕΛΕΤΗ ΑΛΛΑΓΗΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ ΔΕΙΚΤΗ

Έστω ο δείκτης ΗΔ : ασθενές οξύ.

Σε ένα υδατικό διάλυμα, ιοντίζεται σύμφωνα με την εξίσωση :

Επικρατεί το χρώμα 2, δηλαδή η βασική μορφή του δείκτη Δ^—.

⮊ Προσθήκη ΟΞΕΟΣ :

ΗΔ + Η₂Ο

Δ^— + Η₃Ο⁺

Επικρατεί το χρώμα 1, δηλαδή η όξινη μορφή του δείκτη ΗΔ.

η ισορροπία μετατοπίζεται προς τ’ αριστερά (αρχή Le Chatelier)

Λόγω του ιοντισμού του οξέος, αυξάνονται τα Η₃Ο⁺ στο διάλυμα, οπότε

⮊ Προσθήκη ΒΑΣΗΣ :

Λόγω του ιοντισμού ή διάστασης της βάσης, αυξάνονται τα ΟΗ^— και μειώνονται τα ιόντα Η₃Ο⁺στο διάλυμα

η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά

ΗΔ + Η₂Ο

+ Η₂Ο

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΙUPAC : 3,3-δι(4-υδροξυφαινυλο)-2-βενζοφουραν-1(3Η)-όνη

pH > 10

pH < 8,2

ΟΞΙΝΗ

ΜΟΡΦΗ

ΒΑΣΙΚΗ

ΜΟΡΦΗ

ΦΑΙΝΟΛΟΦΘΑΛΕΪΝΗ

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΦΑΙΝΟΛΟΦΘΑΛΕΪΝΗ

ΙUPAC : 3,3-δι(4-υδροξυφαινυλο)-2-βενζοφουραν-1(3Η)-όνη

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΗΛΙΑΝΘΙΝΗ

ΙUPAC : 4-διμεθυλ-αμινο-αζω-βενζενο-4'-σουλφανιλικό νάτριο

πορτοκαλί του μεθυλίου

pH > 4,4

pH < 3,1

ΟΞΙΝΗ

ΜΟΡΦΗ

ΒΑΣΙΚΗ

ΜΟΡΦΗ

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΕΡΥΘΡΟ ΦΑΙΝΟΛΗΣ

pH > 8,2

pH < 6,6

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

​

​

​

​

​

[ Δ^—] ∙ [Η₃Ο⁺]

Κ_a = ———————

[ ΗΔ ]

2 . Τα Η₃Ο⁺ τα οποία καθορίζουν το pH του διαλύματος και εμφανίζονται στις

σχέσεις, προκύπτουν από τον ιοντισμό του δείκτη αλλά και τον ιοντισμό – διάσταση των άλλων ουσιών – ηλεκτρολυτών του διαλύματος.

[ ΗΔ ]

——— =

[ Δ^—]

⇔

Η σταθερά ιοντισμού K_a του δείκτη ΗΔ είναι :

ΗΔ + Η₂Ο ⮀ Δ^— + Η₃Ο⁺

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

1 . Η σχέση (2) μας επιτρέπει να υπολογίζουμε τον λόγο [ΗΔ]/[Δ^-] των δύο συζυγών μορφών του δείκτη όταν γνωρίζουμε το pH του διαλύματος (και επομένως την συγκέντρωση των Η₃Ο⁺) ή αντιστρόφως.

Έτσι, θεωρούμε ότι τα Η₃Ο⁺ προκύπτουν από τον ιοντισμό των υπόλοιπων ( εκτός δείκτη ) ηλεκτρολυτών

Επειδή όμως η συγκέντρωση του δείκτη στο διάλυμα είναι πολύ μικρή (προσθέτουμε μερικές σταγόνες μόνο δείκτη), η συνεισφορά του δείκτη στον καθορισμό της [Η₃Ο⁺] είναι αμελητέα.

[ H₃O⁺]

———

Κ_a

​

​

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

Σε διάλυμα Ca(OH)₂ 0,05 M προσθέτουμε μία σταγόνα του δείκτη ΗΔ με Κ_a(HΔ) = 10^-9. Να υπολογίσετε την αναλογία των συγκεντρώσεων [ΗΔ]/[Δ^-]

ΕΦΑΡΜΟΓΗ :

[ Δ^—] ∙ [Η₃Ο⁺]

Κ_{a (ΗΔ)} = ———————

[ ΗΔ ]

[ ΗΔ ]

——— =

[ Δ^—]

⇔

ΗΔ + Η₂Ο ⮀ Δ^— + Η₃Ο⁺

[ H₃O⁺]

———

Κ_{a (ΗΔ)}

​

​

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH^-

0,05 M δίνουν

0,05 Μ

0,1 Μ

[ΟΗ^- ] = 0,1 Μ

pOH = 1

pH = 13

[H₃O⁺] = 10^-13 M

10^-13

———

10^-9

​

​

10^-4

​

​

1

—

10⁴

=

=

=

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΗΔ + Η₂Ο ⮀ Δ^— + Η₃Ο⁺

• Η μια μορφή ενός δείκτη επικρατεί της άλλης, όταν η συγκέντρωση της είναι δεκαπλάσια της άλλης

[ΗΔ] > 10∙[Δ^—]

[ΗΔ]

—— >10

[Δ^—]

[ ΗΔ ] [ H₃O⁺]

——— = ———

[ Δ^—] Κ_a

[Η₃Ο⁺ ]

—— > 10

[Κ_α]

[Η₃Ο⁺ ]

- log ——— < -log 10

Κ_α

[Η₃Ο⁺ ]

log ——— > log 10

Κ_α

(1)

(1)

—log[H₃O⁺] —(— logK_a ) < —1

pH< pK_a— 1

Χρώμα ΜΗ ΙΟΝΤΙΣΜΕΝΗΣ

ΜΟΡΦΗ (ΟΞΙΝΗΣ) επικρατεί του Δ^- :

⇒

⇒

⇒

Χρώμα ΙΟΝΤΙΣΜΕΝΗΣ ΜΟΡΦΗΣ (ΒΑΣΙΚΗ) επικρατεί του ΗΔ :

⇒

⇒

⇒

[Δ^—] > 10∙[ΗΔ]

[ΗΔ]

—— < 10

[Δ^—]

[Η₃Ο⁺ ]

—— < 10

[Κ_α]

[Η₃Ο⁺ ]

log ——— < log 10

Κ_α

(1)

pH >pK_a+ 1

⇒

⇒

⇒

⇒

Επικρατεί όταν …..

Επικρατεί όταν …..

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΛΛΑΓΗΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ δείκτη

0 7 14

pK_a + 1

pK_a

pK_a—1

pH < pK_a—1

pH > pK_a + 1

pK_a—1 ≤ pH ≤ pK_a+1

Επικρατεί Όξινη μορφή δείκτη

Επικρατεί Βασική μορφή δείκτη

Ενδιάμεσο χρώμα

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΛΛΑΓΗΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ δείκτη

0 7 14

10

9

8

pH < 8

pH > 10

8 ≤ pH ≤ 10

Αν K_a = 10^-9

pKa = 9

Επικρατεί Όξινη μορφή δείκτη

Επικρατεί Βασική μορφή δείκτη

Ενδιάμεσο χρώμα

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

Αν επικρατεί όταν υπάρχει μια άλλη σχέση, τότε αυτή η περιοχή θα έχει άλλο εύρος.

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

1 . Η περιοχή αλλαγής χρώματος ενός δείκτη

ΗΔ :

⮚ εξαρτάται από την K_{a ( HΔ )} του δείκτη.

⮚ πραγματοποιείται σε μια περιοχή pH περίπου 2 μονάδων, δηλαδή μια μονάδα εκετέρωθεν του pK_a του δείκτη,

εφόσον η μια μορφή του δείκτη επικρατεί όταν είναι 10πλάσιας συγκέντρωσης τουλάχιστον της άλλης.

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

2. Χρώματα συζυγών μορφών δείκτη :

⮚ δεν είναι απαραίτητο να εμφανίζεται σε βασικά διαλύματα, δηλαδή με pH > 7 (25 ^οC).

⮚ εμφανίζεται σε pH > pK_a + 1

α) Το χρώμα της όξινης μορφής του δείκτη :

⮚ εμφανίζεται σε pH < pK_a—1

⮚ δεν είναι απαραίτητο να εμφανίζεται σε όξινα διαλύματα, δηλαδή με pH < 7 (25 ^οC).

Μπορεί να εμφανιστεί και σε βασικά ή ουδέτερα διαλύματα.

β) Το χρώμα της βασικής μορφής του δείκτη :

Μπορεί να εμφανιστεί και σε όξινα ή ουδέτερα διαλύματα.

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

3. Το χρώμα που παίρνει ένα διάλυμα εξαρτάται από το λόγο [ΗΔ] /[Δ^—] ο οποίος καθορίζεται από [Η₃Ο⁺] και την Κ_a του δείκτη, σύμφωνα με τη σχέση :

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

Eπομένως, το χρώμα που θα έχει ένα διάλυμα εξαρτάται από :

α) το pH του διαλύματος

β) τη σταθερά ιοντισμού του δείκτη K_{a ( HΔ )}, η οποία χαρακτηρίζει την περιοχή αλλαγής του χρώματος του.

[ΗΔ] /[Δ^—] = [Η₃Ο⁺] / Κ_a

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ

β) Προσδιορισμός τελικού σημείου σε ογκομέτρηση.

ΧΡΗΣIMOTHTA ΔΕΙΚΤΩΝ

α) Χρωματομετρική μέθοδος :

κατά προσέγγιση προσδιορισμός του pH με βοήθεια

▶ δεικτών ή

▶ του πεχαμετρικού χαρτιού

(ειδικό χαρτί εμποτισμένο με μίγμα δεικτών)

5.6.ΔΕΙΚΤΕΣ