อินดิเคเตอร์ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ มีสมบัติเป็นกรดอ่อน มีสูตรโครงสร้างซับซ้อนจึงใช้ HIn แทนสูตรของอินดิเคเตอร์ เมื่ออินดิเคเตอร์อยู่ในสารละลายจะเกิดสมดุลดังสมการ


\displaystyle H\ {I}n(aq)+H_2O(l)\leftrightarrow \displaystyle H_3O^+(aq)+In^-(aq)

รูปกรด                                        รูปเบส

สีของอินดิเคเตอร์ที่ปรากฏ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ HIn และในสารละลาย การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ  ในสารละลาย จะทำให้สมดุลนี้ถูกรบกวนรวมทั้งความเข้มข้นของ Hin และ เปลี่ยนแปลงไปด้วย สมมติให้ Hin มีสีแดงและ  มีสีเหลือง ในกรณีที่อินดิเคเตอร์นี้อยู่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นของ  มาก  จะทำปฏิกิริยากับ เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ HIn เกิดขึ้นมาก ถ้าในสารละลายมี Hin เข้มข้นสูงกว่า  10 เท่า สารละลายจะมีสีแดง แต่ถ้าอยู่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นของมาก

จะทำปฏิกิริยากับ ทำให้ลดลง Hin จะทำปฏิกิริยากับ เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ เกิดขึ้นมากถ้าเข้มข้นสูงกว่า Hin 10เท่า สารละลายจะมีสีเหลืองแสดงว่าการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอในสารละลาย

อินดิเคเตอร์ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ ส่วนใหญ่อยู่ในรูปสารละลายที่มีน้ำหรือแอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลายโดยปกติจะใช้ความเข้มข้นประมาณร้อยละ 0.1 และใช้เพียง 2-3 หยดก็สามารถสังเกตสีได้ชัดเจน อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดเปลี่ยนสีได้ในช่วง pH ที่มีค่าเฉพาะ และแตกต่างกัน เช่น เมทิลออเรนจ์ เปลี่ยนสีที่ pH 3.2-4.4(แดง- เหลือง) ซึ่งหมายความว่า

ที่ pH 3.2 หรือต่ำกว่า 3.2 จะมีสีแดง

ที pH 4.4 หรือสูงกว่า 4.4 จะมีสีเหลือง

ที่ pH ระหว่าง 3.2 ถึง 4.4 จะมีสีส้ม ซึ่งเป็นสีผสมระหว่างสีแดงกับสีเหลือง

ตัวอย่างอินดิเคเตอร์ และช่วง pH ของการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ต่าง ๆ แสดงในตาราง 8.7

ตาราง 8.7 อินดิเคเตอร์ และช่วง pH ของการเปลี่ยนสี

อินดิเคเตอร์

ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี

สีที่เปลี่ยน

ไทมอลบลู*(กรด)

โบรโมฟีนนอลบลู

คองโกเรด

เมทิลออเรนจ์

โบรโมครีซอลกรีน

เมทิลเรด

อะโซลิตมิน(ลิตมัส)

โบรโมครีซอลเพอร์เพิล

โบรโมไทมอลบลู

ครีซอลเรด

ฟีนอลเรด

ไทมอลบลู*(เบส)

ฟีนอล์ฟทาลีน

ไทมอล์ฟทาลีน

อะลิซาลินเยลโล อาร์

1.2-2.8

3.0-4.6

3.0-5.0

3.2-4.4

3.8-5.4

4.2-6.3

5.0-8.0

5.2-6.8

6.0-7.6

7.0-8.8

6.8-8.4

8.0-9.6

8.3-10.0

9.4-10.6

10.1-12.0

แดง-เหลือง

เหลือง-น้ำเงิน

น้ำเงิน-แดง

แดง-เหลือง

เหลือง-น้ำเงิน

แดง-เหลือง

แดง-น้ำเงิน

เหลือง-ม่วง

เหลือง-น้ำเงิน

เหลือง-แดง

เหลือง-แดง

เหลือง-น้ำเงิน

ไม่มีสี-ชมพู

ไม่มีสี-น้ำเงิน

เหลือง-แดง

ไทมอลบลู เปลี่ยนสีได้ 2 ช่วง

-      ในสารละลาย pH 6.5 เมทิลเรดและโบรโมไทมอลบลู จะมีสีใด

- ถ้าหยดฟีนอล์ฟทาลีนลงในสารละลายใสไม่สีปรากฏว่า สารละลายยังคงใสไม่มีสีเหมือนเดิมสารละลายนั้นมีสมบัติเป็นกรดหรือเบสจงอธิบาย

เนื่องจากอินดิเคเตอร์แต่ละชนิดเปลี่ยนสีในช่วง pH ที่มีค่าเฉพาะและแตกต่างกัน การใช้อินดิเคเตอร์เพียงชนิดเดียวทดสอบความเป็นกรด-เบสจึงบอกค่า pHได้เป็นช่วงกว้าง ๆ ถ้านำอินดิเคเตอร์หลายชนิดและแต่ละชนิดเปลี่ยนสีใสช่วง pH แตกต่างกัน เมื่อนำมาผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม จะได้อินดิเคเตอร์ที่ใช้บอกค่า pH ของสารละลายได้ละเอียดขี้น เรียกอินดิเคเตอร์ผสมนี้ว่า ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนสีในสารละลายที่มี pH ต่าง ๆ กันเกือบทุกค่า

นอกจากตัวอย่างอินดิเคเตอร์ดังตาราง 8.7 แล้ว ยังสามารถสกัดสารที่มีสีจากส่วนทีเป็นดอกหรือใบของพืชในท้องถิ่นมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ ดังตาราง 8.8

ตาราง 8.8 อินดิเคเตอร์จากพืชที่สกัดด้วยน้ำ

ชนิดของพืช

ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี

สีที่เปลี่ยน

อัญชัน(ม่วง)

กระเจี๊ยบ

ขมิ้นชัน

ชบาซ้อน

ดาวเรืองเหลือง

กล้วยไม้เหลือง

ทองกวาว

1-3

6-7

6-7

11-12

7-8

9-10

10-11

11-12

แดง-ม่วง

แดง-เขียว

เหลือง-ส้ม

ส้ม-น้ำตาล

แดง-เขียว

ไม่มีสี-เหลือง

ไม่มีสี-เหลือง

เหลืองเขียว-แดง

ที่มา : จากวารสารวิทยาศาสตร์ ปีที่ 36 ฉบับที่ 9 พ.ศ. 2525 หน้า 604

กิจกรรมเสริม

-                    ทดสอบสีของสารละลายยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ ในสารละลายที่มี pH 1-10

-                    ทดสอบการเปลี่ยนสีของเมทิลเรด เมทิลออเรนจ์ โบรโมไทมอลบลู และฟีนอล์ฟทาลีนในสารละลาย pH 1-10

-                      สกัดอินดิเคเตอร์จากพืช และทดสอบการเปลี่ยนสีในสารละลายที่มี pH 1-10

สารละลายกรด-เบสในชีวิตประจำวันและในสิ่งมีชีวิต

ในชีวิตประจำวันเราใช้สารที่มีสมบัติเป็นกรดหรือเบสหรือกลางหลายชนิด บางชนิดอยู่ในอาหารหรือเครื่องดื่มที่เรารับประทาน เช่น น้ำส้มสายชู น้ำมะนาว น้ำอัดลม บางชนิดใช้เป็นสารซักล้าง สารทำความสะอาด เครื่องสำอางสารดังกล่าวนี้ล้วนมี pH ต่าง ๆ กัน

นอกจากนี้ของเหลวในสิ่งมีชีวิตก็มี pH ต่าง ๆ กันด้วยความเป็นกรด - เบส ของสารจึงมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมากถ้าของเหลวในสิ่งมีชีวิตมี pH เปลี่ยนไป การทำงานของระบบต่าง ๆ จะเกิดการผิดปกติได้ อย่างไรก็ตาม pH ของของเหลวในร่างกายอาจเปลี่ยนแปลงไปได้เล็กน้อยโดยที่ร่างกายยังคงอยู่ในสภาพปกติไม่เกิดอาการเจ็บป่วย แต่ของเหลวบางชนิด เช่น เลือดมี pH เกือบคงที่ (7.35-7.45) จะเปลี่ยนแปลงได้กรณีผู้ที่ป่วยเป็นเบาหวานรุนแรง ค่า pH ของเลือดอาจลดต่ำกว่า 7.35 ทำให้เกิดอาการคลื่นไส้ และถ้าลดต่ำลงมาก ๆ อาจหมดสติหรือเสียชีวิตได้ แต่ในภาวะปกติร่างกายจะมีระบบควบคุม pH ของเลือดไว้ให้เกือบคงที่

 

การทดลองที่ 5 การเลือกอินดิเคเตอร์ในการไทเทรตกรด-เบส

การทดลองที่ 5 การเลือกอินดิเคเตอร์ในการไทเทรตกรด-เบส
1. ปิเปตต์สารละลายCH3COOH0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3ลงในขวดรูปกรวยขนาด 100cm3หยดฟีนอล์ฟทาลีนลงไป 3 หยด
2. บรรจุสารละลาย NaOH 0.1 mol/dm3 ในบิวเรตต์ บันทึกปริมาตรก่อนการไทเทรต
3. หยดสารละลาย NaOH จากบิวเรตต์ลงในสารละลายCH3COOHที่เตรียมไว้ทีละหยด เขย่าขวดทุกครั้งทีหยดลงไป ทำเช่นนี้ต่อไปจนอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี บันทึกปริมาตรของสารละลายในบิวเรตต์
4. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 1-3 แต่ใช้เมทิลออเรนจ์แทนฟีนอล์ฟทาลีน


ผลการทดลอง
จากความรู้ที่ได้ศึกษามาแล้วควรบอกได้ว่า ณ จุดสมมูล ถ้าใช้สารละลายกรดแอซีติกเข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3จะทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3ได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส และ pH ที่จุดสมมูลมีค่าประมาณ 8.7


ในการไทเทรตกรดกับเบสคู่นี้ใช้ฟีนอล์ฟทาลีนซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH 8.3 10.0 และเมทิลออเรนจ์ซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH 3.2 4.4 เป็นอินดิเคเตอร์ ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์มากกว่าเมื่อใช้เมทิลออเรนจ์เป็นอินดิเคเตอร์ แสดงว่าอินดิเคเตอร์ทั้งสองชนิดนี้บอกจุดยุติได้ไม่ตรงกัน ฟีนอล์ฟทาลีนจะบอกจุกยุติได้ใกล้เคียงจุดสมมูลมากกว่า และสามารถเปลี่ยนสีในช่วง pH ที่ตรงกัน pH ของสารละลายเกลือโซเดียมแอซีเตตที่ได้จากปฏิกิริยา ดังนั้นจึงควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรด-เบสคู่นี้ กราฟแสดงการไทเทรตระหว่างสารละลาย CH3COOHกับ NaOH


การเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการไทเทรตกรด-เบส ต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ หรือพิจารณาจากช่วงของการเปลี่ยน pH นั้น ดังตัวอย่างการไทเทรตกรดแก่ดัวยเบสแก่ เช่น HCl กับ NaOH ดังรูป


ซึ่งพบว่าช่วงที่ชันที่สุด มีค่า pH 3-11 เราจึงควรเลือกอินดิเคเตอร์ที่เปลี่ยนสีในช่วง pH 3-11 ได้หลายชนิด ได้แก่
เมทิลออเรนจ์ เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 3.2 4.4
เมทิลเรด เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 4.2 6.3
โบรโมไทมอลบลู เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 6.0 7.6
ฟีนอล์ฟทาลีน เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 8.3 10.0



การไทเทรตกรดกับเบสแต่ละคู่ที่ได้กล่าวมาแล้ว ถ้าพิจารณาตามความแรงของกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากัน แบ่งได้เป็น 4 ประภท และต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ให้เหมาะสมสำหรับกรดกับเบสคู่นั้นๆดังนี้

1. การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่pH ประมาณ 7

2. การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสอ่อน ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่ pH ต่ำกว่า 7

3. การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนและเบสแก่ ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่pH สูงกว่า 7

4. การไทเทตรระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุกยุติที่pH ประมาณ 7

ในกรณีที่ 4 จะมีการเปล่ยนแปลงค่า pH น้อยมาก เนื่องจากความอ่อนของทั้งกรดและเบส ทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นน้อย ดังนั้นการใช้อินดิเคเตอร์ที่มีการเปล่ยนแปลงสีที่จุดยุติ อาจทำให้สังเกตจุดยุติคลาดเคลื่อนได้ หรือบางกรณีไม่สามารถสังเกตจุดยุติได้ จึงต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการไทเทรต
วันอังคาร, 10 มีนาคม 2558 06:04 by chem02
วันจันทร์, 09 มีนาคม 2558 18:11 by chem02
วันจันทร์, 09 มีนาคม 2558 16:58 by chem02

link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education newsletter

SEAMEO Congress

Programme with Presentations

Black Ribbon