ما هو مؤشر درجة الحموضة؟ التعريف والأمثلة

مؤشر درجة الحموضة أو مؤشر القاعدة الحمضية هو مركب يتغير لونه المحلول على مدى ضيق من الرقم الهيدروجيني القيم. هناك حاجة إلى كمية صغيرة فقط من مركب المؤشر لإنتاج تغيير لون مرئي.

عند استخدامه كمحلول مخفف ، لا يكون لمؤشر الأس الهيدروجيني تأثير كبير على حموضة أو قلوية المحلول الكيميائي.

المبدأ الكامن وراء وظيفة المؤشر هو أنه يتفاعل مع الماء لتشكيل كاتيون الهيدروجين H⁺ أو هيدرونيوم أيون H₃يا⁺. يتغير التفاعل لون جزيء المؤشر.

تتغير بعض المؤشرات من لون إلى آخر ، بينما يتغير البعض الآخر بين الحالة الملونة والحالة عديمة اللون. عادة ما تكون مؤشرات الأس الهيدروجيني أحماض ضعيفة أو قواعد ضعيفة. تحدث العديد من هذه الجزيئات بشكل طبيعي.

على سبيل المثال ، الأنثوسيانين الموجود في الزهور والفواكه والخضروات هي مؤشرات درجة الحموضة. تشمل النباتات التي تحتوي على هذه الجزيئات أوراق الكرنب الأحمر ، وزهور البتلة الوردية ، والعنب البري ، وسيقان الراوند ، وزهور الكوبية ، وزهور الخشخاش. عباد الشمس هو مؤشر حموضة طبيعي مشتق من خليط من الأشنات.

بالنسبة للحمض الضعيف ذو الصيغة HIn ، ستكون معادلة التوازن الكيميائية:

HIn (aq) + H₂O (ل) ⇆ ح₃يا⁺ (ع) + في^- (ع)

عند درجة حموضة منخفضة ، تركيز الهيدرونيوم أيون مرتفع وموقف التوازن يقع على اليسار. الحل له لون المؤشر HIn. عند درجة حموضة عالية ، يكون تركيز الهيدرونيوم منخفضًا ، ويكون التوازن على اليمين ، ويكون المحلول لون القاعدة المترافقة في^-.

بالإضافة إلى مؤشرات الأس الهيدروجيني ، هناك نوعان آخران من المؤشرات المستخدمة في الكيمياء. تستخدم مؤشرات الأكسدة في المعايرة التي تتضمن تفاعلات الأكسدة والاختزال. تستخدم المؤشرات المعقدة لقياس الكاتيونات المعدنية.

• ميثيل الأحمر هو مؤشر درجة الحموضة يستخدم لتحديد قيم الأس الهيدروجيني بين 4.4 و 6.2. عند درجة حموضة منخفضة (4.4 وأقل) يكون محلول المؤشر أحمر. عند درجة حموضة عالية (6.2 وما فوق) ، يكون اللون أصفر. بين الرقم الهيدروجيني 4.4 و 6.2 ، حل المؤشر باللون البرتقالي.
• البروموكريسول الأخضر هو مؤشر الأس الهيدروجيني المستخدم لتحديد قيم الأس الهيدروجيني بين 3.8 و 5.4. تحت درجة الحموضة 3.8 حل المؤشر أصفر. فوق الرقم الهيدروجيني 5.4 الحل الأزرق. بين قيم الأس الهيدروجيني 3.8 و 5.4 ، يكون حل المؤشر أخضر.

نظرًا لأن المؤشرات تغير الألوان عبر نطاقات الأس الهيدروجيني المختلفة ، فقد يتم دمجها في بعض الأحيان لتقديم تغييرات الألوان على نطاق أس هيدروجيني أوسع.

فمثلا، "مؤشر عالمي"يحتوي على ثيمول أزرق وأحمر ميثيل وأزرق بروموثيمول وأزرق ثيمول وفينول فثالين. وهو يغطي مدى الأس الهيدروجيني من أقل من 3 (أحمر) إلى أكبر من 11 (بنفسجي). تشمل الألوان المتوسطة برتقالي / أصفر (درجة الحموضة من 3 إلى 6) ، والأخضر (درجة الحموضة 7 أو محايدة) ، والأزرق (درجة الحموضة من 8 إلى 11).

تستخدم مؤشرات الأس الهيدروجيني لإعطاء قيمة تقريبية للأس الهيدروجيني لمحلول كيميائي. للقياسات الدقيقة ، يتم استخدام مقياس الأس الهيدروجيني.

بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام التحليل الطيفي للامتصاص مع مؤشر الأس الهيدروجيني لحساب الأس الهيدروجيني باستخدام قانون البيرة. قياسات الأس الهيدروجيني الطيفي باستخدام مؤشر أحادي القاعدة تكون دقيقة في حدود قيمة pKa واحدة. يؤدي الجمع بين مؤشرين أو أكثر إلى زيادة دقة القياس.

يتم استخدام المؤشرات في المعايرة لإظهار اكتمال تفاعل الحمض القاعدي.