ab_8

 อินดิเคเตอร์สำหรับกรด – เบส

อินดิเคเตอร์เป็นสารที่ใช้บอกความเป็นกรด – เบสของสารละลาย ส่วนใหญ่เป็นสาร

อินทรีย์ประเภทสีย้อมและมีสีต่างๆ กัน มีสูตรโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีสมบัติเป็นกรดอ่อน

เพื่อความสะดวกจึงสมมุติให้มีสูตรเป็น HIn อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่ง ๆ จะมีโครงสร้าง 2 แบบ

ซึ่งมีสีแตกต่างกันเมื่ออินดิเคเตอร์ละลายน้ำหรืออยู่ในสารละลายจะมีการแตกตัวเป็น

ไอออนการที่มีสมบัติเป็นกรดอ่อนจึงทำให้มีภาวะสมดุลเกิดขึ้น เขียนแสดงได้ด้วยสมการ

ดังนี้

ในปฏิกิริยาจะพบว่า HIn และ In- เป็นคู่กรด-เบส ซึ่งกันและกัน HIn มีโครงสร้าง

เป็นกรดจึงเรียกว่า รูปกรด ในขณะที่คู่เบส คือ  In- เป็นโครงสร้างที่แสดงสมบัติเป็นเบส

จึงเรียกว่า รูปเบส โครงสร้างของรูปกรดและรูปเบส สำหรับอินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งๆ

จะมีสีไม่เหมือนกันและมีปริมาณอยู่ในสารละลายต่างกันจึงทำให้สีของสารละลาย

เปลี่ยนแปลงไปได้ในสารละลาย ถ้ามีโครงสร้างของรูปใดมากกว่า สารละลายจะมีสี

ตามรูปนั้น การที่จะมีรูปกรดหรือรูปเบสมากกว่ากันจะขึ้นอยู่กับปริมาณของ H3O+

ในสารละลายหรือขึ้นอยู่กับ pHของสารละลายนั่นเอง

ดังนั้นอินดิเคเตอร์จึงมีสีเปลี่ยนแปลงไปตามค่า pH ของสารละลาย ทำให้สามารถ

บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายจากการดูที่สีของอินดิเคเตอร์

(ที่มา : http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/acid-base/C8.HTM)

ตัวอย่างการเปลี่ยนสีของเมทิลเรด ซึ่งเป็นอินดิเคเตอร์ที่มีสมบัติเป็นกรดอ่อน

เมื่ออยู่ในรูปโมเลกุล (HIn) ซึ่งเป็นรูปกรด (acid form) จะมีสีแดง และเมื่ออยู่ในรูป

ไอออน (In) ซึ่งอยู่ในรูปเบส (base form) หรือเป็นคู่เบสจะมีสีเหลือง เมื่ออยู่ในสารละลาย

ที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายจึงมีภาวะสมดุล ดังสมการ

เมทิลเรดจะปรากฎสีใดขึ้นอยู่กับปริมาณของ HIn และ In– ดังนี้

1. ในสารละลายที่มี H3O+ มาก เนื่องจากการเติมกรดลงในสารละลาย

ตามหลักของเลอชาเตอลิเอร์สมดุลจะเลื่อนมาทางซ้าย ทำให้เกิด [HIn] มาก อินดิเคเตอร์

จะปรากฎเป็นสีแดงมากกว่าสีเหลือง ดังสมการ

2. ในสารละลายที่มี OH มาก เนื่องจากการเติมเบสลงในสารละลาย สมดุลจะเลื่อนไป

ทางขวามากขึ้น เพราะ OH ไปทำปฏิกิริยากับ H3Oทำให้ [H3O+] ลดลง เกิดปฏิกิริยา

ไปข้างหน้ามากขึ้น [In] จึงเพิ่มขึ้นอินดิเคเตอร์จะปรากฎสีเหลืองมากกว่าสีแดง

3. ในสารละลายที่มีค่าความเข้มข้นของ HIn และ In- ใกล้เคียงกัน สีของอินดิเคเตอร์

จะเป็นสีผสมระหว่างสีของรูปกรดและรูปเบสผสมกัน ในกรณีของเมทิลเรดจะได้สีส้ม

ซึ่งเป็นสีผสมระหว่างสีแดงกับสีเหลืองและเรียก pH ของสารละลายช่วงสีผสมนี้ว่า

“ช่วง pH ของการเปลี่ยนสี (pH range) ของอินดิเคเตอร์” ดังสมการต่อไปนี้

จากอัตราส่วนระหว่าง [HIn] ต่อ [In] มีผลต่อสีของอินดิเคเตอร์ ดังนี้

                           ถ้าอัตราส่วนของ [HIn] ต่อ [In]         =          1 : 1    ได้สีส้ม

ถ้าอัตราส่วนของ [HIn] ต่อ [In]         =          10 : 1  ได้สีแดง

ถ้าอัตราส่วนของ [HIn] ต่อ [In]         =          1 : 10  ได้สีเหลือง

ดังนั้น ช่วงปรับเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ที่มีสมบัติเป็นกรดอ่อน คือ ช่วง pH

ที่ทำให้อัตราส่วนระหว่าง  [HIn] ต่อ [In] เปลี่ยนจาก 10 ไปเป็น 0.1

               ถ้า           [HIn] > [In]  ≥ 10 จะพบสีของสารละลายในรูปกรด

หรือเปลี่ยนสีที่

ถ้า

จะพบสีของสารละลายในรูปเบสหรือเปลี่ยนสีที่ช่วง pH      =      pKa + log10

=      pKa + 1

                แสดงว่าอินดิเคเตอร์ใดๆ จะเปลี่ยนสีที่ pH  =  pKa ± 1 ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่าง  อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่ง มีค่า Ka = 2×10-5 รูปกรดมีสีเหลือง รูปเบสมีสีน้ำเงิน

เติมลงในสารละลาย มีค่า pH = 3 จะได้สีอะไรและที่ pH 5.5 และ 9.2 สารละลายจะมีสีใด

แสดงว่า pH ต่ำกว่า 3.7 มีสีเหลือง สูงกว่า 5.7 มีสีน้ำเงิน และช่วง pH 3.7 ถึง 5.7

          เมื่อเติมอินดิเคเตอร์ในสารละลาย        pH         =          3  จะมีสีเหลือง

pH         =          5.5 จะมีสีเขียว

pH         =          9.2 จะมีสีน้ำเงิน

ส่วนช่วง pH ที่ทำให้อินดิเคเตอร์ที่เป็นเบสอ่อนเปลี่ยนสี คือ ช่วงที่ pH = pKa ± 1

ตารางแสดงช่วง pH ที่เปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์บางชนิด

(ที่มา : http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem22/indi.htm)

ผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากตารางพบว่า อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดเปลี่ยนสีที่ค่า pH

ต่างกัน มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีกว้างต่างกัน อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH เปลี่ยนสีที่กว้างมาก

จะไม่สามารถบอกความเป็นกรด – เบส ได้ถูกต้อง ถ้าใช้อินดิเคเตอร์เพียงชนิดเดียว

ถ้าใช้อินดิเคเตอร์หลายชนิดทดสอบค่า pH ของสารละลาย จะสามารถประมาณค่า pH

ได้ใกล้เคียงที่สุด โดยการวิเคราะห์ค่าpH แล้วหาช่วงที่มีค่า pH ซ้ำกัน จะเป็นค่า pH

ของสารละลาย ดังตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1  การทดลองหาค่า pH ของสารละลายชนิดหนึ่ง โดยใช้อินดิเคเตอร์ 5 ชนิดด้วยกัน

ผลการทดลองเป็นดังนี้

ชนิดของอินดิเคเตอร์

ช่วง pH

สีที่เปลี่ยน

สีสารละลายที่ได้จากการทดลอง

1. methyl yellow
2. Bromeresol green
3. Methyl red
4. Bromothymol blue
5. Phenophtalein

2.9-4.0
3.8-5.4
4.4-6.2
6.0-7.6
8.0-9.6

สีแดง-เหลือง
เหลือง-น้ำเงิน
แดง-เหลือง
เหลือง-น้ำเงิน
ไม่มีสี-สีชมพู

เหลือง
น้ำเงิน
ส้ม
เหลือง
ไม่มีสี

       ให้หาค่า pH ของสารละลายจากข้อมูลการทดลองข้างต้น

แนวคิด จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 1 แสดงว่า pH ของสารละลาย > 4 จากอินดิเคเตอร์

ชนิดที่ 2แสดงว่า pH ของสารละลายอยู่ระหว่าง 4.4-6.2 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 3 แสดงว่า

pH ของสารละลาย > 5.4 จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 4 แสดงว่า pH ของสารละลาย < 6

จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 5 แสดงว่า pH ของสารละลาย < 8.0 สรุปได้ว่า สารละลายมี

pH อยู่ระหว่าง 5.4 – 6

ตัวอย่างที่ 2  กำหนดชนิดของอินดิเคเตอร์ช่วง pH ที่เปลี่ยนสีและสีที่เปลี่ยนให้ ดังนี้

นำสารละลาย X ซึ่งใสไม่มีสีมา 3 หลอด หยดอินดิเคเตอร์ ได้ผลดังนี้

pH ของสารละลาย X เท่ากับ 7.2 – 7.6 เนื่องจากเป็นช่วง pH ที่ซ้ำกันของอินดิเคเตอร์

ทั้ง 3 ชนิดและสามารถสรุปได้ว่าสารละลายมีสมบัติเป็นเบสเนื่องจาก pH มากกว่า 7

ดังนั้น ถ้านำอินดิเคเตอร์หลายชนิด ซึ่งเปลี่ยนสีของสารละลายได้ในช่วง

pH แตกต่างกันมากผสมกันในอัตราส่วนที่เหมาะสม จะได้อินดิเคเตอร์ที่ค่า pH

ของสารละลายได้ชัดเจนมากขึ้น เรียกว่า“ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคตอร์(universal indicatior)”

ทำให้สามารถระบุค่า pHของสารละลายตั้งแต่ pH1-14

(ที่มา : http://www.camlab.co.uk/item.asp?itemid=21331&categoryid=204&browsecategoryid=307)

(ที่มา : http://ujutchemical.exteen.com/20060911/entry-3)

ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ที่ใช้โดยทั่วไป ได้จากการผสมอินดิเคเตอร์ 4 ชนิด คือ

เมทิลเรด    เมทิลออเรนจ์ ฟีนอล์ฟทาลีน และโบรโมไทมอลบลู ในอัตราส่วนที่เหมาะสม

ทำให้เปลี่ยนสีได้เกือบทุกช่วงของ pH เช่นที่ pH=3

เมทิลออเรนจ์และเมทิลเรดจะมีสีแดง ฟีนอล์ฟทาลีนไม่มีสี โบรโมไทมอลบูลมีสี

เหลืองเมื่อรวมกันยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์จะให้สีที่ปรากฏเป็นสีแดงส้มที่ pH เท่ากับ 3

กระดาษ pH เป็นกระดาษที่ชุบด้วยยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ใช้ทดสอบความเป็น

กรด-เบสของสารละลายได้สะดวก  โดยการตัดเป็นชิ้นเล็กๆและนำสารละลายมาแตะบน

กระดาษ แล้วนำผลที่ได้ไปเทียบสีของค่า pH ที่แผ่นเทียบสีบนกล่องบรรจุกระดาษ pH

ทำให้สามารถระบุค่า pH ของสารละลายได้

สีที่สกัดได้จากส่วนต่างๆ ของพืชจะเปลี่ยนสีในช่วง pH ต่างๆ ได้ ดังนั้น

จึงสามารถนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ตารางแสดงอินดิเคเตอร์จากพืชที่สกัดด้วยน้ำ 

ชนิดของพืช

ช่วง pH ที่เปลียนสี

สีที่เปลี่ยน

 ดอกอัญชัน

1-3

แดง-ม่วง

 ดอกกระเจี๊ยบ

6-7

แดง-เขียว

 ขมิ้นชัน

6-7

เหลืองส้ม

 ขมิ้นชัน  11-12  ส้ม-น้ำตาล
 ชบาซ้อน  7-8  แดง-เขียว
 ดาวเรืองเหลือง  9-10  ไม่มีสี-เขียว
 กล้วยไม้ 10-11  ไม่มีสี-เหลือง
 ทองกวาว  11-12 เหลืองเขียว-แดง

จากตารางพบว่า สีจากพืชสามารถเปลี่ยนสีในช่วง pH ต่างๆ กัน ดังนั้น

อาจเตรียมอินดิเคเตอร์จากสารสกัดจากส่วนต่างๆ ที่มีสีของพืชได้

นอกจากนี้การวัดค่า pH ของสารละลายอาจใช้เครื่องมือที่เรียกว่า “พีเอชมิเตอร์

(pH meter)” เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดค่า pH ของสารละลายที่ปรากฎเป็นตัวเลขที่มีค่า

ถูกต้องและละเอียดยิ่งขึ้น

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: