Химия школьнику

Фенолфталеин: что это и как работает индикатор в щёлочи и кислоте

Фенолфталеин — кислотно-основный индикатор: в щёлочи малиновый, в кислоте бесцветный. Объясняем, как он работает и с чем его сравнить.

Фенолфталеин — один из самых известных индикаторов в школьной химии. Достаточно капли, чтобы по цвету раствора понять, щёлочь в пробирке или нет. Ниже — что такое фенолфталеин, почему он меняет цвет и как с ним работать.

Что такое фенолфталеин

Фенолфталеин — органическое вещество, кислотно-основный индикатор. Индикатор — это вещество, которое меняет цвет в зависимости от среды раствора: кислой, нейтральной или щелочной.

Фенолфталеин устроен так: в кислых и нейтральных растворах он бесцветен, а в щелочных становится малиновым. Переход происходит примерно при pH от 8 до 10, поэтому вещество реагирует не на любое отклонение от нейтральности, а именно на заметную щёлочность.

Почему меняется цвет

В щелочной среде молекула фенолфталеина отдаёт ионы водорода, и её строение перестраивается. Новая форма иначе поглощает свет, и раствор приобретает малиновую окраску. Если вернуть кислую среду, процесс идёт в обратную сторону, и цвет исчезает.

У фенолфталеина есть особенность, которую часто упускают. В очень сильнощелочных растворах (при pH около 13 и выше) малиновый цвет постепенно пропадает: раствор снова становится бесцветным. Поэтому «бесцветно» не всегда означает «кислота».

Кислотность растворов описывают шкалой pH от 0 до 14: ниже 7 — кислая среда, около 7 — нейтральная, выше 7 — щелочная. Индикаторы не измеряют pH точно, но показывают, в какой части шкалы находится раствор.

Впервые фенолфталеин получил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер из фенола и фталевого ангидрида — отсюда название.

Где используется фенолфталеин

Главное применение — лаборатория. В химическом анализе по фенолфталеину определяют точку нейтрализации при титровании: к раствору щёлочи с индикатором по каплям добавляют кислоту известной концентрации, и в момент, когда окраска исчезает, фиксируют израсходованный объём. По нему вычисляют, сколько щёлочи было в растворе.

В школе это упрощённый вариант того же опыта: ученик видит, что цвет исчез, и понимает, что щёлочи в растворе больше нет.

Как цвет меняют другие индикаторы

Фенолфталеин — не единственный индикатор. В школе чаще всего встречаются три, и их цвета удобно сравнить:

  • лакмус — в кислоте красный, в нейтральной среде фиолетовый, в щёлочи синий;
  • метилоранж — в кислоте красный или розовый, в нейтральной и щелочной среде жёлто-оранжевый;
  • фенолфталеин — в кислоте и в нейтральной среде бесцветный, в щёлочи малиновый.

Метилоранж удобнее для кислой среды, фенолфталеин — для щелочной, а лакмус различает обе. Чтобы точнее оценить среду, используют универсальный индикатор: он даёт целую шкалу цветов по pH.

Что можно проверить фенолфталеином

Классические наблюдения в школьных опытах:

  • Раствор щёлочи. Капля индикатора окрашивает его в малиновый цвет.
  • Раствор кислоты. Цвета нет, индикатор остаётся прозрачным.
  • Нейтрализация. К щёлочи с индикатором по каплям добавляют кислоту: малиновая окраска исчезает ровно в тот момент, когда щёлочь нейтрализована.
  • Бытовые растворы. Мыльная вода от капли индикатора слабо розовеет, а лимонный сок и уксус остаются бесцветными: в мыльной воде среда слабощелочная, в соке и уксусе — кислая.
  • Растворы солей. Раствор карбоната натрия (кальцинированной соды) с фенолфталеином розовеет — значит, среда щелочная, хотя это соль, а не щёлочь. У пищевой соды окраска будет лишь бледно-розовой.

Добавляйте одну-две капли индикатора и перемешивайте раствор после каждой капли: иначе окраска «запаздывает», и момент нейтрализации легко проскочить.

Опыт с содой удивляет: карбонат натрия при растворении создаёт щелочную среду. Лакмус в таком растворе тоже синеет, но малиновый цвет на светлом фоне заметнее. Поставьте пробирку на белый лист — оттенок будет виден лучше.

В каталоге «Химички» есть фенолфталеин, гидроксид натрия 7%, 65 мл и серная кислота 7%, 65 мл — всё, что нужно для опыта с нейтрализацией.

Типичные ошибки при работе с индикатором

  • Слишком много капель. Индикатор сам слабая кислота, и избыток искажает результат.
  • Раствор не перемешали. Окраска возникает только в месте попадания капли.
  • Вывод «бесцветно — значит, кислота». Фенолфталеин бесцветен и в кислой, и в нейтральной среде, поэтому отличить их он не может: для этого берут лакмус или метилоранж.
  • Забыли про сильные щёлочи. В очень концентрированной щёлочи цвет может пропасть, хотя среда остаётся щелочной.

Индикатор хранят в закрытой подписанной склянке в тёмном месте, вдали от огня и от продуктов.

Безопасная замена из кухни

Если химических реактивов под рукой нет, а попробовать идею хочется, подойдёт сок красной капусты. Антоцианы, которые окрашивают капусту, тоже работают как индикатор: в кислой среде сок розовеет, в нейтральной остаётся фиолетовым, в щелочной становится сине-зелёным.

Отвар капусты можно проверить на лимонном соке, уксусе, растворе пищевой соды и мыльной воде. Опыт простой, но уксус и лимонный сок всё равно могут раздражать глаза, поэтому нужны очки и аккуратность.

Безопасность

Индикатор работает в малых количествах, но правила остаются такими же, как для любых реактивов:

  • работайте в защитных очках и перчатках, в проветриваемом помещении и вместе со взрослым;
  • достаточно нескольких капель: добавлять индикатор в больших количествах не нужно;
  • многие растворы индикаторов готовят на спирту, поэтому держите их подальше от огня;
  • ничего не пробуйте на вкус и не путайте реактив с лекарством или напитком;
  • щёлочь и кислоту, с которыми вы проверяете индикатор, нужно беречь от кожи и глаз; при попадании промойте водой и обратитесь к врачу;
  • храните реактивы в закрытой подписанной посуде, вне досягаемости детей.

Часто задаваемые вопросы

  • Почему фенолфталеин в щёлочи малиновый, а в кислоте бесцветный?

    В щелочной среде молекула отдаёт ионы водорода и перестраивается, новая форма поглощает свет в видимой области — раствор окрашивается. В кислой среде она возвращается к исходной, бесцветной форме.

  • Правда, что в сильной щёлочи фенолфталеин снова обесцвечивается?

    Да. При очень высокой щёлочности (pH около 13 и выше) малиновая окраска постепенно исчезает. Это нужно помнить, когда работаете с концентрированными растворами.

  • Чем фенолфталеин отличается от лакмуса?

    Лакмус показывает и кислую, и щелочную среду разными цветами: красным и синим. Фенолфталеин меняет цвет только в щёлочи, а в кислоте и нейтральной среде бесцветен.

  • Чем заменить фенолфталеин дома?

    Подойдёт отвар или сок красной капусты: в кислоте он розовеет, в щёлочи синеет и зеленеет. Для опытов с ним тоже нужны очки и внимательность.

Загрузка товаров...

Итог

Фенолфталеин помогает увидеть то, что глазами не разглядеть: щелочная ли среда в пробирке. Он бесцветен в кислоте и становится малиновым в щёлочи, а нейтрализация видна по исчезновению цвета. Чтобы разобраться в теме, достаточно двух-трёх опытов и осторожности: очки, малые количества и взрослый рядом.

Об авторе

Василий Аистов

Похожие статьи

Химия школьнику

Для чего используется серная кислота: где применяется и зачем нужна

Серная кислота нужна заводам, аккумуляторам и школьной лаборатории. Рассказываем, где она применяется, чем полезна и какие правила безопасности важны.

Химия школьнику

С чем реагирует серная кислота: металлы, щёлочи, соли и оксиды

Разбавленная серная кислота реагирует с активными металлами, оксидами, щёлочами и солями. Показываем, что при этом видно и чем отличается концентрированная.

Химия школьнику

Гидроксид натрия: что это, где используется и как с ним безопасно работать

Гидроксид натрия — одна из самых известных щелочей. Что это за вещество, как оно пишется, где применяется и какие правила безопасности нужны.

Читайте другие записи журнала

Все статьи