Apa yang dimaksud dengan indikator asam basa?

Indikator asam-basa adalah senyawa atau bahan kimia yang menunjukkan warna yang sangat berbeda pada nilai pH yang berbeda . Meskipun mereka berfungsi untuk menunjukkan kisaran pH suatu larutan secara sekilas, mereka terutama digunakan di laboratorium kimia sebagai alat untuk memvisualisasikan titik ekivalen selama titrasi atau titrasi asam-basa.

Senyawa ini selalu berupa asam atau basa organik lemah yang memiliki warna berbeda saat terprotonasi (pada pH rendah) dibandingkan saat terdeprotonasi (pada pH tinggi). Mereka biasanya spesies monoprotik atau monobasa, yang berarti bahwa mereka hanya terlibat dalam kesetimbangan ionik tunggal dan menunjukkan perubahan warna tunggal.

Beberapa contoh khas indikator asam basa adalah fenolftalein, merah metil, dan timol biru. Indikator asam-basa buatan sendiri seperti ekstrak kubis merah (kubis merah) juga bisa disiapkan. Yang ini bisa dibuat hanya dengan merebus kol merah dalam air selama beberapa menit. Larutan yang dihasilkan akan menyajikan rangkaian warna pada pH yang berbeda-beda mulai dari merah, ungu, hijau tua hingga kuning.

Konsep indikator asam-basa terkait erat dengan titrasi asam-basa dan dua konsep terkait lainnya, titik ekivalen dan titik akhir . Memahami tentang masing-masing indikator akan memungkinkan Anda untuk lebih memahami apa itu indikator asam basa dan untuk apa indikator itu.

Titrasi Asam Basa

Titrasi asam-basa adalah teknik analitik yang digunakan ahli kimia untuk menentukan konsentrasi asam atau basa (disebut analit) dalam sampel yang tidak diketahui . Untuk melakukan ini, alikuot sampel yang akan dianalisis diambil dan larutan basa atau asam dengan konsentrasi yang diketahui (disebut titran ) ditambahkan tetes demi tetes sampai analit benar-benar dinetralkan.

Titik yang tepat di mana analit dinetralkan disebut titik ekivalen , dan volume titran yang diperlukan untuk mencapai titik tersebut bersama dengan konsentrasinya memungkinkan konsentrasi analit dalam sampel ditentukan.

Masalah dengan titrasi adalah ahli kimia analitik yang melakukan titrasi tidak memiliki cara untuk mengetahui kapan titik ekivalen telah tercapai. Indikator asam-basa menambah analit karena mengalami perubahan warna yang terlihat setelah mencapai atau melampaui titik ekivalen.

Titik akhir versus titik ekivalen

Seperti disebutkan di atas, indikator terutama digunakan untuk menampilkan atau “menunjukkan” titik ekivalen selama titrasi asam-basa. Namun, tergantung pada keasaman atau konstanta kebasaan analit, titik ekivalen seperti itu akan terjadi pada nilai pH yang berbeda, dan pH ini jarang persis bertepatan dengan pH di mana indikator berubah warna. Meskipun demikian, perubahan warna pada indikator adalah satu-satunya referensi yang dapat digunakan ahli kimia untuk mengetahui bahwa sudah waktunya titrasi dihentikan. Untuk alasan ini, ahli kimia menyebut titik di mana suatu indikator berubah warna sebagai “titik akhir”, untuk membedakannya dari “titik ekivalen” sebenarnya yang mereka cari.

Indikator asam-basa yang ideal adalah yang menunjukkan perubahan warna yang kuat tepat pada pH titik ekivalen titrasi. Dengan kata lain, itu adalah titik akhir yang bertepatan tepat dengan titik ekivalen. Sayangnya, indikator asam-basa yang ideal tidak ada, tetapi ada beberapa indikator berbeda yang memiliki rentang pH berbeda di mana indikator berubah atau berubah warna. Ini biasanya cukup untuk mendapatkan perkiraan titik ekivalen yang baik tanpa membuat kesalahan percobaan yang sangat besar.

Oleh karena itu, setiap kali akan dilakukan titrasi asam-basa, sebaiknya dimulai dengan memilih indikator yang berubah warna sedekat mungkin dengan pH titik ekivalen analit yang bersangkutan.

Pengoperasian Indikator Asam Basa

Indikator asam-basa adalah asam atau basa lemah yang terlibat dalam kesetimbangan asam-basa antara bentuk asam terprotonasinya dan basa konjugatnya atau bentuk terdeprotonasinya. Asam lemah bersifat netral pada pH asam dan negatif pada pH basa, dan kebalikannya terjadi pada basa lemah yaitu netral pada pH basa dan ion positif pada pH asam.

Untuk memahami mengapa hal ini terjadi, mari pertimbangkan kesetimbangan yang melibatkan indikator asam-basa. Reaksi dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Di sini, k _a menyatakan konstanta disosiasi asam dari indikator.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, ketika konsentrasi ion H ⁺ tinggi, yaitu ketika pH rendah, kesetimbangan ini bergeser ke kiri, yaitu ke arah HIn bentuk terprotonasi. Dalam hal ini, kita melihat warna HIn karena merupakan spesies yang memiliki proporsi tertinggi. Ketika kebalikannya terjadi (pada konsentrasi H ⁺ rendah ), kesetimbangan bergeser ke arah produk. Dalam hal ini, spesies paling melimpah yang warnanya kita lihat dengan mata telanjang sekarang adalah In ^– .

Biasanya, kita dapat membedakan satu warna atau yang lain ketika konsentrasi satu warna lebih dari 10 kali lebih besar dari yang lain.

Contoh indikator asam basa

Tabel berikut menunjukkan beberapa contoh indikator asam-basa yang umum digunakan di laboratorium kimia, diurutkan berdasarkan rentang pH terjadinya perubahan warna.

Kisaran pH ini dapat ditentukan dengan menggunakan konstanta keasaman indikator dan menghitung pH di mana [HIn]/[In ^– ]≥10 (ketika HIn sepuluh kali lebih banyak daripada In ^– ) dan ketika [HIn]/ [In ^– ]≤0.1 (bila ada sepuluh kali lebih banyak In ^– daripada HIn).

Bagaimana Anda memilih indikator asam basa yang tepat?

Secara umum, jika Anda merencanakan titrasi menjadi asam kuat atau basa kuat, hampir semua indikator dapat digunakan, karena dalam titrasi tersebut pH berubah drastis dari sangat asam menjadi sangat basa atau dari sangat basa menjadi sangat asam tepat sebelum dan sesudah titrasi. titik ekivalen, yang terjadi tepat pada pH = 7.

Sebaliknya, jika Anda melakukan titrasi asam atau basa lemah, Anda harus mulai dengan melihat tetapan keasamannya, atau lebih tepatnya, pKa analit (pKa adalah negatif logaritma tetapan kesetimbangan). . Nilai ini mewakili pH larutan setengah jalan menuju titik ekivalen, dan memberikan petunjuk tentang pH di mana titik ekivalen akan tercapai. Karena sampel memiliki konsentrasi yang tidak diketahui (karena titrasi dilakukan hanya untuk menemukan konsentrasinya), kami tidak dapat menghitung pH titik ekivalen dengan tepat, tetapi pKa memberi kami gambaran umum di mana pH tersebut berada scale.pH.

Dengan demikian, indikator yang tepat adalah indikator yang kisaran pH perubahan warnanya dipusatkan pada pKa tersebut.

Contoh pemilihan indikator asam basa

• Saat titrasi asam atau basa kuat yang titik ekivalennya terjadi pada pH=7, fenolftalein hampir selalu digunakan, meskipun warnanya berubah antara 8,3 dan 10,0. Seseorang juga dapat memilih bromothymol blue atau cresol red, yang putarannya mendekati pH=7, tetapi secara umum tidak perlu.
• Jika Anda ingin menitrasi asam lemah dengan pKa 3,9 dengan menambahkan NaOH (basa kuat) maka Anda dapat memilih jingga metil, karena warnanya berubah antara pH=3,1 dan pH=4,4, atau merah metil, yang berubah menjadi pH yang sedikit lebih basa. Ingatlah bahwa pada pH = 3,9 (yaitu ketika pH=pKa), titik ekivalen belum tercapai, jadi Anda harus terus menambahkan lebih banyak NaOH, sehingga titik ekivalen akan berada pada pH yang lebih tinggi dari 3,9.