Asit baz göstergesi nedir?

Asit-baz göstergeleri, farklı pH değerlerinde belirgin şekilde farklı renkler sergileyen bileşikler veya kimyasallardır . Bir bakışta bir çözeltinin pH aralığını göstermeye yarasalar da, esas olarak kimya laboratuvarında asit-baz titrasyon veya titrasyon sırasında eşdeğerlik noktasını görselleştirme aracı olarak kullanılırlar.

Bu bileşikler her zaman zayıf organik asitler veya bazlardır ve protonlandığında (düşük pH’ta) protondan arındırıldığında (yüksek pH’ta) olduğundan farklı bir renge sahiptir. Genellikle monoprotik veya monobazik türlerdir, yani sadece tek bir iyonik dengede yer alırlar ve tek bir renk değişimi sergilerler.

Asit baz göstergelerinin bazı tipik örnekleri fenolftalein, metil kırmızısı ve timol mavisidir. Kırmızı lahana özü (kırmızı lahana) gibi ev yapımı asit-baz göstergeleri de hazırlanabilir. Bu, kırmızı lahanayı suda birkaç dakika kaynatarak yapılabilir. Ortaya çıkan çözelti, farklı pH’larda kırmızı, mor, koyu yeşilden sarıya değişen bir dizi renk sunacaktır.

Asit-baz göstergesi kavramı, asit-baz titrasyonları ve diğer iki ilgili kavram olan eşdeğerlik noktası ve bitiş noktası ile yakından bağlantılıdır . Her birinin ne hakkında olduğunu anlamak, asit-baz göstergelerinin ne olduğunu ve ne için olduğunu daha iyi anlamanıza yardımcı olacaktır.

Asit Baz Titrasyonları

Asit-baz titrasyonları, kimyagerlerin bilinmeyen bir numunedeki asit veya bazın (analit olarak adlandırılır) konsantrasyonunu belirlemek için kullandıkları analitik tekniklerdir . Bunu yapmak için, analiz edilecek numunenin bir bölümü alınır ve konsantrasyonu bilinen ( titrant adı verilen) bir baz veya asit çözeltisi , analit tamamen nötralize olana kadar damla damla eklenir .

Analitin nötralize olduğu tam noktaya eşdeğerlik noktası denir ve bu noktaya ulaşmak için gereken titrantın hacmi ve konsantrasyonu, numunedeki analitin konsantrasyonunun belirlenmesini sağlar.

Titrasyonlarla ilgili sorun, titrasyon işlemini yürüten analitik kimyagerin eşdeğerlik noktasına ne zaman ulaşıldığını söylemesinin hiçbir yolunun olmamasıdır. Asit-baz indikatörleri, eşdeğerlik noktasına ulaştıklarında veya bu noktayı aştıklarında gözle görülür bir renk değişikliğine uğradıkları için analite eklenirler.

Eşdeğerlik noktasına karşı bitiş noktası

Yukarıda bahsedildiği gibi, göstergeler öncelikle bir asit-baz titrasyonu sırasında eşdeğerlik noktasını görüntülemek veya “göstermek” için kullanılır . Bununla birlikte, analitin asitlik veya bazlık sabitine bağlı olarak, böyle bir eşdeğerlik noktası farklı pH değerlerinde oluşacaktır ve bu pH, bir indikatörün renk değiştirdiği pH ile nadiren tam olarak çakışır. Buna rağmen indikatördeki renk değişimi, kimyagerin titrasyonu durdurma zamanının geldiğini bilmek için kullanabileceği tek referanstır. Bu nedenle kimyagerler, bir indikatörün renk değiştirdiği noktayı , aradıkları gerçek “eşdeğerlik noktasından ” ayırmak için ” bitiş noktası ” olarak adlandırırlar.

İdeal asit-baz göstergesi, tam olarak titrasyonun eşdeğerlik noktasının pH’ında güçlü bir renk değişimi gösteren göstergedir . Başka bir deyişle, bitiş noktasının eşdeğerlik noktasıyla tam olarak çakıştığı noktadır. Ne yazık ki, ideal asit-baz göstergesi mevcut değildir, ancak döndükleri veya renk değiştirdikleri farklı pH aralıklarına sahip farklı göstergeler vardır. Bu genellikle çok büyük bir deneysel hata yapmadan eşdeğerlik noktasına iyi bir yaklaşım elde etmek için yeterlidir.

Bu nedenle, ne zaman bir asit-baz titrasyonu yapılacaksa, söz konusu analitin eşdeğerlik noktasının pH’ına mümkün olduğunca yakın renk değiştiren gösterge seçilerek başlanmalıdır.

Asit Baz Göstergelerinin Çalışması

Asit-baz göstergeleri, protonlanmış asit formları ile eşlenik bazları veya protonsuzlaştırılmış formları arasında bir asit-baz dengesine dahil olan zayıf asitler veya bazlardır. Zayıf asitler asidik pH’ta nötr ve alkali pH’ta negatiftir ve zayıf baz olanların tersi olur, yani alkali pH’ta nötr ve asidik pH’ta pozitif iyonlardır.

Bunun neden olduğunu anlamak için, asit-baz göstergesinin dahil olduğu dengeyi ele alalım. Reaksiyon aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

Burada k _a , göstergenin asit ayrışma sabitini temsil eder.

^{Le Chatelier ilkelerine göre, H +} iyonlarının konsantrasyonu yüksek olduğunda, yani pH düşük olduğunda, bu denge sola, yani protonlanmış HIn formuna doğru kayar. Bu durumda en yüksek oranda bulunan tür olduğu için HIn rengini görüyoruz. Tersi gerçekleştiğinde (düşük H ⁺ konsantrasyonunda ), denge ürünlere doğru kayar. Bu durumda rengini çıplak gözle gördüğümüz en bol tür artık In ^– .

Normalde, bir rengin konsantrasyonu diğerinden 10 kat daha fazla olduğunda, bir rengi veya diğerini ayırt edebiliriz.

Asit baz göstergelerine örnekler

Aşağıdaki tablo, renk değişiminin meydana geldiği pH aralığına göre sıralanmış, kimya laboratuvarında yaygın olarak kullanılan asit-baz göstergelerinin bazı örneklerini göstermektedir.

^{Bu pH aralıkları, indikatörün asitlik sabiti kullanılarak ve [HIn]/[In – ]≥10 (In – ‘} den on kat daha fazla HIn olduğunda ) ve [HIn]/ [In ^– olduğunda pH hesaplanarak belirlenebilir. ]≤0.1 ( HIn’den on kat daha fazla In ^– olduğunda ).

Doğru asit baz göstergesini nasıl seçersiniz?

Genel olarak, güçlü bir asit veya güçlü bir baza titrasyon yapmayı planlıyorsanız, hemen hemen her gösterge kullanılabilir, çünkü bu tür titrasyonlarda pH, titrasyondan hemen önce ve sonra çok asitten çok baza veya çok bazdan çok aside önemli ölçüde değişir. tam olarak pH = 7’de oluşan eşdeğerlik noktası.

Öte yandan, zayıf bir asit veya bazı titretiyorsanız, asitlik sabitine veya daha doğrusu analitin pKa’sına bakarak başlamalısınız (pKa, denge sabitinin logaritmasının negatifidir). Bu değer, eşdeğerlik noktasının yarısında çözeltinin pH’ını temsil eder ve eşdeğerlik noktasına ulaşılacak pH’a ilişkin bir ipucu sağlar. Numunenin bilinmeyen bir konsantrasyonu olduğu için (titrasyon sadece konsantrasyonunu bulmak için yapıldığından) eşdeğerlik noktasının pH’ını tam olarak hesaplayamayız, ancak pKa bize pH’ın neresinde olduğu hakkında genel bir fikir verir. ölçek.pH.

Böylece, uygun indikatör, renk değişimi pH aralığı, söz konusu pKa’da mümkün olduğu kadar ortalanmış olan olacaktır.

Asit baz göstergesi seçimine örnek

• Eşdeğerlik noktası pH=7’de olan güçlü asitler veya bazlar titre edilirken, 8.3 ile 10.0 arasında renk değiştirse de hemen hemen her zaman fenolftalein kullanılır. Dönüşleri pH=7’ye çok daha yakın olan bromotimol mavisi veya kresol kırmızısı da seçilebilir, ancak genel olarak gerekli değildir.
• NaOH (güçlü bir bazdır) ekleyerek pKa’sı 3,9 olan zayıf bir asidi titre etmek istiyorsanız, pH=3,1 ile pH=4,4 arasında renk değiştirdiği için metil oranjı veya değişen metil kırmızısını seçebilirsiniz. biraz daha alkali bir pH. Unutmayın ki pH = 3,9’da (yani, pH=pKa olduğunda), eşdeğerlik noktasına henüz ulaşılmamıştır, bu nedenle daha fazla NaOH eklemeye devam etmelisiniz, bu nedenle eşdeğerlik noktası 3,9’dan daha yüksek bir pH’ta olacaktır.