CHẤT CHỈ THỊ ACID – BASE

Thuật ngữ acid hoặc base (acid hoặc kiềm) vẫn thường xuất hiện rất phổ biến trong đời sống gia đình. Để nhận biết một dung dịch có môi trường là acid hay là base người ta sử dụng tới chất chỉ thị acid – base. Chất chỉ thị acid – base là chất có màu sắc biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Một trong những chất chỉ thị thông dụng nhất trong các kĩ thuật chuẩn độ acid - base đó là phenolphthalein.

Adolf van Bayer đã phát hiện ra phenolphtalein vào năm 1871. Ông đã quan sát thấy sự hình thành của phenolphtalein khi đun nóng phenol với phthalic anhydride với sự có mặt của acid:

Phenolphthalein là chất rắn kết tinh không màu, đôi khi nó có thể ở dạng bột màu vàng nhạt hoặc màu cam. Đây là một chất không tan trong nước nhưng tan trong cồn. Ở trạng thái tự nhiên, phenolphtalein tồn tại ở dạng acid yếu không màu, được kí hiệu là HIn. Hằng số phân li acid (Ka) của HIn là 3.10^{− 10} . Base liên hợp của nó có màu đỏ hồng đậm. Trong dung dịch nước, phenolphthalein sẽ có trạng thái cân bằng như sau:

𝐻𝐼𝑛 + 𝐻₂𝑂 ⇌ 𝐼𝑛 ⁻ + 𝐻₃𝑂⁺

Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, trạng thái cân bằng trên sẽ chuyển dịch sang trái nếu nồng độ của H3O+ tăng lên, tức là trong dung dịch ưu tiên chiều phản ứng:

𝐼𝑛⁻ + 𝐻₃𝑂⁺ → 𝐻𝐼𝑛 + 𝐻₂𝑂 hơn. Nếu dung dịch có tính base mạnh thì cân bằng chuyển dịch sang phải vì ion OH⁻ sẽ phản ứng với các phân tử HIn chuyển hóa thành In⁻.

Trong các phép chuẩn độ, phenolphtalein được thêm vào để nhận ra điểm dừng chuẩn độ. Tại điểm này có sự thay đổi màu sắc đột ngột của dung dịch được chuẩn độ vì có sự thay đổi của pH trong môi trường chuẩn độ làm thay đổi trạng thái tồn tại của chất chỉ thị mà, từ đó màu của chỉ thị sẽ thay đổi là một dấu hiệu nhận biết đã đến lúc cần dừng chuẩn độ. Người ta coi rằng có một pH trung gian nào đó một nửa phenolphtalein ở dạng acid và một nửa ở dạng base liên hợp có màu. Độ pH trung gian này có thể được tính theo phương trình Henderson – Hasselbalch cho trạng thái cân bằng chỉ thị: \(pH = pKa + \log \frac{{[I{n^ - }]}}{{[HIn]}}\)

Trả lời cho các câu 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81 dưới đây:

Công thức phân tử của hợp chất phenolphtalein là