Indikatoren

Die Indikatoren ändern ihre Farbe je nach pH-Wert und können zur Überwachung des pH-Werts einer Lösung verwendet werden.

Ein pH-Indikator enthält eine schwache Säure, dargestellt durch HIn, die ihre Farbe ändert, wenn sie in ihre konjugierte Base, das In-Ion, umgewandelt wird. Die Farbe ändert sich über das pH-Intervall des Indikators, das von seinem pKa abhängt.

Wenn eine Lösung einen pH-Wert unter dem pKa des Indikators hat, ist die Hydroniumkonzentration hoch. Das Gleichgewicht der Reaktion verschiebt sich nach links, wodurch sich die Konzentration von HIn erhöht.

Wenn eine Base hinzugefügt wird, nimmt die Konzentration von Hydronium ab. Diese pH-Änderung wandelt HIn in das In-Ion um, und die Farbe der Lösung ändert sich.

Die HIn-Farbe dominiert, wenn der pH-Wert mindestens eins niedriger ist als der pKa; die In-Ionen-Farbe dominiert, wenn der pH-Wert mindestens eins höher ist, und die Farbe ist eine Mischung bei pH-Werten dazwischen.

Es gibt eine Vielzahl von pH-Indikatoren, die zur Überwachung des pH-Werts verwendet werden können und die sich über verschiedene pH-Bereiche hinweg verfärben.

Der Punkt, an dem ein Indikator seine Farbe ändert, wird als Endpunkt bezeichnet. Der ideale Indikator für eine Titration hat einen Endpunkt in der Nähe des Äquivalenzpunktes.

Die Titrationskurve einer starken Säure und Base ist aufgrund der schnellen pH-Änderung in der Nähe des Äquivalenzpunktes steil. Diese Titrationen können ein relativ breites Spektrum von Indikatoren verwenden.

Während der Titration von 0,1 molare Salzsäure mit 0,1 molaren Natriumhydroxid steigt der pH-Wert schnell von 3 auf 11 an. Hier könnte entweder Phenolphthalein, ein Indikator mit einem pH-Intervall von 8,3 bis 10, oder Methylrot, ein Indikator mit einem Intervall von 4,2 bis 6, verwendet werden, da sich ihre Endpunkte mit dem steilen Teil der Kurve überlappen.

Im Gegensatz dazu hat eine Titration mit einer schwachen Säure oder Base eine weniger steile Kurve als eine Titration mit nur einer starken Säure und einer starken Base, so dass ein relativ enger Bereich von Indikatoren verwendet werden kann.

Während der Titration von 0,1 molarer Essigsäure mit 0,1 molarer Natriumhydroxid steigt der pH-Wert schnell von 7 auf 11 an. Hier kann Phenolphthalein verwendet werden, da sich sein Endpunkt mit dem Äquivalenzpunkt überschneidet, aber Methylrot wäre ein unwirksamer Indikator.