Bài giảng Chất chỉ thị màu

CHẤT CHỈ THỊ MÀU 1. Khái niệm : Chất chỉ thị màu (CTM) là những axit hữu cơ yếu hay bazơ hữu cơ yếu, điện li thuận nghịch (kí hiệu HA) và đặc biệt anion A– và phân tử HA có màu khác nhau Khi cho CTM vào nước thì cân bằng được thiết lập : HA + H2O H3O+ + A– (1) Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía phải (à) dung dịch có màu của A– Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía trái (ß) dung dịch có màu của HA Nếu một trong một hệ có hai chất có màu khác nhau thì việc quan sát bằng mắt chỉ cho phép ta nhận được màu của một chất khi nồng độ của nó ít nhất gấp 10 lần nồng độ chất kia. Như vậy : Khi ≥ 10 , màu của chất chỉ thị là màu của HA Khi ≤ 0,1 , màu của chất chỉ thị là màu của anion A– Từ (1) ta suy ra : pH = pK – lg (2) (*) Do đó, nếu ≥ 10 , dung dịch có màu của HA, ta có : pH ≤ pK – lg10 pH ≤ pK – 1 (3) nếu ≤ 0,1 , dung dịch có màu của A–, ta có : pH ≥ pK – lg0,1 pH ≥ pK + 1 (4) Khoảng pH từ (pK – 1) đến (pK + 1) là khoảng đổi màu của chất chỉ thị Giới thiệu một số chất chỉ thị thường dùng trong các phòng thí nghiệm Hóa học : Chất CTM Màu ở môi trường axit Khoảng biến đổi màu Màu ở môi trường bazơ Metyl da cam Quỳ Phenolphtalein đỏ da cam đỏ không màu 3,1 – 4,4 5 – 8 8 – 10 vàng xanh đỏ (hồng) Trong thực tế, dùng CTM để xác định môi trường là axit, bazơ hay trung tính, tức là xác định được pH của dung dịch (**). Từ đây các người làm công tác hóa học mới có cơ sở để xử l‏‎ý môi trường cho thích hợp với mục đích của mình‏‎ Trong kỹ thuật hóa học, do yêu cầu người ta đã chế ra chất “chỉ thị màu vạn năng” (CTMVN). Đó là hỗn hợp các chất CTM có vùng chuyển màu rất rộng và tùy theo pH của dung dịch mà CTM này cho các màu khác nhau. Một trong những công thức của CTMVN như sau : Đỏ metyl 0,2 g Xanh bromthymol 0,8 g Phenolphtalein 0,8 g Cồn 90o 1000 ml Vùng chuyển màu từ 4 đến 10,5 từ đỏ qua vàng xanh và tím Hay một loại CTM tổng hợp gồm : Metyl da cam 0,03 g/l Metyl đỏ 0,159 g/l Bromthymol xanh 0,39 g/l Phenolphtalein 0,359 g/l Được pha trong dung dịch rượu etylic 60% , màu của CTM này thay đổi theo từng đơn vị pH : pH 3 4 5 6 7 8 9 10 Màu Đỏ Đỏ da cam Da cam Vàng Vàng lục Xanh lục Xanh tím Giấy pH là giấy lọc tẩm dung dịch CTM tổng hợp để xách định nhanh pH của dung dịch. 2. Giới thiệu cấu tạo một số CTM 2a .Metyl da cam (heliantin) : là chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính với hằng số axit KA = 4.10–4 Ở môi trường kiềm và trung tính, nó có màu vàng là màu của anion :  Trong môi trường axit, anion này kết hợp với proton (H+) chuyển thành cation màu đỏ : Cân bằng sau đây được thiết lập : màu vàng da cam HCl NaOH hay màu đỏ 2b. Phenolphtalein : Người ta điều chế phenolphtalein bằng cách cho andiđrit phtalic tác dụng với phenol theo phản ứng : to, H2SO4 đ – H2O Phenolphtalein (dạng lactoit) Phenolphtalein hình thành ở dạng tinh thể không màu. Trong môi trường kiềm, trước hết phenolphtalein thủy phân tạo ra axit (I) đồng thời do sự ion hoá và sự tách nước tạo ra anion mang điện tích âm hai (II) có cấu tạo quinoit nên dung dịch có màu đỏ thẫm. Khi có dư kiếm, nhóm hiđroxi phenol thứ hai cũng ion hoá và bị trung hoà nên không còn khả năng tạo thành cấu tạo quinoit. Do vậy anion mang ba điện tích âm của muối phenolat không có màu (III) Khi axit hoá từ từ, những biến đổi này sẽ xảy ra theo một trật tự ngược trở lại + 2OH- + H2O + 2H+ – H2O I (không màu) II (màu đỏ thẩm) + OH- + H+ III (không màu) 2c. Quỳ tím : Quỳ tím là hỗn hợp nhiều chất có nguồn gốc từ cây địa y (từ 10 đến 15 chất bao gồm : Erythrolein, Azolitmin, Spaniolitmin, Leucoorcein và Leucazolitmin …). Giấy quỳ tím hoá đỏ trong môi trường axit và hoá xanh trong môi trường bazơ H+ OH– + Màu xanh Màu đỏ Màu tím Trong hoá học, trong các ngành khác như y học, dược học, nông nghiệp, các phòng phân tích, phòng hoá nghiệm, trong giảng dạy, chất chỉ thị màu được dùng rất rộng rãi. Với bài viết này, tác giả mong làm rõ một số vấn đề về lý thuyết chất chỉ thị màu để bạn đọc biết cách sử dụng. * Tài liệu tham khảo Hoá vô cơ – Hoàng Nhâm - tập 1 Tư liệu giảng dạy Hoá học 11 Tài liệu giáo khoa chuyên Hoá 11 – 12 Hoá cơ sở Cơ sở lý thuyết hoá học Một số vấn đề chọn lọc của Hoá học - tập 2, tập 3 Trần Trọng Chấm