การทดลองที่ 11 กรด-เบส อินดิเคเตอร์

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ
ปรับปรุงล่าสุด: 23 พฤษภาคม 2563

วัตถุประสงค์

  1. เพื่อฝึกทักษะการหาค่า pH ของสารละลายโดยใช้อินดิเคเตอร์

หลักการ

อินดิเคเตอร์คือสารเคมีซึ่งอาจเป็นได้ทั้งสารอินทรีย์หรือสารอนินทรีย์ที่มีสมบัติเปลี่ยนสีได้เพื่อบอกจุดสมมูล (equivalent point) ของสารในกระบวนการไทเทรต อินดิเคเตอร์มีหลายประเภทตามชนิดของปฏิกิริยา แต่ในที่นี้จะศึกษาเฉพาะอินดิเคเตอร์ที่ใช้ในปฏิกิริยากรดเบส (acid-base indicator) ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ประเภทสีย้อม (dye) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรดหรือเบสอ่อน มี pKa ต่าง ๆ กัน อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดมีสีและช่วงการเปลี่ยนสีเฉพาะตัว (ตาม pKIn) ทำให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการบอกจุดยุติ (end point) ตัวอย่างของอินดิเคเตอร์บางชนิดที่นิยมใช้ดังตารางที่ 11.1

ตารางที่ 11.1 ชนิดและการเปลี่ยนแปลงของอินดิเคเตอร์บางชนิดที่นิยมใช้

อินดิเคเตอร์ ช่วง pH pKIn สีปรากฏในรูปกรด-เบส
Thymol blue 1.2-2.8 1.6 แดง-เหลือง
Methyl yellow 2.9-4.0 3.3 แดง-เหลือง
Methyl orange 3.1-4.4 4.2 แดง-เหลือง
Bromocresol green 3.8-5.4 4.7 เหลือง-น้ำเงิน
Methyl red 4.2-6.2 5.0 แดง-เหลือง
Chlorophenol red 4.8-6.4 6.0 เหลือง-แดง
Bromothymol blue 6.0-7.6 7.1 เหลือง-น้ำเงิน
Phenol red 6.4-7.6 7.4 เหลือง-แดง
Cresol purple 7.4-9.0 8.5 เหลือง-ม่วง
Phenolphthalein 8.0-9.0 9.0 ไม่มีสี-แดง
Thymolphthalein 9.3-10.5 9.9 ไม่มีสี-น้ำเงิน
Alizarine yellow 10.0-12.0 11.0 เหลือง-ม่วง

การหา pH ของสารละลายโดยการใช้อินดิเคเตอร์

การใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ ชนิดในการหา pH ของสารละลายตัวอย่าง ทำโดยการแบ่งสารตัวอย่างออกเป็นส่วนๆ แต่ละส่วนให้เติมอินดิเคเตอร์หนึ่งชนิดลงไป ดังตัวอย่างในตารางที่ 11.2

ตารางที่ 11.2 สีของสารละลายที่ปรากฏเมื่ออินดิเคเตอร์ชนิดต่างๆ

อินดิเคเตอร์ ช่วง pH ช่วงการเปลี่ยนสี สีของสารละลาย
Phenol red 6.4-7.6 เหลือง-แดง เหลือง
Methyl red 4.2-6.2 แดง-เหลือง ส้ม
Bromothymol blue 6.0-7.6 เหลือง-น้ำเงิน เขียว
Cresol purple 7.4-9.0 เหลือง-ม่วง เหลือง

จากข้อมูลในตารางที่ 11.2 สามารถนำมาพิจารณาหาช่วง pH ของสารละลายตัวอย่างได้โดยเขียนช่วง pH ที่แสดงของอินดิเคเตอร์ ดังแผนภาพต่อไปนี้

ภาพที่ 11 .1 ช่วง pH ของสารละลายตัวอย่าง

ช่วง pH นี้สีที่ปรากฏเป็นจริงสำหรับทุกอินดิเคเตอร์ จะเห็นว่ามีช่วง pH ที่ซ้อนทับกันของทุกอินดิเคเตอร์ สรุปได้ว่าช่วง pH ของสารละลายตัวอย่างมีค่าระหว่าง 6.0-6.2

อุปกรณ์และสารเคมี

อุปกรณ์

  1. หลอดทดลอง
  2. หลอดหยด
  3. กระดาษวัด pH
  4. กระดาษลิตมัส

สารเคมี

  1. อินดิเคเตอร์ (ห้องปฏิบัติการเตรียม)

วิธีการทดลอง

ตอนที่ 1 การหา pH ของสารละลายตัวอย่างโดยการใช้อินดิเคเตอร์

  1. รับสารละลายตัวอย่าง จดหมายเลขและรายละเอียด ทดสอบด้วยกระดาษลิตมัส
  2. แบ่งใส่หลอดทดลอง 4 หลอด ๆ ละประมาณ 2 mL (40 หยด) หยดอินดิเคเตอร์ 3 หยด ลงไปดังนี้

 

สารละลายเป็นกรด สารละลายเป็นเบส
หลอดที่ 1 หยด thymol blue หลอดที่ 1 หยด bromothymol blue
หลอดที่ 2 หยด methyl orange หลอดที่ 2 หยด cresol purple
หลอดที่ 3 หยด methyl red หลอดที่ 3 หยด phenolphthalein
หลอดที่ 4 หยด bromothymol blue หลอดที่ 4 หยด alizarine yellow
  1. เขย่าหลอดทดลองเบา ๆ บันทึกสีที่ปรากฏในแต่ละหลอด
  2. เปรียบเทียบโดยนำตัวอย่าง วัดค่า pH โดยใช้กระดาษวัด pH