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Anorganische Chemie - Säure-Base-Indikator

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Anorganische Chemie

Säure-Base-Indikator

Als Indikatoren sind chemische Verbindungen zu verstehen, deren Farbe je nach pH-Wert varriert. Es besteht also die Möglichkeit anhand der Verfärbung des Indikators auf den pH-Wert der  Verbindung zu schließen. Dabei besteht ein Säure-Base-Indikator aus einem konjugierenden Säure-Base-Paar. Dieses besteht aus einer schwachen organischen Säure  und deren konjugierten Base

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Die Abkürzung für einen Säure-Base-Indikator ist $ HInd/Ind^- $.

Hierzu können wir wieder eine allgemeine Reaktionsgleichung für das chemische Gleichgewicht eines Indikators aufstellen:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Säure-Base-Indikator Reaktionsgleichung: $ HInd + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + Ind^- $

Dabei steht $ HInd $ für die Farbe 1 und $ Ind^- $ für die Farbe 2. Anstelle einer Zahl kann die Farbe auch mit einem Buchstaben indexiert werden. 

Verfärbungsursache

Die Verfärbungsursache ergibt sich bei einem Indikator aufgrund der Strukturveränderungen in dessen Molekülen, welche sich aus der Protonenübergabe ergeben. Der Begriff Absorption spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Denn bei einer Änderung der Molekülstruktur infolge der Änderung des pH-Wert führt dazu, dass die Verbindung eine andere Farbe absorbieren kann. Dies ermöglicht eine direkte Beobachtung des Wechsels des pH-Werts mit bloßem Auge. Anders als bisher handelt es sich bei Indikatoren zumeist um organische Moleküle, weshalb eine nähere Betrachtung entfällt.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Dennoch sollten Sie sich merken, dass eine deutliche Farbveränderung nur beobachtet werden kann, wenn die Konzentration von $ Ind^- $ mindestens dem 10-fachen Wert der Konzentration von $ HInd $ aufweist. Das Gleiche gilt für den umgekehrten Fall.  

In der nachfolgenden Abbildung sehen Sie eine kleine Übersicht von Indikatoren, deren pH-Wert-Bereich für einen Farbwechsel, sowie das Farbspektrum:

Indikatoren
Indikatoren

Ähnlich wie bei einem Puffersystem verschiebt bereits ein Tropfen Indikator-Lösung eine alkalische Lösung nach links bzw. nach rechts. Deshalb lässt sich die Puffergleichung auch auf ein Indikatorsystem übertragen wie folgt:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen $ pH = pK_S + lg \frac{[Ind^-]}{[HInd]} $