Πεχαμετρικός δείκτης

Πεχαμετρικό χαρτί Universal

Δείκτης (ή πεχαμετρικός δείκτης) είναι χημική (χρωστική) ουσία η οποία εάν προστεθεί σε ένα διάλυμα προσδίδει σε αυτό χαρακτηριστικό χρώμα που εξαρτάται απο το pH του διαλύματος. Συνήθως είναι αρκετή μια πολύ μικρή ποσότητα δείκτη. Έτσι, για παράδειγμα, όταν προσθέσουμε λίγες σταγόνες βάμματος ηλιοτροπίου σε ένα διάλυμα αυτό θα χρωματιστεί κόκκινο εάν είναι όξινο ή μπλε εάν είναι βασικό (αλκαλικό).

Οι δείκτες χρησιμοποιούνται στην ογκομετρία (αλκαλιμετρία, οξυμετρία) και οι συνηθέστεροι είναι το βάμμα του ηλιοτροπίου, η ηλιανθίνη, το μπλε της βρωμοθυμόλης και η φαινολοφθαλεΐνη σε αραιό αλκοολικό διάλυμα.

Εκτός από τους συνηθισμένους χρωματικούς δείκτες, στους οποίους η αλλαγή του pH μεταβάλλει το χρώμα, υπάρχουν και δείκτες των οποίων αλλάζει η οσμή όταν μεταβάλλεται το pH. Τέτοιοι δείκτες είναι το κρεμμύδι και η βανίλια. Επίσης στη ποσοτική χημική ανάλυση χρησιμοποιούνται οι οξειδοαναγωγικοί δείκτες σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις και συμπλοκομετρικοί δείκτες στην συμπλοκομετρία.

Θεωρία

Οι πεχαμετρικοί δείκτες επίσης ονομάζονται δείκτες οξέων - βάσεων ή ηλεκτρολυτικοί ή πρωτεολυτικοί δείκτες και συνήθως είναι ασθενή οξέα ή βάσεις. Η ιοντισμένη μορφή του δείκτη έχει διαφορετικό χρώμα από τη μη ιοντισμένη και έτσι όταν το pH αλλάξει ώστε να αλλάξει η μορφή του δείκτη η αλλαγή του pΗ γίνεται αντιληπτή.

Εάν ο δείκτης ΗΔ ιοντίζεται σύμφωνα με την αμφίδρομη χημική εξίσωση:

$\mathrm {H} \Delta +\mathrm {H} _{2}{\mbox{O}}\rightleftarrows \mathrm {H} _{3}{\mbox{O}}^{+}+\Delta ^{-}$

και το χρώμα του ΗΔ είναι διαφορετικό από το χρώμα του Δ^- τότε εάν αυξηθεί η συγκέντρωση του Η₃Ο⁺ η ιοντική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αριστερά και εμφανίζεται το χρώμα του ΗΔ ενώ εάν μειωθεί η συγκέντρωση του Η₃Ο⁺ η ιοντική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά και εμφανίζεται το χρώμα του Δ^- . Για να επικρατήσει το ένα χρώμα έναντι του άλλου πρέπει η συγκέντρωση της μορφής αυτής να είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη απο την συγκέντρωση της άλλης μορφής. Εάν Κ_α είναι η σταθερά ιοντισμού του δείκτη ΗΔ και το pH = pK_α η συγκέντρωση του ΗΔ είναι ίση με την συγκέντρωση του Δ^- και δεν επικρατεί κανένα χρώμα. Σύμφωνα με την εξίσωση Henderson-Hasselbalch

$pH=pK_{a}+{\frac {[\Delta ^{-}]}{[\mathrm {H} \Delta ]}}$

όταν το pH < pK_α -1 επικρατεί το χρώμα του ΗΔ (η ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά), ενώ όταν το pH > pK_α +1 επικρατεί το χρώμα του Δ^- (η ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά). Η φαινολοφθαλεΐνη που είναι ευρύτατα χρησιμοποιούμενος δείκτης στην αλκαλιμετρία έχει περιοχή αλλαγής χρώματος από pH 8,2 έως 10,0. Σε pH <8,2 είναι άχρωμη ενώ σε pH>10,0 είναι κόκκινη(φούξια). Σε ενδιάμεσα pH έχει διάφορες αποχρώσεις του ροζ.

Χρήσεις.

Οι δείκτες χρησιμοποιούνται στον κατά προσέγγιση προσδιορισμό του pH ενός διαλύματος. Είτε χρησιμοποιείται διηθητικό χαρτί σε μορφή ταινίας εμβαπτισμένο σε δείκτη οπότε μπορούμε να προσδιορίσουμε εάν το pΗ είναι μεγαλύτερο ή μικρότερο από συγκεκριμένη τιμή (το pK_α του δείκτη), είτε χρησιμοποιείται χαρτί, εμβαπτισμένο σε ένα μείγμα δεικτών, γνωστό ως γενικός δείκτης (universal indicator) οπότε μπορούμε να προσδιορίσουμε σε ποια περιοχή βρίσκεται το pΗ (συνήθως με προσέγγιση μονάδας). Για μεγαλύτερη ακρίβεια χρησιμοποιούμε ηλεκτρονικό πεχάμετρο.

Επίσης στην αναλυτική χημεία οι δείκτες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου στις ογκομετρήσεις.