Säure-Base-Indikatoren (pH-Indikatoren) sind Substanzen, deren Farbe abhängig ist vom pH-Wert der Lösung. Sie sind schwache S�uren oder Basen, die in wässriger Lösung wenig in Ionen dissoziiert sind.
Der Indikator HIn sei eine schwache Säure. Diese steht in wässriger Lösung mit der korrespondierenden Base In- im Gleichgewicht:
Säure und Base haben unterschiedliche Farben. Bei niedrigen pH-Werten ist die Konzentration der H3O+-Ionen hoch und das Gleichgewicht liegt auf der Seite der Säure. Die Farbe der L�sung ist die der Säure (Farbe A). Bei hohen pH-Werten ist die Konzentration der H3O+-Ionen niedrig und das Gleichgewicht liegt auf der Seite der Indikatorbase mit der Farbe B.
Ein im Labor bei Säure-Base-Titrationen häufig benutzer Indikator ist das Phenolphthalein. Phenolphthalein ist ein Prototyp für den beschriebenen Sachverhalt:
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| farblos (Säure) | rosa (Base) |
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Der generelle Gleichgewichtsansatz läßt sich auch auf die Indikatorgleichgewichte - hier für schwache Indikatorsäuren - anwenden:
Mit Kln bezeichnen wir die Säurekonstante des Indikators. Unter der Voraussetzung, daß die Gleichgewichtskonzentrationen von Indikatorsäure, [HIn], und Indikatorbase, [In-], gleich sind, gilt
KIn = [H3O+] bzw. pKIn = pH
Diesen Punkt bezeichnet man als Umschagspunkt des Indikators. Die Farbe der Lösung ist dort ein Gemisch aus den Farben der Indikatorsäure und der Indikatorbase zu gleichen Anteilen.
Die Abbildung (nach: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5.Ed., A14, 127ff.) zeigt schematisch das Absorptionsspektrum eines pH-Indikators als Funktion des pH-Wertes. Die Kurve a (blau) ist das Spektrum der Säureform des Indikators, die Kurve b (rot) zeigt das Spektrum der basischen Form an und die Kurve c (grün) zeigt das Spektrum bei mittleren pH-Werten an. Alle Spektren schneiden sich im Punkt P, dem isosbestischen Punkt.
In der Absorptionsspektroskopie ist dies die Bezeichnung f�r die Punkte gleicher molarer Absorptionskoeffizienten bei einer definierten Wellenl�nge. Das Auftreten von isosbestischen Punkten im Absorptionsspektrum weist auf einen linearen Zusammenhang der Konzentrationsänderungen der in der Untersuchungslösung nebeneinander vorliegenden, verschiedenen absorbierenden Spezies hin, wenn z.B. pH-Wert, Zeit, Temperatur, Belichtungsdauer variiert werden.
(CD Römpp Chemie Lexikon � Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995)
| CAS-Reg-No | Farbindikator | pKIn | Indikatorsäure | Umschlagsbereich (pH) |
Indikatorbase |
|---|---|---|---|---|---|
| [554-73-4] | Tropäolin OO | violettrot | 1.2-3.2 | gelborange | |
| [76-61-9] | Thymolblau (1. Stufe) | 1.5 | rot | 1.2-2.8 | gelb |
| [117-92-0] | Chinaldinrot | farblos | 1.4-3,2 | rosa | |
| [547-58-0] | Methylorange | 4.2 |
orange | 3.1-4.4 | gelb |
| [573-58-0] | Kongorot | 3.7 | blau | 3.0-5.2 | rot |
| [76-60-8] | Bromkresolgrün | 4.7 | gelb | 3.8-5.4 | blau |
| [493-52-7] | Methylrot | 5.1 | rot | 4.2-6.3 | gelb |
| [1393-92-6] | Lackmus | rot | 5.0-8.0 | blau | |
| [76-59-5} | Bromthymolblau | 7.0 | gelb | 6.0-7.7 | blau |
| [143-74-8] | Phenolrot | 7.9 | gelb | 6.8-8.4 | rot |
| [76-61-9] | Thymolblau (2. Stufe) | 8.9 | gelb | 8.0-9.6 | blau |
| [77-09-8] | Phenolphthalein | 9.4 | farblos | 8.2-10.0 | rot |
| [125-20-2] | Thymolphthalein | 9.9 | farblos | 9.3-10.5 | blau |
| [584-42-9] | Alizaringelb GG | hellgelb | 10.0-12.1 | bräunlich-gelb | |
| [84540-31-8] | Epsilonblau | orange | 12.0-13.0 | violett |
pH =1 - zu definierten Farbabstufungen kommen. So kann der pH-Wert einer Lösung mit einigen Tropfen Universalindikator bestimmmt werden.