酚酞指示剂在酸碱溶液中变色复杂性探讨

2004年2月

第10卷第1期安庆师范学院学报(自然科学版)Journal of Anqing Teachers College (Natural Science )Feb .2004Vol .10NO .1

酚酞指示剂在酸碱溶液中变色复杂性探讨

刘四运,吴新民,陈平,张静平

(池州师范专科学校化学系,　安徽池州　247000)

摘　要:文章通过酚酞指示剂与不同浓度、不同类型的酸碱反应事实和理论探讨得出:酚酞作为一种常用指

示剂,不适宜直接检验强酸或强碱;酚酞指示剂与强氧化剂会产生氧化反应,失去指示剂功能;酚酞溶解性极低,

在酸碱滴定过程中用量必须有限制。

关键词:酚酞指示剂;酸碱滴定;变色

中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1007-4260(2004)01-0063-03

酚酞作为一种常用指示剂,广泛使用于酸碱滴定过程中。通常情况下酚酞遇酸溶液不变色,遇碱溶液变红色。然而,酚酞在强碱中由红色迅速退为无色,而在浓酸中也会变色,在稀酸溶液中酚酞滴加过量造成沉淀,使溶液变成白色浑浊。对这些现象及其形成机理未见文献报导。本文通过实验提出问题,并从变色机理方面加以探讨。

1　实验事实

1.1　实验用品:酚酞(1%),浓H 2SO 4,浓HCL ,浓HNO 3,NaOH 的饱和溶液,NaOH (6m ol/L ,2mo l /L ,lm ol /L ,0.5mol /L ,0.05mol /L ),Ca (OH )2的饱和溶液,NH 3H 2O (2mol /L ),H 2SO 40.1mol /L 。

1.2　实验步骤及现象

用试管分别取上述酸碱2ml,按下列步骤滴加酚酞试剂,可得下表实验结果酸溶液

H 2SO 4(浓)HCI(浓)HN O 3(浓)H 2SO 4(0.1m ol/L )酚酞(1滴)

橙黄色无色产生棕色气体,溶液黄绿—绿色无色酚酞过量

橙红色无色产生棕色气体,溶液黄绿—绿色乳白色沉淀(3滴)酸液稀释乳白色沉淀乳白色沉淀乳白色沉淀

溶解滴加N aOH 溶解,溶液变红溶解,溶液变红不溶解,不变色溶液变红 从上述实验现象可得出如下结论:(1)酚酞与浓硫酸形成颜色反应,酚酞分子结构并没有破坏,反应可逆。(2)酚酞与氧化剂浓HNO 3形成颜色反应,酚酞分子结构破坏,反应不可逆。(3)酚酞在强碱溶液中形成无色反应,反应有可逆性。(4)酚酞在稀酸和中性溶液中不变化。(5)酚酞在碱溶液中产生颜色反应随浓度增高稳定降低。

2　理论探讨

酚酞是具有弱酸性、弱还原性的白色晶体,是4,4-二羟基三苯甲醇-2-羧酸的内酯,晶体无色,几乎不溶于水,溶于乙醇等有机溶剂。在稀酸和中性溶液中,酚酞分子中三个苯环与一个SP 3杂化的中X XX XXX 作者简介:刘四运(1963-),男,安徽望江人,池州师范专科学校化学系教师,主要从事生物无机化学研究。

基金项目:安徽省教育厅教研项目资助。

收稿日期:2003-12-08

碱溶液NaOH (饱和液)Ca (OH )2(饱和液)NH 3H 2O (2mo l /L )NaOH (6mo l /L )NaOH (2m ol /L )NaOH (1m ol /L )NaOH (0.5mo l /L )N aOH (0.05mo l /L )

酚酞(1滴)红色并

立即褪色红色红色红色并立即褪色1分钟内褪 色5分钟内褪 色15分钟内褪 色红色稳定

酚酞过量红色红色红色红色红色红色红色红色稀 释红色红色红色红色红色红色红色红色

心碳原子相连,三个苯环(生色基)之间未形成共轭关系,因此是无色的。遇碱后,内酯开环并生成二钠盐,中心碳原子转化为SP 2杂化状态,与三个苯环形成多个生色基共轭体系,因而显颜色(红色)。但在过量碱的作用下,由于生成了三钠盐,中心碳原子又恢复到SP 3杂化状态,共轭体系消失,颜色也随之褪去。

中心碳原子SP 3杂化(在中性或酸性溶液中无色) 中心碳SP 2杂化形成共轭体系(碱性溶液中显红色) 中心碳原子SP 3杂化(在过量碱溶液中无色)

在浓硫酸溶液中,由于强酸的催化作用,酚酞分子中,酰基和酚酞溶中乙醇产生酯交换反应,再度使中心碳原子产生SP 2杂化,形成与三个苯环产生共轭体系,使溶液呈橙红色。在浓盐酸溶液中,这种现象不明显,可能与其脱水能力差有关。中心碳原子SP 3杂化(溶液中无色) 中心碳原子SP 3杂化(溶液中无色) 中心碳SP 2杂化形成共轭体系(在强酸溶液中显红色)

在浓HNO 3氧化剂溶液中,酚酞被氧化分解生成难溶性硝基化合物,稀释后沉淀物为乳白色悬液,・

64・安庆师范学院学报(自然科学版)2004年

溶液中不再有酚酞分子,

加碱也不再变红。

在稀酸或中性溶液中加过量酚酞,产生沉淀。在常温下酚酞在水溶液中溶解极低,2ml 溶液,滴加酚酞试剂3滴以上即可产生乳白色混浊,振荡不溶解。故在做酸液滴定时,20ml 溶液以滴加酚酞指示剂小于3滴为好,否则,易产生局部混浊,影响滴定效果。

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Complexity of Phenolphthalein (PP )Changing C olors

in Acidic Solution and Basic Solution

LIU Si-y un,WU Xin-m in,CHEN Ping ,ZHANG Jin-ping

(T he Com puter Dept.of Anqing T eachers College,Anqing 246011,C hina)

Abstract :W e resear ch t he r eactio n betw een P P and different acids and different bases .Fr om the re-

sult s,w e ca n dra w a co nclusion that it is unfit to test str ong acids o r str ong bases w it h P P,because

P P can r eact with ox idatio ns.

Key words :phenolphthalein ;changing color ;str o ng acids ;string bases ・65・第1期刘四运,吴新民,陈平,张静平:酚酞指示剂在酸碱溶液中变色复杂性探讨