Wie erkennt ein pH-Papier Säure oder Base? Was ist der Unterschied zwischen pH-Papier und Lackmuspapier?


Antwort 1:

Ein pH-Papier wird mit einer Chemikalie (oder einer Reihe von Chemikalien) imprägniert, deren Chromatophor bei unterschiedlichen pH-Konzentrationen eine andere Farbe aufweist.

Bild von 7-Hydroxy-1H-phenoxazin-1-on aus Wikipedia

Lackmuspapier ist nur eine von vielen verschiedenen Arten von pH-Papieren, obwohl Lackmus laut dem verlinkten Artikel um 1300 n. Chr. Zum ersten Mal vom spanischen Alchemisten Arnaldus de Villa Nova verwendet wurde und die chemische Struktur für die Farbe von Lackmuspapier verantwortlich ist ( 7-Hydroxy-1H-phenoxazin-1-on) kommt auf natürliche Weise in einer Reihe von blauen Flechten vor, die typischerweise in einer Reihe eng verwandter Verbindungen vorhanden sind, die als Orcein bekannt sind und aus der Flechte Roccella tinctoria isoliert wurden.

Bild von Universal Indicator - Wikipedia

Der Farbbereich, der in den meisten pH-Papieren zu finden ist, hängt normalerweise vom Vorhandensein mehrerer Indikatorchemikalien ab. Bei pH-Papieren haben Chemikalien wie Thymolblau, Methylrot, Bromthymolblau und Phenolphthalein je nach pH-Wert unterschiedliche Farben der Lösung ist.

Beispielsweise ist Thymolblau bei einem sehr niedrigen pH-Wert eine rötliche Farbe, da die chemische Form der Thymolblau-Verbindung vollständig protoniert ist.

Bilder von Thymol blau - Wikipedia

Bei höherem pH-Wert verliert die Chemikalie ein Proton und bildet eine ionische Verbindung, deren Farbe näher an Gelb liegt. Wenn der pH-Wert noch höher wird, verliert die Verbindung ein zweites Proton und bildet eine Verbindung, deren Farbe blau ist.

Wenn Sie Verbindungen auf dem Papier haben, deren Farbe sowohl bläulich als auch gelblich ist, wird diese Farbmischung als grün wahrgenommen. Wenn Sie also eine Reihe von Farbstoffen haben, deren Farbe in verschiedenen pH-Bereichen unterschiedlich ist, erhalten Sie ein gut wahrgenommenes Farbspektrum über den gesamten pH-Bereich.

Bild von Universal Indicator - Wikipedia

Mittelenglische Litmose skandinavischen Ursprungs; ähnlich altnordischen Litmosi-Kräutern, die zum Färben verwendet werden, von Litr-Farbe (ähnlich wie alt-englisches Weiß, Aussehen) + Mosi-Moos; ähnlich dem altenglischen Moosmoos (Definition des Lackmus-Merriam-Webster-Wörterbuchs)

Lackmus bedeutet wörtlich „die Farbe des Mooses“, obwohl seine Verwendung als einfacher Test zur Unterscheidung von Säuren und Basen (blau für Base, rosa für Säure) den Begriff in einer Reihe verwandter Sätze verfestigt hat. Immer wenn mit einem einfachen Test, der einen deutlichen Farbunterschied anzeigt, etwas als wahr oder falsch bestimmt werden kann, wird ein „Lackmus“ -Test durchgeführt, unabhängig davon, ob er mit der Farbe von Moos zusammenhängt oder Säuren oder Basen misst. Es ist zu beachten, dass der genaue pH-Wert, bei dem eine bestimmte Indikatorfarbe von einer Farbe zur anderen übergeht, von einer Reihe von Faktoren abhängt und durch das Vorhandensein anderer Chemikalien beeinflusst werden kann, die die Farbe verändern können, wie z. B. Isopropanol ( Alkohol reiben).

Dies ist sehr deutlich am Indikator Bromthymolblau zu erkennen, dessen protonierte und nicht protonierte Formen in unterschiedlichen Konzentrationen bei unterschiedlichen pH-Werten vorliegen:

Bild von Bromothymol blau - Wikipedia

Bei pH 2 sind alle Bromthymolblau-Moleküle vollständig protoniert und die Farbe der Lösung ist sehr hellgelb. Bei pH 8 sind die Bromthymolblau-Moleküle vollständig deprotoniert und die Farbe ist sehr hellblau. Über den dazwischen dargestellten Bereich der pH-Konzentrationen stellen Sie jedoch direkt fest, dass einige der Bromthymolblau-Moleküle protoniert und andere deprotoniert sind, da das Gleichgewicht für die reversible Reaktion nur auf einen Zwischenpunkt gedrückt wird. Tatsächlich können Sie die Konzentration jeder der verschiedenen Formen direkt messen, indem Sie die Absorption von Licht bei verschiedenen Wellenlängen messen, obwohl die Farbe in einem Kontinuum oder Spektrum einschließlich Gelb, Grün und Blau zu liegen scheint, gibt es kein „Grün“ ”Bromthymolblau Molekülform.

Die protonierte Form von Bromthymolblau hat eine Peakabsorption bei 427 nm, wodurch gelbes Licht in sauren Lösungen übertragen wird, und die deprotonierte Form hat ihre Peakabsorption bei 602 nm, wodurch blaues Licht in basischeren Lösungen übertragen wird. Bromthymolblau - Wikipedia

Ein Lackmustest reagiert nicht auf die Anwesenheit oder Abwesenheit von Protonen, Hydroniumionen oder Hydroxidionen, sondern unterliegt einer chemischen Veränderung, deren Gleichgewicht durch die Anwesenheit oder Abwesenheit einer signifikanten Konzentration dieser Arten von Ionen beeinflusst wird. Unter fast allen Umständen erfordert die Farbänderung die Anwesenheit eines Lösungsmittels, um die Farbe zu ändern, und blaues Lackmuspapier oder rotes Lackmuspapier wird so gefärbt, weil es in Gegenwart von Chemikalien (typischerweise Puffern) getrocknet wird, die die Verbindung in der enthalten gewünschte chemische Form.