Chất chỉ thị màu

CHẤT CHỈ THỊ MÀU
1. Khái niệm :
Chất chỉ thị màu (CTM) là những axit hữu cơ yếu hay bazơ hữu cơ yếu, điện li thuận
nghịch (kí hiệu HA) và đặc biệt anion A
–
và phân tử HA có màu khác nhau
Khi cho CTM vào nước thì cân bằng được thiết lập :
HA + H
2
O H
3
O
+
+ A
–
(1)
Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía phải () dung dịch có màu của A
–

Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía trái () dung dịch có màu của HA
Nếu một trong một hệ có hai chất có màu khác nhau thì việc quan sát bằng mắt chỉ cho
phép ta nhận được màu của một chất khi nồng độ của nó ít nhất gấp 10 lần nồng độ
chất kia. Như vậy :
Khi
][
][
A
HA
≥ 10 , màu của chất chỉ thị là màu của HA
Khi
][

][
A
HA
≤ 0,1 , màu của chất chỉ thị là màu của anion A
–

Từ (1) ta suy ra : pH = pK – lg
][
][
A
HA
(2) (*)
Do đó, nếu
][
][
A
HA
≥ 10 , dung dịch có màu của HA, ta có :
pH ≤ pK – lg10
pH ≤ pK – 1 (3)
nếu
][
][
A
HA
≤ 0,1 , dung dịch có màu của A
–
, ta có :
pH ≥ pK – lg0,1
pH ≥ pK + 1 (4)

Khoảng pH từ (pK – 1) đến (pK + 1) là khoảng đổi màu của chất chỉ thị
Giới thiệu một số chất chỉ thị thường dùng trong các phòng thí nghiệm Hóa học :
Chất CTM Màu ở môi trường axit Khoảng biến đổi màu Màu ở môi trường bazơ
Metyl da cam
Quỳ
Phenolphtalein
đỏ da cam
đỏ
không màu
3,1 – 4,4
5 – 8
8 – 10
vàng
xanh
đỏ (hồng)
Trong thực tế, dùng CTM để xác định môi trường là axit, bazơ hay trung tính, tức là
xác định được pH của dung dịch (**). Từ đây các người làm công tác hóa học mới có
cơ sở để xử lý môi trường cho thích hợp với mục đích của mình
N N N
CH
3
CH
3
NaO
3
S
N N SO
3
N
H

3
C
H
3
C
N
H
N SO
3
HN
H
3
C
H
3
C
Trong kỹ thuật hóa học, do yêu cầu người ta đã chế ra chất “chỉ thị màu vạn năng”
(CTMVN). Đó là hỗn hợp các chất CTM có vùng chuyển màu rất rộng và tùy theo pH
của dung dịch mà CTM này cho các màu khác nhau. Một trong những công thức của
CTMVN như sau :
Đỏ metyl 0,2 g
Xanh bromthymol 0,8 g
Phenolphtalein 0,8 g
Cồn 90
o
1000 ml
Vùng chuyển màu từ 4 đến 10,5 từ đỏ qua vàng xanh và tím
Hay một loại CTM tổng hợp gồm :
Metyl da cam 0,03 g/l
Metyl đỏ 0,159 g/l

Bromthymol xanh 0,39 g/l
Phenolphtalein 0,359 g/l
Được pha trong dung dịch rượu etylic 60% , màu của CTM này thay đổi theo từng đơn
vị pH :
pH 3 4 5 6 7 8 9 10
Màu Đỏ Đỏ da cam Da cam Vàng Vàng lục Xanh lục Xanh tím
Giấy pH là giấy lọc tẩm dung dịch CTM tổng hợp để xách định nhanh pH của dung
dịch.
2. Giới thiệu cấu tạo một số CTM
2a .Metyl da cam (heliantin) : là chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính với hằng số axit K
A
=
4.10
–4
Ở môi trường kiềm và trung tính, nó có màu vàng là màu của anion :
Trong môi trường axit, anion này kết hợp với proton (H
+
) chuyển thành cation màu đỏ :
HCl
NaOH
N N SO
3
NaN
H
3
C
H
3
C
N NH

SO
3
H
N
H
3
C
H
3
C
N
H
N SO
3
HN
H
3
C
H
3
C
HO OH
C
O
C
O
HO OH
C
OH
C

O
OH
O
C O
COO
HO OH
C
O
C
O
Cân bằng sau đây được thiết lập :
màu vàng da cam
hay
màu đỏ
2b. Phenolphtalein :
Người ta điều chế phenolphtalein bằng cách cho andiđrit phtalic tác dụng với phenol
theo phản ứng :
Phenolphtalein hình thành ở dạng tinh thể không màu. Trong môi trường kiềm, trước
hết phenolphtalein thủy phân tạo ra axit (I) đồng thời do sự ion hoá và sự tách nước tạo
ra anion mang điện tích âm hai (II) có cấu tạo quinoit nên dung dịch có màu đỏ thẫm.
Khi có dư kiếm, nhóm hiđroxi phenol thứ hai cũng ion hoá và bị trung hoà nên không
còn khả năng tạo thành cấu tạo quinoit. Do vậy anion mang ba điện tích âm của muối
phenolat không có màu (III)
Khi axit hoá từ từ, những biến đổi này sẽ xảy ra theo một trật tự ngược trở lại
t
o
, H
2
SO
4

đ
– H
2
O
Phenolphtalein (dạng lactoit)
+ H
2
O
– H
2
O
+ 2OH
-
+ 2H
+
+ OH
-
+ H
+
O
C O
COO
OH
I (không màu) II (màu đỏ thẩm)
III (không màu)
2c. Quỳ tím :
Quỳ tím là hỗn hợp nhiều chất có nguồn gốc từ cây địa y (từ 10 đến 15 chất bao gồm :
Erythrolein, Azolitmin, Spaniolitmin, Leucoorcein và Leucazolitmin …). Giấy quỳ tím
hoá đỏ trong môi trường axit và hoá xanh trong môi trường bazơ
Trong hoá học, trong các ngành khác như y học, dược học, nông nghiệp, các phòng

phân tích, phòng hoá nghiệm, trong giảng dạy, chất chỉ thị màu được dùng rất rộng rãi.
Với bài viết này, tác giả mong làm rõ một số vấn đề về lý thuyết chất chỉ thị màu để
bạn đọc biết cách sử dụng.
* Tài liệu tham khảo
- Hoá vô cơ – Hoàng Nhâm - tập 1
H
+
OH
–
+
Màu xanhMàu đỏ Màu tím
- Tư liệu giảng dạy Hoá học 11
- Tài liệu giáo khoa chuyên Hoá 11 – 12
- Hoá cơ sở
- Cơ sở lý thuyết hoá học
- Một số vấn đề chọn lọc của Hoá học - tập 2, tập 3
Trần Trọng Chấm