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)JournalofAnqingTeachersCollege(NaturalScience)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H2SO4,浓HCL,浓HNO3,NaOH的饱和溶液,NaOH(6mol/L,2mol/L,lmol/L,0.5mol/L,0.05mol/L),Ca(OH)2的饱和溶液,NH3H2O(2mol/L),H2SO40.1mol/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

酚酞(1滴)

酚酞过量

酸液稀释H2SO4(浓)橙黄色橙红色乳白色沉淀HCI(浓)无色无色乳白色沉淀HNO3(浓)产生棕色气体,溶液黄绿—绿色H2SO4(0.1mol/L)无色产生棕色气体,溶液黄绿—绿色乳白色沉淀(3滴)乳白色沉淀

不溶解,不变色溶解溶液变红滴加NaOH溶解,溶液变红溶解,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HNO3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SP3杂化的中X收稿日期:2003-12-08

XXXXX,

・64・

NaOH安庆师范学院学报(自然科学版)Ca(OH)2NH3H2ONaOHNaOHNaOHNaOH2004年NaOH碱溶液(饱和液)(饱和液)(2mol/L)(6mol/L)(2mol/L)(1mol/L)(0.5mol/L)(0.05mol/L)

红色并

立即褪色红色并1分钟内5分钟内15分钟内褪　　色酚酞(1滴)红色红色立即褪色褪　　色褪　　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SP2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SP3杂化状态,共轭体系消失,颜色也随之褪去。

中心碳SP2杂化形成共轭体系中心碳原子SP3杂化中心碳原子SP3杂化　　　　　　(在中性或酸性溶液中无色)(碱性溶液中显红色)(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SP2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SP3杂化中心碳SP2杂化形成共轭体系中心碳原子SP3杂化　　　　　　(溶液中无色)(溶液中无色)(在强酸溶液中显红色)

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・65・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。

[参考文献]

[1]　华中师范学校等.分析化学[M].北京:高等教育出版社,1981,210-214.

[2]　汪小兰.有机化学[M].北京:人民教育出版社,1978,135-137.

[3]　曾昭琼主编.化学词典[M].上海:上海辞书出版社,1989,764.

[4]　武汉大学.分析化学[M].北京:高等教育出版社(第二版),1994,198-200.

ComplexityofPhenolphthalein(PP)ChangingColors

inAcidicSolutionandBasicSolution

LIUSi-yun,WUXin-min,CHENPing,ZHANGJin-ping

(TheComputerDept.ofAnqingTeachersCollege,Anqing246011,China)

Abstract:WeresearchthereactionbetweenPPanddifferentacidsanddifferentbases.Fromthere-

sults,wecandrawaconclusionthatitisunfittoteststrongacidsorstrongbaseswithPP,because

PPcanreactwithoxidations.

Keywords:phenolphthalein;changingcolor;strongacids;stringbases

2004年2月

第10卷第1期安庆师范学院学报(自然科学版)JournalofAnqingTeachersCollege(NaturalScience)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H2SO4,浓HCL,浓HNO3,NaOH的饱和溶液,NaOH(6mol/L,2mol/L,lmol/L,0.5mol/L,0.05mol/L),Ca(OH)2的饱和溶液,NH3H2O(2mol/L),H2SO40.1mol/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

酚酞(1滴)

酚酞过量

酸液稀释H2SO4(浓)橙黄色橙红色乳白色沉淀HCI(浓)无色无色乳白色沉淀HNO3(浓)产生棕色气体,溶液黄绿—绿色H2SO4(0.1mol/L)无色产生棕色气体,溶液黄绿—绿色乳白色沉淀(3滴)乳白色沉淀

不溶解,不变色溶解溶液变红滴加NaOH溶解,溶液变红溶解,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HNO3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SP3杂化的中X收稿日期:2003-12-08

XXXXX,

・64・

NaOH安庆师范学院学报(自然科学版)Ca(OH)2NH3H2ONaOHNaOHNaOHNaOH2004年NaOH碱溶液(饱和液)(饱和液)(2mol/L)(6mol/L)(2mol/L)(1mol/L)(0.5mol/L)(0.05mol/L)

红色并

立即褪色红色并1分钟内5分钟内15分钟内褪　　色酚酞(1滴)红色红色立即褪色褪　　色褪　　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SP2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SP3杂化状态,共轭体系消失,颜色也随之褪去。

中心碳SP2杂化形成共轭体系中心碳原子SP3杂化中心碳原子SP3杂化　　　　　　(在中性或酸性溶液中无色)(碱性溶液中显红色)(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SP2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SP3杂化中心碳SP2杂化形成共轭体系中心碳原子SP3杂化　　　　　　(溶液中无色)(溶液中无色)(在强酸溶液中显红色)

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・65・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。

[参考文献]

[1]　华中师范学校等.分析化学[M].北京:高等教育出版社,1981,210-214.

[2]　汪小兰.有机化学[M].北京:人民教育出版社,1978,135-137.

[3]　曾昭琼主编.化学词典[M].上海:上海辞书出版社,1989,764.

[4]　武汉大学.分析化学[M].北京:高等教育出版社(第二版),1994,198-200.

ComplexityofPhenolphthalein(PP)ChangingColors

inAcidicSolutionandBasicSolution

LIUSi-yun,WUXin-min,CHENPing,ZHANGJin-ping

(TheComputerDept.ofAnqingTeachersCollege,Anqing246011,China)

Abstract:WeresearchthereactionbetweenPPanddifferentacidsanddifferentbases.Fromthere-

sults,wecandrawaconclusionthatitisunfittoteststrongacidsorstrongbaseswithPP,because

PPcanreactwithoxidations.

Keywords:phenolphthalein;changingcolor;strongacids;stringbases