การตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

เราสามารถตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ด้วยอินดิเคเตอร์ ซึ่งเป็นสารที่ใช้บอกสมบัติบางอย่างในปฏิกิริยาเคมี โดยการเปลี่ยนสีหรือการเปลี่ยนแปลงสมบัติบางอย่างที่มองเห็นได้ สารที่นำมาใช้ในการตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายต่างๆ เรียกว่า " อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส (acid-base indicator)"
อินดิเคเตอร์ (indicator) คือ สารที่ใช้ตรวจสอบไฮโดรเนียมไอออน (H3O) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH) ได้ เนื่องจากสารละลายที่เป็นกรดจะมีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนมากกว่าสารละลายที่เป็นเบส
กรดเป็นสารประกอบไฮโดรเจน เมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเนียมไอออน

เบสเป็นไฮดรอกไซด์ของโลหะหรืออนุมูลที่มีค่าเทียบเท่าโลหะ ซึ่งเมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน

อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดจะมีการตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายแตกต่างกัน อินดิเคเตอร์ที่นิยมใช้กันมากมี 2 ประเภท คือ กระดาษลิตมัสและยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
1. กระดาษลิตมัส เป็นอินดิเคเตอร์ที่เรารู้จักกันดี กระดาษลิตมัสมี 2 สี ได้แก่ กระดาษลิตมัสสีแดงและกระดาษลิตมัสสีน้ำเงิน

เมื่อใช้กระดาษลิตมัสตรวจสอบสารละลายจะสามารถจำแนกสารได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้
+ สารละลายที่มีสมบัติเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินไปเป็นสีแดง
+ สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงไปเป็นสีน้ำเงิน
+ สารละลายที่มีสมบัติเป็นกลาง จะไม่ทำปฏิกิริยากับกระดาษลิตมัสทั้งสีน้ำเงินและสีแดง กระดาษลิตมัสจึงไม่เปลี่ยนสี
2. ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ เป็นอินดิเคเตอร์ที่มีการเปลี่ยนสีเกือบทุกค่า pH จึงใช้ทดสอบหาค่า pH ได้ดี อินดิเคเตอร์ชนิดนี้มีทั้งแบบที่เป็นกระดาษและแบบสารละลาย
 

รูปแสดงกระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
 

รูปแสดงการเปลี่ยนสีของกระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์

ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์แบบสารละลายจะเปลี่ยนสีเมื่อใช้ทดสอบสารละลายที่มีค่า pH อยู่ในช่วงที่แตกต่างกัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้
+ ฟีนอล์ฟทาลีน เป็นสารละลายใสไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 8.3-10.0
+ เมทิลเรด เป็นสารละลายสีแดงซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 4.2-6.2
+ บรอมไทมอลบลู เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.0-7.6
+ ฟีนอลเรด เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีแดง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.8-8.4

ตารางแสดงช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเตอร์เตอร์บางชนิด

การแปรความหมาย เช่น
1) เมทิลเรด
ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี คือ 4.2-6.3
สีที่เปลี่ยน คือ แดง-เหลือง
หมายถึง ถ้าสารละลายมี pH ต่ำกว่า 4.2 จะมีสีแดง
ถ้าสารละลายมี pH ช่วง 4.2-6.3 จะมีสีส้ม
(สีผสมของสีแดงกับสีเหลือง)
ถ้าสารละลายมี pH มากกว่า 6.3 จะมีสีเหลือง
สรุป

2) ฟีนอล์ฟทาลีน
ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี คือ 8.3- 10.0
สีที่เปลี่ยน คือ ไม่มีสี-ชมพู
หมายถึง ถ้าสารละลายมี pH ต่ำกว่า 8.3 จะไม่มีสี
ถ้าสารละลายมี pH อยู่ในช่วง 8.3-10.0 จะมีสีชมพูอ่อน (ไม่มีสีผสมกับสีชมพู)
ถ้าสารละลายมี pH มากกว่า 10.0 จะมี
สีชมพูเข้ม
สรุป

ตัวอย่าง ถ้าต้องการทดสอบสารละลาย X โดยการเติมฟีนอล์ฟทาลีน พบว่ามีสีชมพู สารละลาย X มี pH เท่าใด
การใช้อินดิเคเตอร์ จะบอกได้เป็นช่วง pH ที่เปลี่ยนสี ดังนั้นสารละลาย X เปลี่ยนเป็นสีชมพูในฟีนอล์ฟทาลีน เพราะฉะนั้นสารละลาย X จึงมีค่า pH มากกว่า 10

ตอบ

ความรู้เพิ่มเติม
อินดิเคเตอร์จากธรรมชาติ คือ สารธรรมชาติที่สกัดได้จากส่วนต่างๆ ของพืช สามารถใช้เพื่อตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้
 

ตารางแสดงช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์จากธรรมชาติบางชนิด

การใช้อินดิเคเตอร์ในการทดสอบหาค่า pH ของสารละลายนั้นจะทราบค่า pH โดยประมาณเท่านั้น ถ้าต้องการทราบค่า pH ที่แท้จริงจะต้องใช้เครื่องมือวัด pH ที่เรียกว่า "พีเอชมิเตอร์ (pH meter)" ซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถตรวจวัดค่า pH ของสารละลายได้เป็นเวลานานติดต่อกัน ทำให้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ และค่า pH ที่อ่านได้จะมีความละเอียดมากกว่าการใช้อินดิเคเตอร์
 

รูปแสดงพีเอชมิเตอร์