Βάμμα του Ηλιοτροπίου - Μέτρηση Ph με Multilog

Γουρζής Στάθης – Φυσικός Συνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2012Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών Γυμνασίου – ΛΤ Μεγανησίου Λευκάδος

Το βάμμα ηλιοτροπίου (litmus solution), είναι σκούρο ιώδες-μαύρο υδατικό διάλυμα . Περιέχει ηλιοτρόπιο (litmus) και χρησιμοποιείται ως δείκτης για τον έλεγχο του pH ενός διαλύματος. Σταγόνες βάμματος ηλιοτροπίου, στους 25°C, χρωματίζουν κόκκινο ένα όξινο διάλυμα με pH < 4,5 και γαλάζιο ένα αλκαλικό διάλυμα με pH > 8,3. Σε ενδιάμεσες τιμές pH το βάμμα διατηρεί το αρχικό του χρώμα. Τις ιδιότητές του ως δείκτη, το βάμμα ηλιοτροπίου, τις οφείλει στη χρωμοφόρα ουσία 7-υδροξυ-φαινοξαζόνη.

Από τη Βικιπαίδεια …

Το ηλιοτρόπιο συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ και επειδή δεν έχει συγκεκριμένο χημικό τύπο, για απλοποίηση θα συμβολιστεί HLit.

Το Η είναι το κατιόν υδρογόνου που μπορεί να αποδοθεί σε μια βάση και το Lit είναι το υπόλοιπο τμήμα του μορίου του ασθενούς οξέος. Όταν το ηλιοτρόπιο διαλυθεί στο νερό και δημιουργηθεί το βάμμα ηλιοτροπίου, αποκαθίσταται η ισορροπία :

HLit(aq)(κόκκινο) + H2O(l)   Η3Ο+

(aq) + Lit—(aq)(μπλε)

Όταν στο διάλυμα προστεθεί μια βάση, τα υδροξυλιόντα (ΟΗ—) δεσμεύουν τα κατιόντα υδρογόνου (υδροξώνια, Η3Ο+) και η παραπάνω ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά , σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, οπότε το διάλυμα αποκτά μπλε χρώμα. Για να υπάρξει αλλαγή χρώματος του βάμματος ηλιοτροπίου, η βάση που θα προστεθεί πρέπει να δώσει διάλυμα με pH > 8,3.

Όταν στο διάλυμα προστεθεί ένα οξύ, τα κατιόντα υδρογόνου πλεονάζουν και η παραπάνω ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αριστερά, σύμφωνα πάλι με την ίδια αρχή, οπότε το διάλυμα αποκτά κόκκινο χρώμα. Για να υπάρξει αλλαγή χρώματος του βάμματος ηλιοτροπίου, το οξύ που θα προστεθεί πρέπει να δώσει διάλυμα με pH < 4,5.

Σε ενδιάμεσες τιμές pH, το χρώμα του βάμματος είναι μεταξύ κόκκινου και μπλε. Κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια της μετατόπισης της ισορροπίας, οι συγκεντρώσεις του HLit και των Η3Ο+ θα γίνουν ίσες. Τότε το χρώμα του διαλύματος είναι ιώδες, μια μίξη κόκκινου και μπλε.

Για το ηλιοτρόπιο αυτό συμβαίνει σε pH κοντά στο 7 δηλ. σ' αυτό που συνήθως αποκαλείται "ουδέτερο" σημείο. Γι’ αυτό το λόγο το βάμμα αλλά και το χαρτί ηλιοτροπίου χρησιμοποιούνται ευρύτατα στον έλεγχο του αν ένα διάλυμα είναι όξινο (pH < 7) ή βασικό (pH > 7).

Στο πείραμα αυτό, θα δούμε τις μεταβολές του χρώματος σε ένα υδατικό διάλυμα, χρησιμοποιώντας τον δείκτη βάμμα του ηλιοτροπίου και θα μετρήσουμε την μεταβολή του Ph χρησιμοποιώντας το Multilog Pro …

Ανοίγουμε το Multilog Pro …Σύνδεση με το PC σε θύρα USB…

Τροφοδοσία ρεύματος …

… και συνδέουμε τους αισθητήρες του Ph και της θερμοκρασίας …

Προέκταση καλωδίου για σύνδεση του αισθητήρα με το Multilog Pro…

Συντήρηση του αισθητήρασε Ph εμφιαλωμένου νερού…

Συνδέουμε πρώτα τον αισθητήρα της θερμοκρασίας …

… και παίρνουμε την ένδειξη στην οθόνη του MultilogPro – “Temperature”…

… και ύστερα συνδέουμε τον αισθητήρα του Ph …

… και παίρνουμε την ένδειξη στην οθόνη

του MultilogPro – “pH - 14”…

Στη συνέχεια ανοίγουμε το πρόγραμμα MultiLab …

Πάμε στο μενού «Καταγραφέας» …

… και επιλέγουμε «Πίνακας Ελέγχου» …

Ελέγχουμε τους αισθητήρες αν είναι σωστά συνδεδεμένοι …

Θερμοκρασία

Ph

Στην κάρτα «Επιλογή ρυθμού δειγματοληψίας»,επιλέγουμε «10 μετρήσεις / sec» …

… και στην κάρτα «Χρόνος καταγραφής»,επιλέγουμε «Συνεχής» …

… και παίρνουμε δοκιμαστικές μετρήσεις...

Εδώ ο αισθητήρας του Ph είναι βυθισμένος σε εμφιαλωμένο νερό,και γι’ αυτό το Ph μας μετράει στο 7 ...

Προσθέτουμε μερικές σταγόνες από τον δείκτη στο ποτήρι ζέσης, με το εμφιαλωμένο νερό…

To Ph του νερού είναι κοντά στο 7 …

Προσθέτουμε πυκνό θειικό οξύ και …

Το Ph είναι κοντά στο 1 …

Προσθέτουμε καυστικό νάτριο …

Τώρα το Ph είναι κοντά στο 11…

Εδώ φαίνεται η συνολική μεταβολή του Ph …

Το Ph στο διάλυμα με το δείκτη μόνο …

Το Ph στο διάλυμα με την προσθήκη του οξέος …

Το Ph στο διάλυμα με την προσθήκη της βάσης …

… τέλος πειράματος …