pH 지시약(pH indicator)의 정의와 예시

pH 지시약

pH 지시약 또는 산-염기 지시약는 좁은 pH 값 범위 에서 용액의 색이 변하는 화합물을 말한다. 눈에 띄는 색상 변화를 만들기 위해 소량의 지시 화합물만을 필요로 한다.

 

희석 용액으로 사용되는 경우 pH 지시약은 화합물의 산도 또는 알칼리도에 큰 영향을 미치지 않는다.

지시약 기능의 기본 원리는 물과 반응하여 수소 양이온 H+ 또는 하이드로늄 이온 H3O+를 형성하며 지시 분자의 색을 변화시키는 것이다.

 

일부 지시약 한 색상에서 다른 색상으로 변경되는 반면 다른 지시약는 무색과 색을 띰 사이로 표시된다. pH 지시약은 일반적으로 약산 또는 약염기이다. 대부분 이러한 지시약은 자연적으로 발생한다.

예를 들어, 꽃, 과일 및 채소에서 발견되는 안토시아닌은 pH 지시약이다. 이 분자를 포함하는 식물로는 붉은 양배추 잎, 장미 꽃잎 꽃, 블루 베리, 대황 줄기, 수국 및 양귀비 꽃이 있다. 리트머스는 이끼의 혼합물에서 유래 한 자연적인 pH 지시약이다.

 

화학식 HIn의 약산의 경우, 평형 화학 방정식은 다음과 같다.

HIn (aq) + H2O (l) ⇆ H3O+ (aq) + In- (aq)

낮은 pH에서 하이드로늄 이온의 농도는 높고 평형은 왼쪽에 있으며, 이 때 용액의 색상은 HIn의 색상이다. 높은 pH에서는 하이드로늄 이온의 농도가 낮고, 평형은 오른쪽에 있으며, 용액은 결합체 염기 In-의 색상을 가지고 있다.

화학에 사용되는 지표는 pH 지표 외에 2종류가 있다. Redox 지표는 산화 및 감소 반응과 관련된 적정성에 사용된다. 복잡한 계량 지표는 금속의 양이온을 정량화하는데 사용된다.

pH 지시약의 예

• 메틸 레드(Methyl red)는 4.4와 6.2 사이의 pH 값을 식별하는 데 사용되는 pH 지시약이다. 낮은 pH (4.4 이하)에서 빨간색이며 높은 pH (6.2 이상)에서 노란색이다. pH 4.4와 6.2 사이에서 지표 용액은 주황색이다.
• 브로모크레졸 그린(Bromocresol green)은 3.8과 5.4 사이의 pH 값을 식별하는 데 사용되는 pH 지시약이다. pH 3.8 미만에서는 지시 용액이 노란색이며 pH 5.4를 초과하면 용액이 파란색이다. pH 값이 3.8과 5.4 사이에서 지표 용액은 녹색이다.

범용 지시약

지표가 다른 pH 범위에 걸쳐 색을 변경하기 때문에, 때때로 지표가 조합되어 더 넓은 pH 범위에 걸친 색 변화를 제공할 수 있다.
예를 들어, "범용 지표"는 티몰 블루(thymol blue), 메틸 레드(methyl red), 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 티몰 블루(thymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein) 등을 포함한다. 3(빨간색) 이하에서 11(보라색) 이하의 pH 범위를 포함한다. 중간색으로는 주황색/황색(pH 3~6), 녹색(pH 7 또는 중성), 파란색(pH 8~11)이 있다.

 

pH 측정기 사용

pH 측정기는 화학 용액의 대략적인 pH 값을 제공하기 위해 사용된다. 정확한 측정을 위해 pH 미터를 사용한다.

또는 흡광도 분광기는 비어의 법칙(Beer's law)을 사용하여 pH를 계산하는 pH 표시기와 함께 사용할 수 있다. 단일 산기초 표시기를 사용한 스펙트럼 분석 pH 측정은 1 pKa 값 이내로 정확하다. 두 개 이상의 표시기를 조합하면 측정의 정확도가 증가한다.

산기초 반응의 완성을 나타내기 위해 지표를 적시에 사용한다.