Warum wechsel der pH-Indikator seine Farbe?

2 Antworten

Indikatoren sind einfach Säuren (bzw. Basen, aber das kommt ja immer in Paaren). Als solche haben sie einen pKₐ-Wert, und wie jede Säure liegen sie bei pH≪pKₐ in ihrer Säureform vor, bei pH≫pKₐ in der Basenform.

Was Indikatoren speziell macht, ist daß ihre Säureform eine andere Farbe hat als ihre Basenform. Jede Säure mit unterschiedlicher Farbe für die Säureform und die Basen­form eignet sich als Indikator und zeigt einen Farbumschlag bei pKₐ≈pH.

Hätten z.B. Essigsäure und Acetat verschiedene Farben, dann könntest Du Essig­säu­re (oder Natriumacetat) als Indikator verwenden, der bei pH≈pKₐ=4.75 umschlägt.

Die meisten Indikatoren sind große organische Moleküle, die flach gebaut sind und einem Teil ihrer Elektronen (den sogenannten π-Elektronen) erlaubt, sich ziemlich frei über das Molekül zu bewegen. Durch Anlagerung eines Protons in der Säureform wird die Bewegungsfreiheit der π-Elektronen eingeschränkt, sie werden also in einem klei­ne­ren Raum eingesperrt. Die Farbe entsteht durch Wechelwirkung der π-Elektro­nen mit dem Licht (dahinter steckt die Quantenmechanik), und die Details hängen unter an­de­rem von der Größe des π-Systems ab; deshalb ändert sich die Farbe, je nach­dem ob das Extra-Proton anwesend ist (in der Säureform) oder fehlt (in der Basen­form).

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

https://www.chemieunterricht.de/dc2/farben/farb_03.htm

Protonierungen und Deprotonierungen bewirken eine Änderung der Größe des pi-Elektronensystems und somit eine Änderung des Absorptionsspektrums, weil sich der Energieabstand zwischen HOMO und LUMO ändert.