Universal Indicator, Phenolphthalein, and Sodium Hydroxide - Part 10
Универсальный индикатор, фенолфталеин и гидроксид натрия - Часть 10

I slightly modified the final part of the previous experiment in order to obtain the desired result when treating phenolphthalein paper with a saturated sodium hydroxide solution.

I placed several sodium hydroxide granules in a Petri dish and moistened them with water. After waiting about a minute for the alkali to dissolve partially, I touched the end of a strip of phenolphthalein paper to the sodium hydroxide.

The end of the strip immediately turned a dark fuchsia color. The fuchsia stain began to spread across the paper. Once again, the saturated alkali solution had colored the paper fuchsia! I said to a colleague who was observing the indicator paper with me:

"It didn't work again."

My colleague left, and I continued observing. The dark fuchsia region spread across the paper. Soon, the part of the colored area that had been in direct contact with the alkali began to fade. The fuchsia color weakened, and the paper slowly turned white. Before long, only the advancing liquid front retained its bright fuchsia color.

This time, I realized that the discoloration of the paper was not due to the leaching of the phenolphthalein but rather to the decolorization of the indicator. This meant that upon contact with a highly alkaline solution, phenolphthalein first turns fuchsia, forming the familiar Ind^2- anion, which then slowly transforms into the colorless Ind(OH)^3- anion.

Recall that during the titration of an acid with an alkali, the colorless form of phenolphthalein, H₂Ind, transforms into the fuchsia form, Ind^2-. This transformation occurs essentially instantaneously, which is essential for successful titration. In contrast, the transformation of the fuchsia form Ind^2- into colorless Ind(OH)^3- in a highly alkaline solution took several minutes.

The liquid front had practically stopped. I rotated the strip of phenolphthalein paper by 180 degrees so that the alkali contacted the opposite end, in order to achieve complete loss of color. Upon contact with the alkali, the paper again turned bright fuchsia, which gradually faded. After a few minutes, the strip became white.

I then touched the alkali with a strip of universal indicator paper, and a small dark green spot appeared on the yellow paper.

Most of the added water had already been absorbed by the strip of phenolphthalein paper, so the liquid front on the universal indicator strip quickly stopped moving. I added a little more water to the solid alkali, and the green-colored zone spread across the entire strip.

While adding the water, an interesting thought occurred to me. Phenolphthalein is colorless in concentrated alkali solutions and fuchsia in dilute ones. Therefore, if white phenolphthalein paper soaked with saturated sodium hydroxide solution were placed in a small amount of water, the alkali concentration would decrease, and a fuchsia color should reappear.

I added water to the Petri dish containing the strip of phenolphthalein paper and shook the contents, but no color appeared. I then carefully added a few drops of 70% acetic acid to partially neutralize the alkali and shook the Petri dish again. A faint pink color appeared on the phenolphthalein paper.

I stopped the experiment, washed the Petri dish, and the next day found the strip of phenolphthalein paper in the sink. It had turned a distinct fuchsia.

Photos/Video

Универсальный индикатор, фенолфталеин и гидроксид натрия - Часть 10

Немного изменил последнюю часть предыдущего эксперимента, чтобы получить желаемый результат при обработке фенолфталеиновой бумаги насыщенным раствором гидроксида натрия.

Несколько гранул гидроксида натрия поместил в чашку Петри, смочил их водой. Подождал минуту, чтобы щелочь частично растворилась, затем прикоснулся к гидроксиду натрия кончиком фенолфталеиновой бумаги.

Конец полоски сразу же окрасился в темно-малиновый цвет. По бумаге стало распространяться малиновое пятно. Опять насыщенный раствор щелочи окрасил бумагу в малиновый цвет! Сказал коллеге, который наблюдал за индикаторной бумаглй вместе со мной:

"- Опять не получилось".

Коллега ушел, я продолжил наблюдать. Темно-малиновая окраска распространялась по бумаге. Вскоре та часть окрашенной зоны, которая соприкасалась со щелочью, стала бледнеть. Малиновый цвет исчезал - медленно бумага становилась белой. Вскоре яркую малиновую окраску сохранил только фронт жидкости.

В этот раз я осознал, что причиной обесцвечивания бумаги является не вымывание индикатора, а его обесцвечивание. Это означало, что при контакте со сильнощелочным раствором, фенолфталеин сначала становится малиновым, образуя привычную нам форму Ind^2-, которая затем медленно переходит в бесцветный анион Ind(OH)^3-.

Напомню, что при титровании кислоты щелочью происходит переход бесцветной формы фенолфталеина H₂Ind в малиновую форму индикатора Ind^2-. Данный переход происходит практически мгновенно, что важно для успешного титрования. В отличие от этого, превращение малиновой формы Ind^2- в бесцветную Ind(OH)^3- в сильнощелочной среде потребовало нескольких минут.

Фронт жидкости практически остановился. Развернул полоску фенолфталеиновой бумаги на 180 градусов, чтобы щелочь вступила в контакт с противоположным ее концом и вызвала полное обесцвечивание индикатора. От контакта со щелочью бумага окрасилась в ярко-малиновый цвет, который постепенно стал бледнеть. Через несколько минут бумага стала белой.

Прикоснулся к щелочи полоской универсальной индикаторной бумаги, на желтой бумаге появилось небольшое темно-зеленое пятно.

Большую часть добавленной воды уже поглотила полоска фенолфталеиновой бумаги, поэтому фронт жидкости на полоске универсальной индикаторной бумаги быстро остановился. Добавил к твердой щелочи немного воды - окрашенная в зеленый цвет зона распространилась по всей полоске.

Когда я добавлял воду, возникла интересная мысль. Фенолфталеин является бесцветным в концентрированных растворах щелочи и малиновым в разбавленных растворах. Если белую фенолфталеиновую бумагу, пропитанную насыщенным раствором гидроксида натрия, поместить в небольшое количество воды, концентрация щелочи уменьшится, - следовательно, должна появиться малиновая окраска.

Добавил воду в чашку Петри с полоской фенолфталеиновой бумаги, встряхнул содержимое, но окраска не появилась. Осторожно добавил несколько капель 70% уксусной кислоты, чтобы частично нейтрализовать щелочь, опять встряхнул чашку Петри. Появилась слабая розовая окраска фенолфталеиновой бумаги. Прекратил эксперимент, вымыл чашку Петри, а на следующий день обнаружил эту полоску фенолфталеиновой бумаги в раковине. Бумага приобрела отчетливый малиновый цвет.

Download the Video (67 Mb, .avi )

Universal Indicator, Phenolphthalein, and Sodium Hydroxide - Part 11
Универсальный индикатор, фенолфталеин и гидроксид натрия - Часть 11

Let us summarize. When treated with a saturated sodium hydroxide solution, phenolphthalein paper first turned an intense fuchsia (magenta) color and then returned to white. The fact that fuchsia phenolphthalein becomes colorless in strongly alkaline conditions is already noteworthy. However, an even more interesting observation is that the colorless phenolphthalein later turned fuchsia again when treated with water and acetic acid. In other words, phenolphthalein became colorless in an alkaline solution and then regained a fuchsia color upon acidification.

To capture this effect clearly on video, I decided to modify the experiment. Instead of an alkali solution, I would use solid alkali, and instead of phenolphthalein paper, a solution of phenolphthalein in alcohol.

I had a box containing five small bottles of phenolphthalein in a drawer of my desk. I took out the box, opened it, picked up a bottle, removed the cap - and discovered that my phenolphthalein was dark red. The powder was not white, but dark red. Of course, there was no miracle: upon reading the label, I realized that the box actually contained a different indicator - methyl red. Although the indicators themselves were quite different, the boxes looked very similar, almost identical.

Methyl red

I remembered another place in the laboratory where phenolphthalein was certain to be, but reaching the drawer where it was stored proved inconvenient. Then I recalled that I had phenolphthalein at home. In the kitchen, I kept a similar box with small bottles of this indicator, along with a bottle of a pre-prepared phenolphthalein solution.

Phenolphthalein

Why did I keep phenolphthalein in the kitchen? For several years I was unemployed; later, I found a position in an analytical laboratory at a galvanic facility, but I was unable to film chemical experiments there. During that time, I had to record demonstrations in a kitchen of about three square meters.

Incidentally, during my school years, phenolphthalein was sold in pharmacies in the form of tablets used as a laxative. It was the only indicator available in pharmacies; other indicators were not sold to private individuals, only to government institutions. They were not prohibited - simply unavailable in retail. Mail-order sales of reagents were also almost nonexistent at that time.

In our country, phenolphthalein was commonly known as "purgen" and was sometimes used in rather unpleasant pranks because of its laxative effect. For example, a biologist I knew once added phenolphthalein to the vodka that his supervisor drank - their relationship had been strained. Later, when they were washing the glasses in the sink, the water turned fuchsia.

Subsequently, phenolphthalein was suspected of being carcinogenic, and its use as a medicine was discontinued, although it is still widely used as an indicator.

Since I did not have phenolphthalein readily available, I decided to repeat the experiment using phenolphthalein paper. If the desired result was not obtained, I would bring the solid indicator and its solution the next day.

I placed two small piles of sodium hydroxide granules in a Petri dish, moistened them with water, stirred slightly, and waited a few minutes for partial dissolution. I then touched one pile with a strip of phenolphthalein paper and the other with a strip of universal indicator paper.

The universal indicator paper turned dark green upon contact with the alkali.

The phenolphthalein paper turned an intense fuchsia color where it contacted the sodium hydroxide solution. The colored region gradually expanded. However, the color soon began to fade, starting from the point of contact with the alkali. The phenolphthalein then became predominantly colorless, with only the advancing liquid front retaining its bright color. I rotated the strip by 180 degrees, as in the previous experiment, and also added a few drops of saturated sodium hydroxide solution from a pipette. As a result, the phenolphthalein became completely decolorized.

I then transferred the strip to another Petri dish containing a small amount of water and agitated it gently. The paper remained colorless. The addition of nitric acid also produced no visible effect. All attempts to restore the fuchsia color were unsuccessful, so I stopped the experiment and postponed it until the following day, when I would have access to solid phenolphthalein.

Photos/Video

Универсальный индикатор, фенолфталеин и гидроксид натрия - Часть 11

Подведем небольшие итоги. При обработке насыщенным раствором гидроксида натрия, фенолфталеиновая бумага сначала приобрела интенсивный малиновый (фуксиновый) цвет, затем опять стала белой. Факт, что малиновый фенолфталеин стал белым под действием щелочи, уже примечателен. Но потом белый фенолфталеин окрасился в малиновый цвет при обработке водой и уксусной кислотой. Обратите внимание: фенолфталеин стал бесцветным под действием щелочи, а затем он снова приобрел малиновую окраску при добавлении кислоты!

Чтобы четко зафиксировать данный эффект на видео, решил внести изменения в эксперимент. Мне следует заменить раствор щелочи твердой щелочью, а вместо фенолфталеиновой бумаги использовать раствор фенолфталеина в спирте.

Коробочка с пятью крохотными бутылочками, содержащими фенолфталеин, лежала у меня в столе. Достал и открыл коробку, взял в руки бутылочку, открыл пробку и обнаружил, что мой фенолфталеин... имел темно-красный цвет. Порошок фенолфталеина был не белый, а темно-красный цвет! Чудес не бывает - когда я прочел надпись на коробочке, оказалось, что внутри находился другой индикатор, метиловый красный. Хотя два индикатора сильно отличаются по внешнему виду, соответствующие коробочки были очень похожи визуально, почти идентичны.

Methyl red

Я вспомнил еще одно место в лаборатории, где гарантированно был фенолфталеин, но добраться до ящика, где стоит банка с данным индикатором оказалось непростой задачей. Вспомнил, что фенолфталеин у меня был дома. На кухне хранилась точно такая же коробочка, в которой находились маленькие бутылочки, полные данного индикатора. А рядом стояла бутылочка с уже приготовленным раствором фенолфталеина.

Phenolphthalein

Зачем я хранил фенолфталеин на кухне? Несколько лет подряд я был без работы, потом нашел работу в аналитической лаборатории гальванического производства, но не имел возможности снимать там химические эксперименты. Все это время мне приходилось проводить видеосъемку химических демонстраций на кухне площадью 3м².

Кстати, в мои школьные годы фенолфталеин продавался в аптеках. Таблетки фенолфталеина служили слабительным. Это был единственный индикатор, который можно было купить в аптеках. Другие индикаторы не продавали частным лицам - только государственным предприятиям и организациям. Индикаторы не были запрещены, их просто не было в аптеках и магазинах. Продажа реактивов с доставкой по почте в те времена почти не практиковалась.

В народе фенолфталеин называли "пурген" и иногда использовали для жестоких "розыгрышей", используя его слабительное действие. Например, один знакомый биолог добавил фенолфталеин в водку, которую выпила его начальница. Они были в натянутых отношениях. Потом, когда мыли посуду в раковине, вода окрасилась в малиновый цвет.

Позже медики заподозрили, что фенолфталеин обладает канцерогенным действием, поэтому его прекратили использовать в качестве лекарства, хотя продолжают использовать как индикатор.

Поскольку фенолфталеина под рукой не оказалось, я решил повторить эксперимент с фенолфталеиновой бумагой. Если желательный результат не получится, завтра я принесу твердый индикатор и его раствор.

Поместил в чашку Петри две кучки гранул гидроксида натрия, смочил их водой, перемешал массу и подождал несколько минут, чтобы щелочь растворилась. Прикоснулся к одной кучке полоской фенолфталеиновой бумаги, ко второй кучке прикоснулся полоской универсальной индикаторной бумаги.

Полоска универсальной индикаторной бумаги стала темно-зеленой под действием щелочи.

Фенолфталеиновая бумага приобрела интенсивный малиновый цвет от контакта с раствором гидроксида натрия. Окрашенное пятно постепенно увеличивалось в размерах. Однако, вскоре индикатор стал бледнеть, начиная с места, где бумага соприкасалась со щелочью. Затем фенолфталеин стал преимущественно белым. Яркую окраску сохранял только фронт жидкости. Развернул полоску бумаги на 180 градусов, как в прошлом эксперименте, кроме того капал на бумагу насыщенный раствор гидроксида натрия из пипетки. В результате фенолфталеин полностью обесцветился.

Перенес полоску фенолфталеиновой бумаги в другую чашку Петри с небольшим количеством воды, встряхнул. Бумага осталась белой. Добавление азотной кислоты тоже не помогло. Все мои попытки добиться появления малиновой окраски не увенчались успехом. Прекратил эксперимент до следующего дня, когда у меня будет твердый фенолфталеин.

Download the Video (64 Mb, .avi )

Комментарии

^К1 Мнемоническое правило для запоминания:

фенолфталеиновый -
в щелочах малиновый.

[ Fluorescein and other dyes ]

Indicators - Discussion on the forum
[Submit a Comment / Error Message - Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]