Phenolphthalein Turns Fuchsia When Acid Is Added - Part 12
Фенолфталеин становится малиновым при добавлении кислоты - Часть 12

I placed a small pile of sodium hydroxide granules in a Petri dish and moistened them with water. I then added a few drops of an alcoholic solution of phenolphthalein. The mixture turned a deep fuchsia, almost black. After stirring the contents of the dish, the color faded somewhat but remained quite intense. I added additional sodium hydroxide granules and stirred again; the fuchsia color gradually began to fade.

When the color had lightened to pale pink, I added a few more drops of phenolphthalein solution. The liquid again turned an intense fuchsia. After stirring, the color faded but remained quite bright.

I realized a possible reason why the color faded only slowly despite a large excess of alkali. The sodium hydroxide was dissolved in water, whereas the phenolphthalein was dissolved in ethyl alcohol. The aqueous sodium hydroxide suspension and the alcohol were mixing slowly. I added a few drops of water and stirred; this accelerated the decolorization of the indicator. However, the process remained gradual. Even after several minutes, a faint pale pink tint persisted.

I then added approximately 30 mL of water in order to reduce the sodium hydroxide concentration and induce the transition of phenolphthalein from its colorless form to the fuchsia one. I expected an immediate appearance of intense coloration. Instead, the opposite occurred: the liquid remained colorless, and the residual pink tint disappeared.

Apparently, the alkali concentration was still sufficiently high to keep the phenolphthalein in its colorless form. To reduce the sodium hydroxide concentration further, an acid had to be added. I first introduced a small amount of solid glacial acetic acid; the crystals dissolved without producing any visible coloration. I then began adding a 13% hydrochloric acid solution dropwise. The very first drop caused a fuchsia spot to appear. With subsequent additions, the spot expanded and intensified in color. Eventually, the entire solution turned pink. After adding more acid and stirring, the liquid in the Petri dish became bright fuchsia.

Thus, upon addition of hydrochloric acid, the phenolphthalein turned fuchsia!

I then added 69% nitric acid dropwise in order to neutralize the alkali and cause the indicator's color to disappear. The first few drops produced no decolorization. I added several larger portions (approximately 0.5 mL each). Each addition caused local decolorization, but the fuchsia color quickly returned. The acid was clearly in excess, yet the solution in the dish remained intensely colored.

Why did the phenolphthalein not decolorize after the addition of an excess of nitric acid? The explanation proved to be simple. The nitric acid solution, with a density of about 1.4 g/mL, sank to the bottom and mixed only slowly with the less dense alkaline solution. Once the liquid was stirred, the phenolphthalein rapidly became colorless.

I then added a few sodium hydroxide granules. Carbon dioxide began to evolve, and the liquid surrounding the granules turned fuchsia. Upon stirring with a glass rod, the colored regions nearly disappeared, but then reappeared as the solid alkali continued to dissolve.

After adding an excess of sodium hydroxide and stirring thoroughly, the acid was neutralized. The liquid in the dish became bright fuchsia.

Finally, it should be emphasized that splashing may occur when mixing concentrated acids and alkalis. Protective goggles, gloves, and appropriate clothing should always be worn. Contact with strong alkali can cause severe and irreversible eye damage.

Photos/Video

Фенолфталеин становится малиновым при добавлении кислоты - Часть 12

Поместил в чашку Петри небольшую кучку гранул гидроксида натрия, смочил их водой. Добавил несколько капель спиртового раствора фенолфталеина. Раствор стал темно-малиновым, почти черным. Перемешал содержимое чашки Петри. Окраска индикатора побледнела, однако, осталась довольно яркой. Добавил дополнительные гранулы гидроксида натрия, перемешал. Малиновый цвет постепенно ослабевал.

Когда окраска щелочи стала бледно-розовой, добавил еще несколько капель раствора фенолфталеина. Жидкость окрасилась в интенсивный малиновый цвет. Перемешал вещества. Окраска фенолфталеина стала менее интенсивной, но также оставалась достаточно яркой.

Я осознал возможную причину, почему окраска фенолфталеина исчезает медленно, несмотря на большой избыток щелочи. Щелочь была растворена в воде, а фенолфталеин - в этиловом спирте. Водная суспензия гидроксида натрия и спирт смешивались медленно. Добавил несколько капель воды, перемешал - это ускорило обесцвечивание индикатора. Все равно процесс шел постепенною. Даже через несколько минут осталась слабая бледно-розовая окраска фенолфталеина.

Добавил примерно 30 мл воды, чтобы понизить концентрацию гидроксида натрия и вызвать переход бесцветной формы фенолфталеина в малиновую. Я ожидал моментального появления интенсивной окраски. Результат оказался противоположным: жидкость осталась бесцветной, зато розовый оттенок гранул гидроксида натрия исчез.

Вероятно, концентрация щелочи была достаточно высокой, чтобы фенолфталеин оставался бесцветным. Для дальнейшего понижения концентрации гидроксида натрия, необходимо добавить кислоту. Добавил в раствор немного твердой ледяной уксусной кислоты - кристаллики кислоты растворились, не вызывав появление окраски. Тогда я стал добавлять 13% раствор соляной кислоты по капле. Первая же капля вызывала появление малиновой окраски фенолфталеина - образовалось малиновое пятно. Следующие порции кислоты увеличили площадь пятна и интенсивность его окраски. Наконец, весь раствор стал розовым. Добавил больше кислоты, перемешал раствор - жидкость в чашке Петри приобрела ярко-малиновый цвет.

В результате добавления соляной кислоты, фенолфталеин окрасился в малиновый цвет!

Добавил по капле 69% азотную кислоту, чтобы нейтрализовать гидроксид натрия и вызывать исчезновение малиновой окраски индикатора. Первые капли кислоты не вызвали обесцвечивания. Добавил несколько больших порций азотной кислоты, примерно по 0.5 мл. Каждый раз происходило локальное обесцвечивание раствора, но потом малиновая окраска восстанавливалась. Кислота была в явном избытке, однако, фенолфталеин не обесцветился. Раствор в чашке по-прежнему имел интенсивно-малиновый цвет.

Почему фенолфталеин не обесцветился после добавления избытка азотной кислоты? Причина оказалась на удивление простой. Раствор азотной кислоты имел плотность около 1.4 г/мл, поэтому он опустился на дно, почти не смешиваясь с более легким раствором гидроксида натрия. Когда я перемешал жидкость, фенолфталеин быстро обесцветился.

Добавил в раствор несколько гранул гидроксида натрия. Начал выделяться углекислый газ, жидкость возле гранул окрасилась в малиновый цвет. При перемешивании стеклянной палочкой, окрашенные зоны почти исчезали, но затем они снова расширялись, за счет растворения твердой щелочи.

Добавил избыток твердого гидроксида натрия, перемешал. Кислота нейтрализована. Жидкость в чашке окрасилась в яркий малиновый цвет.

В заключение я должен напомнить, что при смешивании концентрированных растворов кислот и щелочей возможно разбрызгивание. Не забывайте про защитные очки, перчатки и фартук. Попадание сильной щелочи в глаза может привести к полной и необратимой потере зрения.

Download the Video (159 Mb, .avi )

Schrödinger's Phenolphthalein - Part 13
Фенолфталеин Шредингера - Часть 13

I had already carried out the next experiment, this time using a universal pH indicator solution. I then began writing the section of the article devoted to the previous experiment, in which phenolphthalein turned fuchsia upon the addition of hydrochloric acid. Naturally, I did not merely describe the observations; I also analyzed them in an attempt to explain the results. This led to the idea for the next experiment.

As a reminder, in the previous experiment a highly alkaline phenolphthalein solution changed color after the addition of acid - the colorless liquid became bright fuchsia. However, dilution of the original highly alkaline solution with water did not produce any coloration.

As noted earlier, phenolphthalein is colorless in strongly alkaline media but turns fuchsia in moderately alkaline conditions. Therefore, sufficient dilution of a highly alkaline phenolphthalein solution should lead to the appearance of a bright fuchsia, or at least pink, color.

I poured about 4 liters of tap water into a jar. The first thing I noticed was a distinct yellowish tint, due to the presence of iron. Taking the opportunity, I placed a bottle of colorless distilled water next to it for comparison and photographed both.

Tap water


Tap and distilled water

The iron impurity, as well as the dissolved salts, did not interfere with this experiment. However, such water is unsuitable for many types of chemical work; distilled or deionized water is generally required.

I placed a few grams of sodium hydroxide in a small beaker and added approximately 5 mL of water, mixing thoroughly. Part of the sodium hydroxide dissolved, while some remained at the bottom. I then added about 1 mL of a phenolphthalein solution in ethanol. The indicator solution formed a separate upper layer and turned dark fuchsia, almost black. The lower aqueous layer also became fuchsia, though less intensely colored. I stirred the mixture with a glass rod. The two liquids mixed only slowly, eventually forming a single phase. The color faded significantly and became barely visible; the solution turned pale pink.

I poured this solution into the jar containing 4 liters of tap water, expecting an immediate appearance of a bright fuchsia color. Instead, the solution remained colorless. Upon contact with water, a white turbidity appeared - some of the phenolphthalein had precipitated, forming a suspension. I stirred the mixture, but no color developed. I measured the pH using universal indicator paper; it was about 9-10. At this pH, phenolphthalein should be fuchsia, yet the solution remained colorless.

I added the remaining solid alkali from the beaker to the jar and stirred again. Still, no fuchsia color appeared.

The experiment seemed to have failed. It was time to wash the glassware. I placed the pipette I had used for the phenolphthalein into the beaker that had contained the mixture of phenolphthalein and sodium hydroxide and directed a stream of tap water into it. The water immediately turned fuchsia.

This suggested a new idea. I added some of the original (neutral) alcoholic solution of phenolphthalein to the same jar of water (into which I had just poured the phenolphthalein-sodium hydroxide mixture). After stirring, the colorless water in the jar turned a bright fuchsia.

At present, I do not have a satisfactory explanation for these observations. Further experiments are required.

Photos/Video

Фенолфталеин Шредингера - Часть 13

Я уже успел провести следующий эксперимент, на этот раз - с раствором универсального индикатора pH. Затем стал писать раздел статьи, посвященный предыдущему эксперименту, в котором фенолфталеин приобрел малиновую окраску под действием соляной кислоты. Разумеется, я не просто описывал наблюдения, но также анализировал их, чтобы объяснить полученные результаты. В процессе анализа возникла идея для следующего эксперимента.

Напомню, что в предыдущем эксперименте, сильнощелочной раствор фенолфталеина изменил свой цвет после добавления кислоты - бесцветная жидкость стала ярко-малиновой. Однако, разбавление исходного сильнощелочного раствора водой не вызвало появление цвета.

Как уже отмечалось, фенолфталеин является бесцветным в сильнощелочной среде, но приобретет малиновый цвет в умеренно-щелочной среде. Следовательно, достаточное разбавление сильнощелочного раствора фенолфталеина должно взывать появление ярко-малиновой или хотя бы розовой окраски.

Налил в банку около 4 л водопроводной воды. Первое, на что я обратил внимание, вода имела отчетливый желтоватый оттенок, обусловленный примесью железа. Воспользовавшись случаем, поставил рядом бутылку с бесцветной дистиллированной водой для сравнения и сфотографировал обе бутылки.

Tap water


Tap and distilled water

Примесь железа, равно, как и разные растворенные соли, не мешали данному эксперименту. Однако, для многих химических работ такая вода не подходит - необходимо использовать дистиллированную или деионизированную воду.

В небольшой стакан насыпал несколько грамм гидроксида натрия и прилил примерно 5 мл воды, тщательно перемешал содержимое. Часть гидроксида натрия растворилась, часть осталась на дне стакана. Добавил в стакан около 1 мл раствора фенолфталеина в этаноле. Раствор индикатора образовал верхний слой и окрасился в темно-малиновый, почти черный цвет. Нижний слой раствора щелочи также стал малиновым, но интенсивность его окраски была значительно меньше. Перемешал содержимое стакана стеклянной палочкой. Две жидкости очень медленно смешались, образовав одну фазу. Окраска индикатора при этом сильно побледнела и была едва заметной - раствор стал светло-розовым.

Вылил полученный раствор в банку, содержащую 4 л водопроводной воды, ожидая немедленного появления ярко-малиновой окраски. Но индикатор так и остался бесцветным. При контакте раствора с водой образовалась белая муть - часть фенолфталеина перешла в твердую фазу, образовав суспензию. Перемешал - изменения цвета не произошло. Измерил pH воды с помощью универсальной индикаторной бумажки, он оказался равным 9-10. При таком значении pH фенолфталеин должен иметь малиновую окраску, но раствор остался бесцветным.

Добавил в банку остатки твердой щелочи из стакана с фенолфталеином, перемешал. Малиновая окраска не появилась.

Эксперимент не получился. Время мыть химическую посуду. Поместил пипетку, которой я добавлял фенолфталеин, в стакан, где была щелочь с фенолфталеином, и направил в стакан струю воды из-под крана. Вода моментально окрасилась в малиновый цвет.

Это навело меня на мысль добавить исходный (нейтральный) раствор фенолфталеина в спирте в ту же банку с водой, куда я только что вылил сильнощелочной раствор фенолфталеина. Добавил фенолфталеин, перемешал, - вода в банке окрасилась в ярко-малиновый цвет.

Пока что у меня нет удовлетворительного объяснения наблюдаемым явлениям. Для этого необходимы дополнительные эксперименты.

Download the Video (78 Mb, .avi )

[ Fluorescein and other dyes ]

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