Решение. 1. Как объяснить изменение окраски фенолфталеина с точки зрения а)ионной теории индикаторов, б) хромофорной теории индикаторов?

1. Как объяснить изменение окраски фенолфталеина с точки зрения а)ионной теории индикаторов, б) хромофорной теории индикаторов?

1.1. Согласно ионной теории индикаторов (Оствальд, 1894) индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания, диссоциирующие в растворе согласно уравнению:

Окраска раствора, в котором индикатор находится в молекулярной форме (HInd), отличается от окраски раствора, в котором индикатор находится в ионной форме (Ind^-). Если равновесие реакции сдвинуто в правую сторону, то в растворе преобладает окраска, характерная для ионной формы индикатора. Если же указанное равновесие смещено влево, то в растворе преобладает окраска, характерная для молекулярной формы индикатора.

Согласно ионной теории индикаторов, молекулы фенолфталеина диссоциируют по уравнению:

В нейтральном растворе фенолфталеина (слабой кислоты) равновесие сдвинуто влево и молекулярная форма преобладает над ионной, раствор бесцветен. Чем выше значение рН, тем больше данное равновесие сдвинуто в правую сторону. При рН≥ 9, 2 молекулы фенолфталеина почти полностью переходят в окрашенную ионную форму.

2. Согласно хромофорной теории индикаторов индикатор представляет собой органическое вещество, которое способно существовать по крайней мере в двух таутомерных формах, имеющих различную окраску. Цветность органических соединений обусловливается присутствием в них атомных группировок, называемых хромофорными. Согласно хромофорной теории интенсивно малиново-красная окраска фенолфталеина обусловлена образованием хромофорной системы:

Если хромофорные группы превращаются в нехромофорные, окраска исчезает. Этим объясняется как отсутствие окраски у нейтрального раствора фенолфталеина, так и то, что при рН 13—14 раствор фенолфталеина обесцвечивается. При этом происходит структурная перегруппировка, ведущая к разрушению хромофорной системы и образованию бесцветных анионов трехзамещенной натриевой соли: