Yleisindikaattori – pH-arvon mittaus, käyttöalueet ja titrauksen rajoitukset

Yleisindikaattori on testi, jolla mitataan nesteen pH-arvoa. Käytettävässä liuoksessa on useita kemiallisia indikaattoreita, yleensä orgaanisia väriaineita, joiden värit muuttuvat eri pH-alueilla. Tämä tarkoittaa, että indikaattori pystyy näyttämään useita eri värejä ja siten antamaan laajemman pH-arvoalueen kuvaajan kuin yksittäinen indikaattori. Yleisindikaattorin avulla saadaan nopeasti karkea, visuaalinen arvio pH:sta, mutta sen käyttöön liittyy myös rajoituksia.

Toimintaperiaate ja värit

Yleisindikaattori on seos indikaattoreita, joiden värimuutokset tapahtuvat limittäin eri pH-alueilla. Yleisindikaattorien väriasteikko kattaa yleensä koko pH-asteikon 0–14. Tyypillisesti värit etenevät punaisesta happamassa ympäristössä keltaiseen ja vihreään neutraaleilla alueilla sekä siniseen ja violettiin emäksisissä liuoksissa. Tarkka sävy riippuu valmisteesta, pitoisuuksista ja valaistuksesta.

Käyttöalueet

Opetuskäyttö: selkeä ja havainnollinen tapa näyttää pH:n vaihtelu koulukokeissa ja demonstraatioissa.
Kenttätestaus: nestemuotoiset yleisindikaattorit ja pH-paperit antavat nopean, suuntaa antavan arvion esimerkiksi maaperän, sadeveden tai altaiden pH:sta.
Kotitalous- ja teollisuussovellukset: akvaarioiden, uima-altaiden ja joidenkin prosessien pH:n seurantaan, kun tarkkaa lukemaa ei tarvita.

Miksi yleisindikaattoria ei suositella titrauksiin

Vaikka yleisindikaattori näyttää pH:n suunnan, sitä ei yleensä käytetä analyyttisissa titrauksissa, joissa tarvitaan selkeä ja tarkka värinmuutos yhden hyvin määritellyn pH-arvon kohdalla. Syyt ovat seuraavat:

Hidas ja liukuva muutos: yleisindikaattori koostuu useista indikaattoreista, joiden siirtymät limittäytyvät; siksi värinmuutos tapahtuu asteittain eikä äkillisenä vaihteluna.
Pisteen epätarkkuus: titrauksen ekvivalenttipiste vaatii indikaattorin, jonka vaihteluväli (pKa lähellä ekvivalentin pH:ta) on kapea ja selkeä — tällaisen antaa yleensä yksi yksittäinen indikaattori, kuten fenoliftaleiini tai metyylioranssi, ei seos.
Havaintovirheet: liuoksen sameus, värin intensiteetti, valaistus ja katsojan näkö voivat vaikeuttaa tarkan päätöksen tekemistä, kun värimuutos on portaattinen.

Vaihtoehdot titrauksissa ja tarkassa pH-mittauksessa

Jos titrauksessa tarvitaan tarkka päätepiste, kannattaa valita indikaattori, jonka vaihtelu tapahtuu odotetulla ekvivalentin pH-alueella (esim. fenoliftaleiini 8,2–10, metyylioranssi 3,1–4,4, bromotiymoli pH 6,0–7,6). Entistä tarkempi ja numeerinen tulos saadaan pH-mittarilla (elektrodipohjainen), joka on suositeltava laboratoriokäytössä ja analyyseissä.

Rajoitukset ja häiriötekijät

Ionic-strength ja liuoksen kompositio voivat muuttaa indikaattoreiden värivaihtoja ja siirtymäpisteitä.
Orgaaniset liuottimet, lämpötila ja valon vaikutus voivat muuttaa värisävyjä tai indikaattorin stabiilisuutta.
Erittäin värilliset tai sameat näytteet vaikeuttavat havainnointia.

Käytännön vinkkejä ja turvallisuus

Käytä pH-paperia tai nestemäistä yleisindikaattoria vain suuntaa-antavasti; älä luota siihen, kun tarvitaan numeerinen tarkkuus.
Säilytä indikaattorit valolta suojattuna ja suljetuissa astioissa, jotta värit eivät hajoa.
Indikaattorit ovat usein orgaanisia väriaineita; vältä ihokosketusta ja käytä suojakäsineitä ja silmäsuojainta laboratoriotyössä.
Jos tarvitset tarkan pH-arvon, käytä kalibroitua pH-mittaria ja sopivia puskuriliuoksia kalibrointiin.

Yhteenvetona: yleisindikaattori on kätevä ja nopea tapa saada yleiskuva näytteen pH:sta, mutta sen värimuutokset ovat asteittaisia ja alttiita häiriöille, minkä vuoksi se ei sovellu titrausten tarkaksi päätepisteeksi — näissä tapauksissa kannattaa valita yksittäinen indikaattori tai pH-mittari.