酚酞的显色反映
酚酞在酸性溶液中为无色①,在碱性溶液中为紫红色是读者熟知的现象。现在进行以下两个实验。
实验1
把酚酞溶液滴入NaOH溶液(浓度>2mol/l),显现红色(如图),在振荡过程中溶液退成无色。为了验证这个退色现象是否系空气中CO2溶解所造成的(就像用NaOH溶液滴定HCl溶液以酚酞为指示剂,当呈现浅红色时表示滴定已达终点,后因CO2的溶解,溶液退成无色),往无色液中再滴加酚酞。如果现象是:呈无色液,示原先退色是CO2溶解之故;若呈紫红色,表明溶液仍为碱性(即使有CO2溶解问题)。实验现象是,再次滴入酚酞,溶液呈现红色,振荡过程中又退成无色。若再滴入酚酞,溶液再现紫红色,振荡,表明酚酞在稍浓(>2mol/l)些NaOH溶液中为无色。
酚酞在不同溶液中呈现的颜色:
酚酞——实验过程
实验2把酚酞液滴入浓H2SO4,呈现橙色,不论振荡多长时间,其颜色不变。若把橙色液倒入大量水中,得无色液。其实酚酞在不同的条件下,因结构的改变而呈现4种相应的颜色。
通过酚酞颜色随条件而变的事实是想强调:在一定条件下所呈现的现象,当条件改变时,现象可能有相应的改变。为了加深这个印象,再进行一个实验。
实验3取少量I2置于蒸发皿中微热,预先用两根玻璃棒分别用水“粘住”淀粉试纸和碘化钾淀粉试纸,置于I2蒸气中。现象是:碘化钾淀粉试纸先显色,而且颜色比淀粉试纸呈现的颜色要深些。表明碘和淀粉的显色反应和有无KI有关。现已证实:在有I-时,将和I2形成I-3、I-n(n=5、7……),较易进入淀粉的结构②而显色。
条件变了,性质(现象)可能随之而变,在化学上是很普遍的。一般化学实验中的条件指:试剂的浓度,溶液的酸碱性,试剂的相对用量,加试剂的先后顺序,温度及是否加催化剂等。
酚酞变色的本质
由右图可知,酚酞结构从强碱到强酸环境,越来越质子化,但是只有在强酸环境与碱性环境显现出颜色。这是因为在这两种环境下中心的碳原子为sp2杂化,所有碳原子在同一平面,形成整个分子的大离域π键(在强酸环境下是19中心18电子π键,碱性环境下是19中心19电子π键)。
由此可知,存在大的共轭体系的分子溶液容易表现出颜色。这是由于大共轭体系中的自由电子可以吸收特定波长的电磁波,从而显现出颜色。