Phenolphthalein
| Strukturformel | ||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Phenolphthalein | |||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C20H14O4 | |||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer bis blassgelber, kristalliner, geschmacks- und geruchsfreier Feststoff[1] | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
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| Arzneistoffangaben | ||||||||||
| ATC-Code | ||||||||||
| Wirkstoffklasse | ||||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 318,31 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||
| Dichte |
1,30 g·cm−3[2] | |||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||
| pKS-Wert |
9,7[3] | |||||||||
| Löslichkeit | ||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Zulassungsverfahren unter REACH |
besonders besorgniserregend: krebserzeugend (CMR)[5] | |||||||||
| Toxikologische Daten | ||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||
Phenolphthalein ist einer der bekanntesten pH-Indikatoren und wurde erstmals 1871 von Adolf von Baeyer dargestellt.[6] Der Name setzt sich aus Phenol und Phthalsäureanhydrid zusammen. Phenolphthalein ist ein Triphenylmethanfarbstoff und bildet die Basisverbindung der Familie der Phthaleine. Das entsprechende Sulfonphthalein ist das Phenolrot. Bei einem pH-Wert von kleiner als 0 ist eine wässrige Phenolphthalein-Lösung rot-orange,[7] bei einem pH-Wert von 0 bis etwa 8,2 farblos. Bei höherem pH-Wert färbt die Lösung sich rosa-violett, wobei sie bei einem pH-Wert von etwa 13 wieder farblos wird.
Darstellung
In einer Friedel-Crafts-Acylierung werden zwei Äquivalente Phenol und ein Äquivalent Phthalsäureanhydrid in Gegenwart geringer Mengen konzentrierter Schwefelsäure oder Zinkchlorid umgesetzt:
Eigenschaften
Phenolphthalein ist ein weißes kristallines Pulver und in Wasser praktisch nicht löslich. Es findet meist in 1%iger alkoholischer Lösung Verwendung. Es ist selbst eine schwache Säure.
Phenolphthalein besitzt einen pKs-Wert von 9,7. Wenn man den Umschlagsbereich festlegt bei einem Indikatorsäure/-base-Verhältnis von 10:1 bis 1:10, erhält man nach der Henderson-Hasselbalch-Gleichung einen Umschlagbereich von pH = pKs ± 1 (8,7 bis 10,7). Bei einem pH-Wert von kleiner als 0 ist eine wässrige Phenolphthalein-Lösung rot-orange, bei einem pH-Wert von 0 bis etwa 8,2 farblos, bei höherem pH-Wert färbt die Lösung sich rosa-violett, im stark alkalischen Bereich – bei einem pH-Wert nahe 13 –, wird sie wieder farblos. Es ist daher beispielsweise bei der Titration basischer Lösungen gut als Indikator geeignet.
Struktur und Farbumschlag
In Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung ändert das Phenolphthalein seine Struktur und damit seine Farbe.
| Spezies | H3In+ | H2In | In2− | In(OH)3− |
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| Struktur |  |
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| pH | < 0 | 0 bis 8,2 | 8,2 bis 12,0 | > 12,0 |
| Farbe | rot | farblos | rosa-violett | farblos |
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Im pH-Bereich bis etwa 7,5 liegt es in seiner farblosen, ungeladenen Grundform vor (H2In, A in der Zeichnung). In stärker basischer Lösung werden die Protonen an den beiden Hydroxygruppen abgespalten (B1). In einer resultierenden mesomeren Grenzstruktur ist ein chinoides System als Chromophor vorhanden (In2−, B2). Das ist die farbige Struktur des Indikators. In sehr stark basischer Umgebung lagert sich am zentralen Kohlenstoffatom eine OH-Gruppe an, wodurch das Erreichen der Chromophorstruktur unmöglich wird (In(OH)3−, C). In stark saurer Lösung wird Phenolphthalein wieder farbig. Der Lactonring wird durch das H+ gespalten. Dabei bildet sich eine positive Ladung am zentralen Kohlenstoffatom, das damit sp2-hybridisiert ist und somit wieder durch die mesomere Grenzform stabilisiert wird.
Betrachtet man die Reaktionsgleichung der Reaktion (A) nach (B), so wird anhand des Massenwirkungsgesetzes deutlich, warum der Farbumschlag so schnell erfolgt:
Es gilt (Ks konstant, wobei die quasi konstante Konzentration des Wassers in Ks einbezogen ist):
Die Konzentration der H3O+-Ionen liegt in einer anderen Größenordnung. Für saure Lösungen ist sie hoch, das Gleichgewicht liegt auf der Seite von (A). Sobald aber die Konzentration von H3O+ sehr klein wird beziehungsweise die Konzentration von OH− groß wird, muss sich wegen der Konstanz des Terms die Konzentration von (B) massiv erhöhen. Weil (B) aus (A) entsteht, wird die Konzentration von (A) extrem viel kleiner – der Farbumschlag erfolgt sehr schnell.
Weitere Verwendung
Zum zuverlässigen qualitativen und quantitativen Nachweis von Phenolphthalein bei forensischen Fragestellungen kommt die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie zum Einsatz. Die Nachweisgrenze für dieses Verfahren wird mit 1,66 pg/L angegeben und kommt unter anderem auch zum Einsatz, um die Substanz auch in angeblich rein pflanzlichen Schlankheitsmitteln zu identifizieren.[8]
Reduziertes Phenolphthalein wird im Kastle-Meyer-Test zum Nachweis von Blutspuren in der Forensik verwendet.
Bis zur Entdeckung einer möglicherweise karzinogenen Wirkung wurde Phenolphthalein mehr als hundert Jahre lang als Abführmittel verwendet. Die kleinen Mengen, die beim Einsatz als Indikator verwendet werden, sind jedoch nicht gefährlich. Im Bauwesen wird Phenolphthalein-Lösung zur Visualisierung der Carbonatisierungstiefe an Beton und zur Feststellung der Überarbeitbarkeit von neu verputzten Flächen (Fläche mit einem pH-Wert von kleiner 8,5) verwendet.
Einzelnachweise
- ↑ a b Eintrag zu Phenolphthalein. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag
- ↑ a b c d e Eintrag zu Phenolphthalein in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
- ↑ a b Eintrag in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar).
- ↑ Eintrag zu Phenolphthalein im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
- ↑ Eintrag in der SVHC-Liste der Europäischen Chemikalienagentur
- ↑ The New Encyclopæedia Britannica; Micropæedia Vol. VII; 15th Ed.; Encyclopedia Britannica, Inc. (1974).
- ↑ Phenolphthalein bei Seilnacht.com, abgerufen am 4. Februar 2013.
- ↑ K. Sharma, S. P. Sharma, S. C. Lahiri: Detection and quantitation of trace phenolphthalein (in pharmaceutical preparations and in forensic exhibits) by liquid chromatography-tandem mass spectrometry, a sensitive and accurate method. In: J Forensic Sci. 58 Suppl 1, Jan 2013, S. S208–S214. PMID 23106487.
