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Experimente in Projektion - Chemie en miniature

Kristallviolett - ein pH-Indikator

Lernziel: Protonierung von Kristallviolett

Peter Keusch





English version







Chemikalien:



10 - 4 M wässerige Kristallviolett - Lösung
1 N HCl
konz. HCl
1 N NaOH


Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen:

Kristallviolett steht im Verdacht krebserregend zu sein. Es ist ein starkes Augenreizmittel und ist schädigend bei Inhalation, Einnahme und Hautkontakt.
Konz.Salzsäure wirkt extrem ätzend (Haut, Augen). Konzentrierte Lösungen setzen gefährliche Mengen an Chlorwasserstoff frei, das eingeatmet zu ernsten Schäden führt (Verätzungen in den Atemwegen).

Schutzbrille, Schutzhandschuhe und gute Raumdurchlüftung erforderlich.


Versuchsdurchführung:

In drei Reagenzgläsern wird jeweils 1 mL der wässerigen Kristallviolett-Lösung vorgelegt und anschließend zwei der Lösungen mit Salzsäure versetzt.

R1
1 mL Kristallviolett - Lösung
R2
1 mL Kristallviolett - Lösung    2 Tropfen 1 N HCl
R3
  1 mL Kristallviolett - Lösung    4 Tropfen konz. HCl  


In einem zweiten Versuch wird die Reaktion von Kristallviolett mit Natronlauge demonstriert.

R3
1 mL Kristallviolett - Lösung
R4
  1 mL Kristallviolett - Lösung    2 Tropfen 1 N NaOH  



Versuchsergebnis:

Farbe
Bild11

Farbe
Bild2
R1 violett R4 violett
R2 blau R5 Entfärbung
  nach ca. 2 Minuten  
R3 gelb




Foto1
Bild 1


Foto2
Bild 2
























Deutung des Versuchsergebnisses:

·   Das in der wässerigen Lösung (pH = 7) von R1 vorliegende Kristallviolett-Kation ist stabil. Die hohe Stabilität des propellerförmigen Kristallviolett-Kations kann primär dem starken elektronenspendenden Effekt der Dimethylamino-Gruppe zugeschrieben werden. Die grünblaue Lösung in R2 enthält das Dikation. Die Farbe der Lösung gleicht der des Malachitgrüns. Wie im Malachitgrün, so liegen auch im Dikation zwei aromatische Ringe  (1),  grau unterlegte Phenylringe) auf einer gemeisamen Ebene (optimale Konjugation zwischen koplanaren Ringen, Absorptionsmaximum im längerwelligeren Bereich des Spektrums). Der dritte Ring ist aus der Ebene herausgedreht.


Ein großer Überschuss an Säure blockiert schließlich alle drei Amino-Gruppen. Die Farbe des dabei gebildeten Trikations entspricht der des Triphenylmethylkations.

·   Nach ca. 5 Minuten (Küvettenwasser 40 °C) schlägt die grünblaue Farbe in R2 nach Grün um, während sich die gelbe Lösung in R3 vollkommen entfärbt. Das Trikation ist instabil - unter Addition von H2O an das zentrale C-Atom des Chromophors wird das System der konjugierten Doppelbindungen unterbrochen  (2).


·   Im alkalischen Medium (R 5) entsteht die farblose Carbinolbase  (Bild 2)   (3).


Zusammenfassung:

Die pH-abhängigen Farbumschläge basischer Triphenylmethylium-Salze beruhen auf folgenden Strukturveränderungen:

·   Blockierung oder Freilegung von Auxochromen durch Säure-Base-Reaktionen

·   Unterbrechung oder Regenerierung des verzweigten chromophoren Systems


Hinweis:
  Demonstrationsexperiment auf Video
  Kristallviolett, ein pH-Indikator


Allgemeine Instruktionen zur Versuchsdurchführung und Auflistung der Experimente (Download)






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