Departament de Física i Química

Els colors de la fenolftaleïna

   La fenolftaleïna és un indicador àcid-base. És incolora si es troba a pH inferiors a 8,2 i rosa fúcsia si està a pH superiors a 10. Realment és un canvi de color sorprenent. Si tiram unes gotes de fenolftaleïna dins una dissolució diluïda d'àcid clorhídric, la dissolució es mantendrà incolora (alguns cops apareix una poc de turbidesa pel fet que la fenolftaleïna no és massa soluble dins aigua - de fet es maneja en dissolució alcohòlica - i pot precipitar lleugerament si se n'addiciona massa o és massa concentrada). Si abocam un escés de dissolució d'hidròxid sòdic sobre la de l'àcid, veurem com, de cop, apareix el color rosa fúcsia.

   Com es produeix aquest canvi de color tan sobtat? Per entendre-ho, cal primer recordar d'on surten els colors que tenen les coses que ens envolten. El color d'un objecte prové de la composició que té la llum que l'objecte reflecteix quan és il·luminat. La llum visible és una mescla de radiacions de diferents freqüències, a cadascuna de les quals correspon una determinada energia que el nostre sentit de la visió interpreta com a diferents colors. En concret, la llum del sol, que interpretam com a blanca, està formada per "llum" de molts colors, basta veure un arc de Sant Martí per confirmar-ho. El mateix efecte es pot veure si feim passar llum blanca per un prisma:

   Els nostres ulls són sensibles a radiacions lluminoses de longituds d'ona compreses entre uns 400 nm i 700 nm. Les radiacions de longitud d'ona propera al límit inferior corresponen al color violeta i les del límit superior al vermell. Enmig hi ha una infinita possibilitat de combinacions. Podeu entendre millor aquesta relació entre la longitud d'ona i el color amb el següent applet: http://www.cs.rit.edu/~ncs/color/a_spectr.html. A l'applet teniu a l'eix d'abcises la longitud d'ona i a ordenades la reflectància (~intensitat lluminosa). Podeu arrossegar diferents punts per comprovar la influència de la longitud d'ona de la radiació sobre el color.

   Quan un objecte rep llum, absorbeix part de les radiacions que la formen i reflecteix la resta. La mescla dels components de la llum refectida donarà el color de l'objecte. Podeu practicar un poc amb diferents combinacions si entrau a la pàgina mescla substractiva de colors on podreu filtrar diferents nivells de blau, verd o vermell (els colors primaris additius) com si fossin absorbits per un objecte i veure quin seria el color resultant. Molt interessant és aquesta altra pàgina que permet jugar amb la il·luminació: http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/viewtopic.php?t=394

   Un cop recordat com funcionen els colors en funció dels components de la llum que les substàncies absorbeixen o reflecteixen, ara queda explicar per què les substàncies absorbeixen unes determinades radiacions lluminoses i no unes altres. L'explicació l'hem de cercar en els electrons dels àtoms que formen les substàncies i sobretot en aquells que estan implicats en els seus enllaços. Recordem que els electrons poden absorbir uns determinats valors d'energia, ja sigui en forma de calor, llum... i els poden reemetre en forma de radiació lluminosa. A cada valor d'energia emès, correspondrà una freqüència concreta de la radiació emesa, per tant un color. Segons les possibilitats d'absorció i emissió d'energia dels electrons de les molècules d'una substància concreta, aquesta substància tendrà un color o un altre.

   Si una substància pot presentar colors diferents, vol dir que els electrons de les seves molècules han de poder canviar les energies d'absorció i emissió. Perquè pugui passar això, hi ha d'haver un canvi en els enllaços de la molècula. Si analitzam la fenolftaleïna, veurem que efectivament, quan passa de la seva forma "àcida" a la forma "bàsica", hi ha canvis en els enllaços.

forma àcida (incolora)
  forma bàsica (rosa fúcsia)

   Concretament, la forma bàsica conté molts dobles enllaços conjugats (alternats amb simples enllaços). La presència d'aquests enllaços permet la deslocalització electrònica i fa que les energies dels salts electrònics caiguin dins la regió de llum visible. Això sol implicar que la substància tengui color. El color concret dependrà dels valors concrets d'aquestes energies.