Номер 2, страница 16, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Почему индикаторы изменяют цвет в растворах кислот и оснований?

2. Индикаторы изменяют свой цвет в растворах кислот и оснований, потому что они сами являются сложными органическими соединениями, представляющими собой слабые кислоты или слабые основания. Ключевым свойством индикаторов является то, что их молекулярная (недиссоциированная) форма и ионная (диссоциированная) форма имеют разную окраску.

Рассмотрим этот процесс на примере индикатора, который является слабой кислотой. Обозначим его обшей формулой $HInd$, где $\text{H}$ – это подвижный атом водорода, а $Ind$ – оставшаяся часть молекулы.

В водном растворе такой индикатор обратимо диссоциирует (распадается на ионы): $HInd \leftrightarrow H^+ + Ind^-$

При этом недиссоциированная молекула $HInd$ имеет один цвет (назовем его Цвет 1), а её ион (анион) $Ind^-$ – другой (Цвет 2).

Положение этого химического равновесия зависит от концентрации ионов водорода ($H^+$) в растворе, то есть от кислотности среды (pH), согласно принципу Ле Шателье.

• В кислой среде: При добавлении кислоты в раствор концентрация ионов водорода ($H^+$) возрастает. Чтобы противодействовать этому изменению, равновесие диссоциации индикатора смещается влево, в сторону образования недиссоциированных молекул $HInd$. В растворе преобладает форма $HInd$, и он приобретает Цвет 1. Например, лакмус в кислоте становится красным.
• В щелочной (основной) среде: При добавлении основания в раствор увеличивается концентрация гидроксид-ионов ($OH^-$). Они связывают ионы водорода ($H^+$), образуя молекулы воды ($H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$). Уменьшение концентрации $H^+$ заставляет равновесие смещаться вправо, в сторону образования ионов $Ind^-$, чтобы восполнить убыль ионов водорода. В растворе начинает преобладать ионная форма $Ind^-$, и он приобретает Цвет 2. Например, лакмус в щелочи становится синим, а фенолфталеин - малиновым.

Таким образом, изменение цвета индикатора — это визуальное проявление смещения химического равновесия его диссоциации под действием ионов $H^+$ (в кислотах) или $OH^-$ (в основаниях).

Ответ: Индикаторы изменяют цвет, так как они являются слабыми кислотами или основаниями, у которых молекулярная и ионная формы имеют разную окраску. В зависимости от кислотности (pH) среды, химическое равновесие между этими формами смещается, что приводит к преобладанию одной из них и, соответственно, к изменению цвета всего раствора.