Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào một ống nghiệm chứa chất lỏng trong suốt có thể đột ngột chuyển sang màu hồng rực rỡ chỉ bằng một cái lắc tay, và rồi lại biến về không màu ngay sau đó? Hiện tượng thay đổi màu sắc này không phải là phép thuật, mà là minh chứng trực quan cho phản ứng trung hòa và sự thay đổi cấu trúc của chất chỉ thị màu theo độ pH.
Cơ sở của thí nghiệm dựa trên đặc tính của phenolphthalein, một hợp chất hữu cơ thường được sử dụng làm chất chỉ thị pH. Ban đầu, ống nghiệm chỉ chứa nước cất và một vài giọt dung dịch phenolphthalein ở trạng thái không màu. Khi dùng ngón tay đã bôi sẵn dung dịch sodium hydroxide ($NaOH$) bịt kín miệng ống nghiệm và lắc đều, $NaOH$ sẽ hòa tan vào nước. Sự hiện diện của phân tử base này làm tăng độ pH của dung dịch, khiến phenolphthalein bị biến đổi cấu trúc và ngay lập tức chuyển sang màu hồng.
Để đưa dung dịch trở lại trạng thái trong suốt, chúng ta chỉ cần lặp lại thao tác trên với ngón tay đã bôi dung dịch sulfuric acid ($H_2SO_4$). Khi lắc đều, lượng acid này sẽ hòa tan và phản ứng với phần base đang có mặt trong ống nghiệm:
$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
Quá trình trên tạo ra muối sodium sulfate ($Na_2SO_4$) và nước ($H_2O$). Lượng acid được thêm vào đã trung hòa hoàn toàn lượng base, kéo độ pH giảm xuống môi trường trung tính (hoặc hơi acid). Môi trường thay đổi khiến phenolphthalein quay trở về cấu trúc ban đầu, làm dung dịch mất đi màu hồng một cách chớp nhoáng.
Video dưới đây sẽ phân tích chi tiết hơn về động học của phản ứng này, khoảng chuyển màu của các chất chỉ thị phổ biến, cũng như hướng dẫn bạn cách thiết lập và thực hiện thí nghiệm một cách an toàn và chuẩn xác.
