Obiettivo di apprendimento
- Spiegare quale, di una data serie, sarebbe il miglior indicatore acido-base per una data titolazione.
Punti chiave
- In generale, una molecola che cambia colore con il pH dell’ambiente in cui si trova può essere usata come indicatore.
- Nella reazione HIn\rightleftharpoons { H }^{ + } +{ In }^{ – } l’aggiunta di acido sposta l’equilibrio dell’indicatore verso sinistra.
- Nella reazione HIn\rightleftharpoons { H^{ + } +{ In }^{ – }
- Per una precisione ottimale, la differenza di colore tra le due specie colorate dovrebbe essere il più chiaro possibile, e più stretto è l’intervallo di pH del cambiamento di colore, meglio è.
Termini
- pHil negativo del logaritmo in base 10 della concentrazione di ioni idrogeno, misurato in moli per litro; una misura di acidità o alcalinità di una sostanza, che assume valori numerici da 0 (massima acidità) attraverso 7 (neutro) a 14 (massima alcalinità).
- indicatoreUn composto chimico alocromatico che viene aggiunto in piccole quantità a una soluzione in modo che il pH (acidità o basicità) della soluzione possa essere determinato visivamente.
- titolazioneLa determinazione della concentrazione di qualche sostanza in una soluzione aggiungendo lentamente quantità misurate di qualche altra sostanza (normalmente usando una buretta) fino a quando una reazione è mostrata essere completa – per esempio, dal cambiamento di colore di un indicatore
- indicatore di pHUn indicatore acido-base.
Ci sono molti metodi per determinare il pH di una soluzione e per determinare il punto di equivalenza quando si mescolano acidi e basi. Questi metodi vanno dall’uso di cartine tornasole, carta indicatore, elettrodi appositamente progettati, e l’uso di molecole colorate in soluzione. A parte gli elettrodi, tutti i metodi sono visivi e si basano su alcuni cambiamenti fondamentali che avvengono in una molecola quando il pH del suo ambiente cambia. In generale, una molecola che cambia colore con il pH dell’ambiente in cui si trova può essere usata come indicatore.
Nell’equazione:
HIn \rightleftharpoons { H }^{ + }+ { In }^{ – }
l’acido debole HIn è mostrato in equilibrio con il suo anione ionizzato In-. In questa reazione, l’aggiunta di un acido sposta l’equilibrio dell’indicatore a sinistra. Al contrario, l’aggiunta di una base sposta l’equilibrio dell’indicatore verso destra.
Nel caso dell’indicatore metil arancio, l’HIn è colorato di rosso e la forma ionizzata In- è gialla.
In questo esempio:
{ K }_ a }quad =\quadro \frac { \sinistra \sinistra }
Per l’arancio metile, Ka = 1,6 X 10-4 e pKa = 3,8. Le forme neutra (rossa) e dissociata (gialla) dell’indicatore sono presenti a concentrazioni uguali quando il pH = 3,8. L’occhio è sensibile ai cambiamenti di colore su una gamma di rapporti di concentrazione di circa 100 o su due unità di pH. Al di sotto del pH 2,8, una soluzione contenente arancio di metile è rossa; al di sopra di circa 4,8, è chiaramente gialla.
gli indicatori di pH sono frequentemente impiegati nelle titolazioni in chimica analitica e in biologia per determinare la portata di una reazione chimica. A causa della scelta (determinazione) soggettiva del colore, gli indicatori di pH sono suscettibili di letture imprecise. Per le applicazioni che richiedono una misura precisa del pH, si usa spesso un misuratore di pH. A volte viene utilizzata una miscela di diversi indicatori per ottenere diversi cambiamenti di colore uniformi su un’ampia gamma di valori di pH. Questi indicatori commerciali (ad esempio, l’indicatore universale e le carte Hydrion) sono utilizzati quando è necessaria solo una conoscenza approssimativa del pH. Gli indicatori di solito mostrano colori intermedi a valori di pH all’interno di uno specifico intervallo di transizione. Per esempio, il rosso fenolo mostra un colore arancione tra pH 6.8 e pH 8.4. L’intervallo di transizione può spostarsi leggermente a seconda della concentrazione dell’indicatore nella soluzione e della temperatura a cui viene utilizzato.
Visualizzando la scala del pH stessa, le transizioni di colore determinate dai loro intervalli di transizione diventano più chiare e il contesto della sensibilità dell’indicatore sugli intervalli di pH è più informativo.
esempio:
Nella titolazione di un acido debole con una base forte, quale indicatore sarebbe la scelta migliore? Arancio di metile
B. Verde bromocresolo
C. Fenolftaleina
La risposta corretta è C. Nella titolazione di un acido debole con una base forte, la base coniugata dell’acido debole renderà il pH al punto di equivalenza maggiore di 7. Pertanto, si vorrebbe un indicatore che cambi in quell’intervallo di pH. Sia l’arancio di metile che il verde di bromocresolo cambiano colore in un intervallo di pH acido, mentre la fenolftaleina cambia in un intervallo di pH basico.