Indicatori di pH

GLI INDICATORI DI pH     Per conoscere il pH di una soluzione si può far uso del piaccametro (misuratore di pH), uno strumento che fornisce una misura immediata e precisa dell'acidità della soluzione, oppure si può far ricorso a speciali sostanze dette indicatori chimici. Con alcune di queste sostanze forse senza rendersi conto hanno a che fare quotidianamente molte persone. Tutti avranno notato che il the schiarisce per l’aggiunta di alcune gocce di succo di limone: è evidente pertanto che in quell’infuso sono contenute delle sostanze colorate che a contatto dell’acido contenuto nel succo di limone (acido citrico) reagiscono trasformandosi in altre sostanze incolori. Se ora a questo the decolorato si aggiungessero alcune gocce di ammoniaca, sostanza notoriamente basica, l’infuso riacquisterebbe il suo colore scuro. Questa è anche una prova (casalinga) che le basi neutralizzano l’effetto degli acidi. Si sconsiglia tuttavia, dopo questo esperimento, di bere quel the.

Ma cos’è un Indicatore di pH ? Gli indicatori sono composti chimici di natura organica (il famoso tornasole, ad esempio, si ricava dai licheni, altri sono preparati artificialmente) con caratteristiche di acidi o di basi deboli. La loro struttura molecolare è molto complessa e pertanto, per studiarne il meccanismo d'azione li considereremo acidi deboli di formula generica HIn. La loro caratteristica peculiare è quella di avere la molecola indissociata HIn di colore diverso dallo ione In-, che è la molecola dissociata. Gli indicatori vengono sempre usati in concentrazioni molto basse per non turbare, con la loro presenza, gli equilibri di dissociazione presenti in soluzione, che sono poi quelli di cui si deve valutare il pH. Cosa sono gli indicatori di pH? Sono acidi o basi deboli con la caratteristica di avere la molecola indissociata di colore diverso rispetto alla molecola dissociata Sono acidi o basi forti con la caratteristica di avere la molecola indissociata di colore diverso rispetto alla molecola dissociata Sono sali che si colorano in base alle variazioni di pH.

Esempio: HIn + H2O  In- + H3O+ rosso giallo Questo equilibrio è regolato dalla concentrazione di H3O+, cioè dal pH della soluzione. Se in soluzione sono presenti gli ioni H3O+ in quantità notevole, l'equilibrio scritto sopra risulterà spostato a sinistra e prevarrà il colore rosso delle molecole indissociate; se in soluzione vi sarà un eccesso di ioni OH- questi abbasseranno la concentrazione degli ioni H3O+ dell'equilibrio, il quale conseguentemente si sposterà verso destra e si noterà il colore giallo dello ione In-. All'equilibrio di cui sopra, è possibile applicare la legge di Henderson-Hasselbach:  

[In-] pH = pK + log ———— [HIn] Supponiamo che il pK In =5 Da questa equazione si ricava immediatamente il colore della soluzione al cambiare del pH. Se l'indicatore fosse posto in una soluzione a pH = 5, poiché anche il pK dell'indicatore è 5, il logaritmo del rapporto [In-]/[HIn] sarebbe uguale a zero e il rapporto [In-]/[HIn] varrebbe 1: il colore sarebbe quindi arancione (misto fra rosso e giallo) Se la soluzione diventa gialla il pH è maggiore di 5 perchè [In-]/[Hin] > 1 pH > pK.  Se la soluzione diventa rossa il pH della soluzione sarà minore di 5 per lo stesso motivo Il Rosso Fenolo è un indicatore con un pKa=7,7, e presenta la forma indissociata gialla e la forma dissociata rossa. Se lo metto in soluzione e diventa rosso che cosa significa? Dall’equazione di Henderson-Hasselbach significa che [HIn]<[In-], quindi il logaritmo del rapporto sarà positivo e il pH sarà maggiore del pKa. Dall’equazione di Henderson-Hasselbach significa che [HIn][In-], quindi il logaritmo del rapporto sarà negativo e il pH sarà minore del pKa. Dall’equazione di Henderson-Hasselbach significa che il pH della soluzione avrà un valore pari a 8,5

Gli indicatori sono in grado solo di specificare se la soluzione in cui vengono immersi ha un pH maggiore o minore del pK dell'indicatore stesso. Quando il pK dell'indicatore è uguale al pH della soluzione si dice che si è sul punto di viraggio perché in corrispondenza di questo punto la soluzione cambierebbe colore per l'aggiunta di piccole quantità di acido o di base L’indicatore permette di determinare con precisione il pH di una soluzione? No, consente soltanto di sapere se la soluzione ha un pH superiore o inferiore (e talvolta uguale) al pKa all’indicatore. Si, consente di avere una misura precisa del pH che si ricava dall’equazione di Henderson-Hasselbach. Non sempre, dipende dal viraggio del colore dell’indicatore. 1 (vero o falso). Non è vero che: Si definisce soluzione tampone una soluzione in grado di mantenere costante il pH per piccole aggiunte di acidi o di basi. Una soluzione tampone è formata da un acido debole e dalla sua base coniugata. L’indicatore permette di determinare con precisione il pH.

Esempi: pH 2 4 6 1 3 5 7 8 10 12 14 9 11 13 fenolftaleina blu di 2 4 6 1 3 5 7 8 10 12 14 9 11 13 pH fenolftaleina blu di bromotimolo metil arancio rosso fenolo Esempi: pKa

PRINCIPALI INDICATORI ACIDO-BASE