In chimica e in cucina, molte sostanze si dissolvono nell'acqua per renderla acida o basica / alcalina. Una soluzione di base ha un pH maggiore di 7, mentre una soluzione acida ha un pH inferiore a 7. Le soluzioni acquose con un pH di 7 sono considerate neutre. Gli indicatori acido-base sono sostanze utilizzate per determinare approssimativamente dove cade una soluzione sulla scala del pH.
Un indicatore acido-base è un acido debole o una base debole che mostra un cambiamento di colore come concentrazione di idrogeno (H+) o idrossido (OH-) gli ioni cambiano in una soluzione acquosa. Gli indicatori acido-base sono spesso utilizzati in una titolazione per identificare l'endpoint di una reazione acido-base. Sono anche usati per misurare i valori di pH e per interessanti dimostrazioni scientifiche sul cambiamento di colore.
Conosciuto anche come: indicatore di pH
Forse l'indicatore di pH più noto è la cartina di tornasole. Il blu di timolo, il rosso di fenolo e l'arancio di metile sono tutti indicatori comuni acido-base. Il cavolo rosso può anche essere usato come indicatore acido-base.
Se l'indicatore è un acido debole, l'acido e la sua base coniugata hanno colori diversi. Se l'indicatore è una base debole, la base e il suo acido coniugato visualizzano colori diversi.
Per un indicatore di acido debole con la formula del genere HIn, l'equilibrio viene raggiunto nella soluzione secondo l'equazione chimica:
HIn (aq) + H2O (l) ↔ In-(aq) + H3O+(Aq)
HIn (aq) è l'acido, che è un colore diverso dalla base In-(Aq). Quando il pH è basso, la concentrazione dello ione idronio H3O+ è alto e l'equilibrio è verso sinistra, producendo il colore A. Ad alto pH, la concentrazione di H3O+ è basso, quindi l'equilibrio tende verso il lato destro dell'equazione e viene visualizzato il colore B..
Un esempio di un indicatore di acido debole è la fenolftaleina, che è incolore come un acido debole ma si dissocia in acqua per formare un anione magenta o rosso-viola. In una soluzione acida, l'equilibrio è a sinistra, quindi la soluzione è incolore (troppo poco anione magenta per essere visibile), ma all'aumentare del pH, l'equilibrio si sposta a destra e il colore magenta è visibile.
La costante di equilibrio per la reazione può essere determinata usando l'equazione:
KNel = [H3O+][Nel-] / [HIn]
dove KNel è la costante di dissociazione dell'indicatore. Il cambio di colore avviene nel punto in cui la concentrazione di acido e base anionica è uguale:
[HIn] = [In-]
che è il punto in cui metà dell'indicatore è in forma acida e l'altra metà è la sua base coniugata.
Un particolare tipo di indicatore acido-base è un indicatore universale, che è una miscela di più indicatori che cambia gradualmente colore in un ampio intervallo di pH. Gli indicatori sono scelti in modo tale che mescolando alcune gocce con una soluzione produrrà un colore che può essere associato a un valore di pH approssimativo.
Numerosi impianti e prodotti chimici domestici possono essere utilizzati come indicatori di pH, ma in un ambiente di laboratorio, questi sono i prodotti chimici più comuni usati come indicatori:
Indicatore | Colore acido | Colore di base | Intervallo di pH | pKNel |
thymol blue (primo cambio) | rosso | giallo | 1.2 - 2.8 | 1.5 |
arancio metile | rosso | giallo | 3.2 - 4.4 | 3.7 |
verde bromocresolo | giallo | blu | 3.8 - 5.4 | 4.7 |
rosso metile | giallo | rosso | 4.8 - 6.0 | 5.1 |
blu di bromotimolo | giallo | blu | 6.0 - 7.6 | 7.0 |
rosso fenolo | giallo | rosso | 6.8- 8.4 | 7.9 |
thymol blue (seconda modifica) | giallo | blu | 8.0 - 9.6 | 8.9 |
fenolftaleina | incolore | magenta | 8.2 -10.0 | 9.4 |
I colori "acido" e "base" sono relativi. Inoltre, si noti che alcuni indicatori popolari mostrano più di un cambio di colore poiché l'acido debole o la base debole si dissociano più di una volta.