Indicatori di pH. Esercizi svolti

Con il termine  indicatore si intende  un composto in grado di subire modifiche facilmente osservabili – di solito il colore – in funzione dell’ambiente chimico in cui si trova.

Gli indicatori usati in acidimetria e alcalimetria sono acidi organici deboli o basi organiche deboli, la cui forma acida possiede un colore diverso da quello della forma basica coniugata. Consideriamo il generico indicatore acido HIn che, a contatto con l’acqua, dà il seguente equilibrio che, in accordo con la teoria di Bronsted e Lowry è il seguente:

 

HIn (aq) + H2O (l) ↔ H3O+ (aq) + In (aq)

acido             base                acido coniugato     base coniugata

 

in cui la forma acida rappresentata da HIn ha un colore diverso rispetto a quello della base coniugata In. sia Kin la costante di dissociazione del generico indicatore HIn; si ha:

 

Kin = [H3O+][In]/ [HIn]  (1)

da cui:

Kin/ [H3O+] = [In]/ [HIn]

La variazione di colore della soluzione al variare del pH è dovuta al fatto che, per il Principio di Le Chatelier, l’aggiunta di ioni H3O+ fa retrocedere l’equilibrio e la concentrazione della forma in dissociata HIn diventa predominante rispetto a quella della forma in dissociata In.
In tali condizioni la colorazione che assume la soluzione è quella della forma acida dell’indicatore. Al contrario, l’aggiunta di una base, che equivale alla sottrazione di ioni H3O+ determina uno spostamento dell’equilibrio verso destra con conseguente aumento della concentrazione della forma dissociata In e la colorazione che la soluzione assume corrisponde a quella caratteristica dello ione In.

Il pH di viraggio di un indicatore è il pH al quale la concentrazione della forma protonata è uguale a quella della forma deprotonata quindi: [HIn] = [In]

Il rapporto [In]/ [HIn] è pari a 1 e la (1) diviene:

Kin = [H3O+]

Affinché l’occhio umano possa distinguere la transizione da una colorazione all’altra è necessario che nella soluzione sia presente un eccesso di una delle due forme rispetto all’altra di almeno 10 volte per cui se

[HIn]/ [In] > 10 il colore della soluzione è quella della forma acida mentre se [In]/[HIn] >10 il colore della soluzione è quello della forma basica

Esercizi svolti

  • Ad una soluzione 0.00200 M di HCl viene aggiunta una goccia di blu di bromo timolo ( Kin = 2.2 ∙ 10-2). Calcolare a) il valore del rapporto [In]/ [HIn]  b) la colorazione della soluzione sapendo che la forma acida è di colore rosso mentre quella basica è di colore giallo.

L’acido cloridrico è un acido forte per il quale si assume una dissociazione del 100% pertanto [H3O+] = 0.00200 M

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Author: Chimicamo

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