[HIn] K. [HIn] Come acido debole l indicatore HIn presenta l equilibrio HIn + H 2 O H 3 O + + In. metilarancio. Forma protonata.

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Susanna Marinelli
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1 INDICATORI DI ph

2 Un indicatore è un acido debole o una base debole la cui forma protonata ha un colore diverso dalla forma deprotonata (ionizzata). Esso viene aggiunto in piccole quantità ad una soluzione e può assumere colori diversi a seconda del ph della soluzione. Come acido debole l indicatore HIn presenta l equilibrio HIn + H 2 O H 3 O + + In rosso giallo Forma protonata base coniugata metilarancio 3 K In [H O ][In [HIn] Poiché l indicatore è aggiunto in piccolissima quantità, [H 3 O + ] ha un valore costante uguale a quello della soluzione alla quale si aggiunge l indicatore e si ha ] [HIn] [In ] [H3O K In ]

3 Il rapporto [HIn]/[In - ] determina il colore della soluzione si possono avere tre casi limite [HIn] 1 [In ] [HIn] 1 [In ] Soluzione rossa Soluzione arancio (viraggio) [HIn] [In ] 1 Soluzione gialla

4 Principali indicatori acido-base 4

5 Variazioni di colore per alcuni indicatori Metilarancio Blu di bromotimolo Fenolftaleina

6 ph di viraggio di un indicatore Per un dato indicatore, si definisce ph di viraggio il ph in corrispondenza del quale la concentrazione molare dell'acido indissociato HIn è uguale alla concentrazione molare della sua base coniugata In-, cioè il ph al quale si realizza la seguente condizione: [HIn] = [In - ] Il ph di viraggio di un indicatore si può calcolare quando è nota la sua costante di dissociazione K HIn : K HIn = H 3 O + HIn In Poiché, come si è visto, per definizione di ph di viraggio [HIn] = [In-], semplificando i due termini nella formula precedente, si ha: [H 3 O + ] viraggio = K HIn Da cui, per definizione di ph: ph viraggio = pk HIn Il ph di viraggio ha dunque un valore numerico ben definito.

7 Intervallo di viraggio di un indicatore L'intervallo di viraggio indica il campo di variazione di ph che si deve produrre perchè l'occhio umano possa percepire la variazione di colore dalla forma acida a quella basica e viceversa. Normalmente, l'intervallo di viraggio si estende per circa due unità di ph, all'interno dei quali il ph di viraggio occupa la posizione centrale. Affinché l'occhio dell'osservatore possa distinguere nettamente il passaggio da un colore all'altro è necessario che nella soluzione sia presente un eccesso di una delle due forme (HIn / In-) rispetto all'altra. ph = pk HIn ± 1 il colore tipico della forma basica si distingue quando ph = pk HIn + 1 Il colore tipico della forma acida si distingue quando ph = pk HIn - 1 Inoltre, l occhio umano di solito inizia a percepire il cambiamento di colore circa 1 unità di ph prima del ph di viraggio, e lo percepisce fino a circa 1 unità di ph dopo il ph di viraggio. Cioè, si vede un cambiamento progressivo di colore in tutto l intervallo di ph in cui c è una concentrazione apprezzabile di entrambe le forme (HIn e di In )

8 Intervallo di viraggio di un indicatore in dettaglio In una soluzione acquosa si stabilisce l'equilibrio: con costante di equilibrio: K HIn [ 3 In ][ H O [ HIn] La concentrazione dello ione idrossonio risulta: ] K [ ] [ HIn HIn H3O ] [ In ] In forma logaritmica: ph pk HIn [ In ] log [ HIn ] Si noti che la misura del ph effettuata con l'indicatore e' centrata sul pk HIn e non sulla neutralita' (ph=7).

Tipi di indicatori La tabella seguente riporta alcuni

l'intervallo di viraggio e i colori della forma acida

laccamuffa) è una miscela naturale di parecchi

9 Tipi di indicatori La tabella seguente riporta alcuni indicatori di ph con la relativa costante K HIn, l'intervallo di viraggio e i colori della forma acida (HIn) e della forma basica (In - ) * Il tornasole (o laccamuffa) è una miscela naturale di parecchi indicatori e, pertanto, per esso non si può indicare la costante K HIn.

10 La misura del ph Gli indicatori acido-base HIn + H 2 O H 3 O + + In K a = H 3O + HIn In Se l indicatore viene aggiunto ad una soluzione, la colora (anche se aggiunto in piccola quantità). Di quale colore? Si abbia ad esempio un indicatore HIn con K a = (pk a = 5.2), e per il quale HIn sia giallo, mentre In sia fuxia. Disegnamo il diagramma di distribuzione dell indicatore: 10

Diagramma di distribuzione (curve di distribuzione) Si riporta in ordinate la frazione molare (α) delle singole specie ed in ascisse il ph La frazione molare è uguale alla concentrazione della

11 Diagramma di distribuzione (curve di distribuzione) Si riporta in ordinate la frazione molare (α) delle singole specie ed in ascisse il ph La frazione molare è uguale alla concentrazione della singola specie diviso la concentrazione totale per es. α H₃PO₄ = H₃PO₄ a HIn a - In Ca α H₂PO₄ = H₂PO₄ Ca α HPO₄² = HPO₄² Ca α PO₄³ = PO₄³ Ca ph = pk a L aggiunta dell indicatore colora la soluzione in maniera diversa a seconda del ph della soluzione stessa. Se ph < pk a la soluzione è gialla, se ph > pk a è fuxia, se ph pk a è di un colore intermedio tra giallo e fuxia.

12 La misura del ph Gli indicatori acido-base Altra caratteristica comune per ogni indicatore: se ne aggiunge pochissimo alla soluzione da titolare. Il ph della soluzione non cambia in seguito ad aggiunta dell indicatore. Di conseguenza, il colore assunto dalla soluzione dipende solo dal ph che aveva la soluzione prima dell aggiunta dell indicatore. L indicatore è un misuratore del ph della soluzione. L intervallo di ph di viraggio tiene conto anche di alcuni fattori soggettivi ed ambientali che possono modificare la percezione del colore: viraggio dipende da: temperatura concentrazione dell indicatore illuminazione del laboratorio capacità visive dell'operatore 12

13 ph La misura del ph Gli indicatori acido-base punto equivalenza blu di bromotimolo (DpH viraggio ) V NaOH Ad esempio, per la titolazione acido forte - base forte (HCl-NaOH), nella quale il ph al PE è 7, l indicatore migliore è il blu di bromotimolo (DpH viraggio ). 13

14 0.0 La misura del ph Gli indicatori 0.5 acido-base ph fenolftaleina blu blu di bromotimolo metilarancio La fenolftaleina (ph ) va bene: V t(pe) che si ottiene è quasi identico a quello corretto. Il metilarancio (ph ) va così così : V t(pe) che si ottiene è un po' minore di quello corretto. 2 V t sbagliato V t corretto V NaOH 14

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