Significados químicos de los indicadores ácido-base

Escrito por john brennan | Traducido por mariano salgueiro
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Significados químicos de los indicadores ácido-base
Los indicadores ácido-base son especialmente útiles durante las titulaciones. (Jupiterimages/Goodshoot/Getty Images)

Los indicadores ácido-base son compuestos químicos prácticos que cambian de color en cierto rango de pH. Esta propiedad hace que sean útiles como medio para controlar el pH de una solución durante un experimento de química. El cambio de color y el rango de pH difieren para distintos indicadores, lo cual depende de la química subyacente de cada indicador.

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Tipos de indicadores

Hay una gran variedad de indicadores disponibles. El más simple es uno que puedes hacer en tu casa con facilidad: jugo de repollo, que es particularmente útil porque exhibe una variedad de tonos de colores a diferentes rangos de pH. En el laboratorio, a menudo se usan una serie de compuestos químicos diferentes. A continuación se muestran indicadores comunes junto con el rango de pH en el que cambian de color:

Azul de timol: 1,2 - 2,8. Rojo en soluciones más ácidas, amarillo en soluciones más básicas. Naranja de metilo: 3,2 - 4,4. Rojo en soluciones más ácidas, amarillo en soluciones más básicas. Azul de bromofenol: 3,0 - 4,6. Amarillo en soluciones más ácidas, azul en soluciones más básicas. Verde de bromocresol: 3,8 - 5,4. Amarillo en soluciones más ácidas, azul en soluciones más básicas. Rojo de metilo: 4,8 - 6,0. Rojo en soluciones más ácidas, amarillo en soluciones más básicas. Tornasol: 5,0 - 8,0. Rojo en soluciones más ácidas, azul en soluciones más básicas. Azul de bromotimol: 6,0 - 7,6. Amarillo en soluciones más ácidas. azul en soluciones más básicas. Rojo de fenol: 6,6 - 7,6. Amarillo en soluciones más ácidas, rojo en soluciones más básicas. Azul de timol: 8,0 - 9,6. Amarillo en soluciones más ácidas, azul en soluciones más básicas. Fenoftaleína: 8,2 - 10,0. Incoloro en soluciones más ácidas, rosa en soluciones más básicas. Amarillo de alizarina R: 10,1 - 12,0- Amarillo en soluciones más ácidas, rojo en soluciones más básicas. Alizarina: 11,0 - 12,4. Rojo en soluciones más ácidas, púrpura en soluciones más básicas.

Significado

Básicamente, el indicador ácido-base sirve como una señal de fácil detección durante el experimento. Una vez que el pH se adentra en el rango especificado, la solución empieza a cambiar de color. Si estás titulando una solución, usando un ácido para neutralizar una base, por ejemplo, o llevando a cabo un experimento que involucra un cambio de pH, el indicador te ayuda a saber el momento en que se alcanza la neutralización de la solución ácido/base. Por este motivo, es importante seleccionar un indicador cuyo rango de cambio de color aproximadamente coincide con el pH que esperas como punto final en tu experimento.

Química subyacente

Además de su significado para tu experimento, el cambio de color del indicador tiene un significado más fundamental. La teoría cuántica es la rama de la física que describe el comportamiento de la materia en la escala atómica. Sabemos de la mecánica cuántica que los átomos y las moléculas sólo pueden existir en ciertos estados de energía; en otras palabras, sólo pueden tener ciertas energías discretas. Una molécula sólo absorberá un fotón de luz si la energía del fotón es igual a la diferencie entre dos estados permitidos.

Sistemas conjugados

Cuando los átomos de las moléculas forman enlaces dobles, forman un enlace sigma, donde el enlace está centrado a lo largo del eje entre ambos núcleos, y un un enlace π, que es paralelo al eje internuclear pero no está centrado en el mismo. Una serie de enlaces dobles y simples alternados crea, en compuestos orgánicos, lo que los químicos denominan sistemas conjugados π, donde los electrones están deslocalizados o esparcidos sobre múltiples átomos. Los electrones tienen disponibles muchos más niveles de energía en este clase de sistema que en una molécula sin este tipo de arreglo de enlaces, así que las moléculas con electrones "deslocalizados" a veces pueden absorber luz en el rango visible, lo cual les confiere color. Cuando una molécula de esta clase forma un enlace con un átomo de hidrógeno, se produce la ruptura de uno de los enlaces dobles y, en consecuencia, se modifican las longitudes de onda de luz que puede absorber y, por lo tanto, su color. Cuanto más ácida sea la solución, más cantidad de iones de hidrógeno hay presentes, así que un cambio en el pH puede causar que las moléculas indicadoras recojan o pierdan iones de hidrógeno y cambien de color como resultado.

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