L’importanza della scelta dell’indicatore nell’analisi chimica
La scelta dell’indicatore da utilizzare in una titolazione è cruciale. Un indicatore sbagliato potrebbe compromettere i risultati dell’analisi, pertanto è fondamentale selezionare con cura il composto più adatto.
Gli indicatori chimici e la loro funzione
Gli indicatori sono composti che cambiano facilmente le loro proprietà, solitamente il colore, in base all’ambiente chimico in cui si trovano. Nei processi di acidimetria e alcalimetria vengono impiegati acidi organici deboli o basi organiche deboli. Questi composti presentano una diversa colorazione nella forma acida rispetto a quella basica.
L’importanza dell’intervallo di viraggio
L’intervallo di viraggio dell’indicatore è il range di pH in cui avviene il cambiamento di colore. Questo parametro viene determinato sperimentalmente tramite l’uso di soluzioni tampone, che permettono di identificare con precisione l’intervallo di lavorazione dell’indicatore.
Indicatori più comuni nell’analisi volumetrica
Di seguito, la tabella riporta i principali indicatori utilizzati nell’analisi volumetrica e le relative caratteristiche:
| Indicatore | Colore forma acida | Colore forma basica | Intervallo di viraggio | pKin |
|——————–|——————–|———————|————————|——|
| Blu timolo | Giallo | Blu | 8.0-9.6 | – |
| Giallo alizarina | Giallo | Viola | 10.1-12.0 | – |
| Fenolftaleina | Incolore | Rosa | 8.5-10.5 | 9.5 |
| Blu bromotimolo | Giallo | Blu | 6.0-7.6 | 7.30 |
| Rosso fenolo | Giallo | Rosso | 6.4-8.0 | 8.0 |
| Rosso clorofenolo | Giallo | Rosso | 4.8-6.4 | 6.25 |
| Rosso metile | Rosso | Giallo | 4.2-6.2 | 5.0 |
| Verde bromocresolo | Giallo | Blu | 3.8-5.4 | 4.9 |
| Blu bromofenolo | Giallo | Porpora | 3.0-4.6 | 4.1 |
| Metilarancio | Rosso | Giallo-arancio | 3.1-4.4 | 3.1 |
| Giallo metile | Rosso | Giallo | 2.9-4.0 | 3.2 |
| Blu timolo | Rosso | Giallo | 1.2-2.8 | 1.65 |
Conclusioni
La corretta scelta dell’indicatore in un processo di titolazione rappresenta un passaggio cruciale per ottenere risultati precisi e affidabili nell’analisi chimica. È fondamentale conoscere le caratteristiche degli indicatori disponibili e selezionare quello più adatto alle specifiche esigenze dell’analisi in corso.
Fenolftaleina
La
fenolftaleina
è un indicatore comunemente utilizzato in chimica per la sua capacità di cambiare colore in base al pH della soluzione. Questo composto si presenta come un acido debole incolore (Ka = 3.0 ∙ 10-10), mentre la sua base coniugata assume una colorazione rosa intenso.In presenza di acqua, si instaura un equilibrio tra la forma acida della fenolftaleina (HIn) e la sua base coniugata (In–):
HIn + H2O ⇌ In– + H3O+
Secondo il
Principio di Le Chatelier
, se viene aggiunto H3O+, l’equilibrio si sposta verso la forma HIn (colore incolore), mentre in presenza di soluzione basica, l’equilibrio si sposta verso la forma In– (colore rosa intenso). Il pH al quale le concentrazioni di HIn e In– sono uguali può essere calcolato mediante l’equazione di Henderson-Hasselbalch:pH = pKa + log [In–]/ [HIn]
Per la fenolftaleina, ci si aspetta un cambio di colore intorno a pH = 9.5.
La variazione di colore dell’indicatore si osserva in un intervallo di pH intorno a pKa ± 1, quindi il cambio di colore della fenolftaleina è percettibile all’occhio umano nell’intervallo di pH tra 8.5 e 10.5.
Esempi
Indicatore per l’
[acetato di sodio](https://chimica.today/chimica-organica/acetato/)Per determinare il pH di una soluzione 0.1 M di acetato di sodio, si calcola il pH analiticamente. La Kb dell’acetato di sodio è 5.5 ∙ 10-10. Dall’equilibrio di idrolisi dell’acetato di sodio, si determina che il pH della soluzione è 8.9. In questo contesto, la fenolftaleina risulta essere l’indicatore più adatto.
Indicatore per l’acido acetico
Per determinare il pH di una soluzione 0.1 M di acido acetico, si calcola che il pH è 2.9. In questo caso, il metilarancio si presenta come l’indicatore più appropriato.
Indicatore pH 7
Quando si tratta di titolazioni che coinvolgono acidi forti e basi forti, come ad esempio la reazione tra HCl e NaOH, è fondamentale selezionare l’indicatore appropriato per evidenziare il punto equivalente.
Al punto equivalente di questa reazione, le specie in soluzione sono Na+, Cl- e H2O, come indicato dalla seguente equazione chimica:
HCl + NaOH → Na+ + Cl- + H2O
Una soluzione contenente NaCl ha un pH di circa 7. Pertanto, l’indicatore più adatto per questa situazione sarebbe il rosso fenolo, che ha un range di viraggio compreso tra 6.4 e 8.0, ideale per un pH attorno al 7.
Indicatore per pH inferiore a 7
Nel caso di titolazioni che coinvolgono un acido forte e una base debole, come ad esempio la reazione tra HCl e NH3, che produce NH4Cl, è importante considerare un indicatore adatto per pH inferiore a 7.
Il cloruro di ammonio derivante da un acido forte e una base debole ha un pH inferiore a 7. In questo contesto, l’indicatore consigliato è il rosso metile, che è in grado di evidenziare i cambiamenti di pH in un intervallo adatto a soluzioni acide. Questa scelta è fondamentale per garantire una corretta misurazione del punto di equivalenza in titolazioni di questo tipo.