Indicatorii de acid și de bază sunt utilizați în chimie pentru a determina pH-ul unei substanțe. Acestea se schimbă în culori diferite, în funcție de adăugarea la un acid, o bază sau o substanță neutră. Majoritatea indicatorilor sunt ei înșiși acizi slabi și răspund la modificările concentrației ionilor de hidrogen.
Scara pH-ului și indicatorii de acid și de bază
Gama de pH funcționează între 0 și 14, 7 fiind neutru. Un pH peste 7 indică o bază, iar cele sub 7 indică un acid. Scara pH-ului este logaritmică și, cu fiecare modificare individuală a numărului pe scară, există o schimbare de zece ori a acidității alcalinității (basicității).
Indicatorii de acid și de bază sunt sensibili la modificarea pH-ului sau, mai precis, la modificarea concentrației de ioni de hidrogen, H+, în soluție.
Majoritatea indicatorilor acizi și bazici sunt molecule organice mari care conțin legături alternative duble și simple de la carbon la carbon. În soluțiile bazice, indicatorii acidului și bazelor devin ioni prin pierderea ionilor de hidrogen din compoziția lor chimică, de obicei dintr-o grupare OH. Acest lucru schimbă structura moleculei, determinând indicatorii să absoarbă lumina la diferite lungimi de undă și să schimbe culorile.
Tipuri de indicatori
Multe tipuri de indicatori funcționează pe toată scara pH-ului. Este important să alegeți unul care se încadrează în domeniul pH-ului luat în considerare. Mai mulți indicatori comuni sunt prezentați mai jos.
Hârtie de turnesol
Un indicator comun de acid și bază este hârtia de turnesol creată prin tratarea hârtiei de filtru cu un colorant obținut din licheni. O soluție aplicată hârtiei de turnesol fie va păstra turnura de aceeași culoare, fie o va schimba.
Tornasul roșu este un acid diprotic slab; poate dona doi atomi de hidrogen. Sub pH 4,5, o hârtie de turnesol roșie rămâne roșie, dar devine albastră într-o bază. Peste pH 8,3, o hârtie albastră de turnesol rămâne albastră, dar devine roșie într-un acid.
Indicatorul de turnesol nu poate determina o valoare a pH-ului, doar la distinge între acizi și baze. Hârtia neutră de turnesol este mov.
Indicator fenolftaleină
Indicatorul fenolftaleinei este un acid slab care are două structuri diferite bazate pe faptul că se află într-o soluție alcalină (roz) sau acidă (incoloră). Soluția alcalină absoarbe lumina din spectrul de lumină vizibilă, iar ochiul uman percepe o schimbare a culorii în roz la un nivel de pH de 8,2, continuând să ajungă la magenta strălucitoare la pH 10 și peste.
Fenolftaleina este frecvent utilizată ca indicator în experimentele de titrare acido-bazică din laboratorul chimic. O soluție de concentrație cunoscută este adăugată cu atenție într-una dintre concentrațiile necunoscute și indicatorul fenolftaleinei. Când soluția se transformă de la incolor în roz (sau invers), titrare sau a fost atins punctul de neutralizare și se poate calcula concentrația necunoscută.
Indicator albastru de bromotimol
Albastrul de bromotimol, un acid slab, este cel mai frecvent utilizat ca indicator pentru soluțiile relativ neutre - acizi și baze slabe. Domeniul său de pH este între 6 și 7,6. Soluția apare galbenă până la pH 6, într-o soluție neutră este verde și devine albastră în soluțiile bazice peste pH 7,6.
În laborator, albastrul de bromimol este adesea folosit ca pată biologică de alunecare, pentru testarea fotosintezei și poate fi utilizat pentru a testa pH-ul piscinelor.
Indicator roșu metilic
Ca indicator acid și bazic, roșul de metil devine roșu în soluții acide la pH 4,4 și mai mic și devine galben când se atinge pH 6,2. Între aceste puncte finale de culoare, în domeniul pH-ului de la 4,4 la 6,2, culoarea este portocalie.
Roșul de metil poate fi utilizat ca indicator acid și bazic în laborator și ca vopsea azoică, cel mai mare grup de substanțe sintetice coloranți, frecvent utilizat pentru tratarea textilelor.
Indicator universal
Un indicator universal este o soluție care conține un amestec de indicatori, adesea fenolftaleină, roșu de metil și albastru de bromotimol. Identificarea unui pH aproximativ se obține prin adăugarea mai multor picături de indicator universal la o soluție.
Roșul indică un acid puternic, în intervalul pH-ului 1 la 4, în timp ce un acid slab are o nuanță portocalie. Într-o soluție neutră, culoarea devine galben-verde. Violetul indică o bază puternică, peste pH 11, în timp ce bazele slabe prezintă o nuanță albăstruie.