Indicatori di pH

Un indicatore di pH è una sostanza che cambia colore a seconda del pH della soluzione. Ma come mai ci sono tanti indicatori diversi? Quale indicatore usare in quale situazione? In questo esperimento gli studenti dovranno scegliere gli indicatori opportuni per individuare cinque diverse variazioni di pH in cinque diverse provette.

Foto di Gabriele Battilani

Durata: 1 ora

Scopo:

Dimostrare che gli indicatori di pH cambiano colore al variare del pH della soluzione, e che ciascun indicatore possiede un particolare intervallo di viraggio.

Teoria:

Gli indicatori di pH si comportano da acidi o basi deboli: in acqua si instaura l'equilibrio HInd ⇋ H⁺ + Ind^-. Variando il pH varia la concentrazione degli ioni H⁺, e di conseguenza l'equilibrio si sposta a destra o a sinistra: in ambiente acido prevale la forma HInd, mentre in ambiente basico prevale la forma Ind^-. Il valore preciso di pH in corrispondenza del quale le due forme hanno uguale concentrazione dipende dalla costante di ionizzazione dell'indicatore, e quindi è specifico per ciascun indicatore. In un indicatore, le due forme HInd e Ind^- assorbono radiazione di lunghezze d'onda diverse, e di conseguenza appaiono di colore diverso: questo fa sì che una soluzione contenente un indicatore sia di un colore quando prevale la forma HInd, e di un colore diverso quando prevale la forma Ind^-. Ci sarà un intervallo, intorno al valore di pH al quale le due forme hanno uguale concentrazione, nel quale il colore della soluzione sarà intermedio tra i due estremi: questo è l'intervallo di viraggio, ed è anch'esso specifico per ciascun indicatore.

Materiale:

• acqua distillata
• HCl 0,1 M
• NaOH 0,1 M
• indicatori vari, ad esempio:
• metilarancio
• rosso metile
• blu di bromotimolo
• timolftaleina

Strumenti:

Per ciascun gruppo:

• portaprovette
• 5 provette
• 3 pipette
• propipetta (maialino o palla di Peleo)

Procedimento:

In ciascuna provetta, ogni gruppo dovrà mettere 2 mL di una soluzione iniziale, una goccia di un indicatore e poi una certa quantità di una soluzione aggiuntiva.

Prima dell'esperimento, ciascun gruppo preparerà una tabella così strutturata:

Provetta	Iniziale	Indicatore	Aggiunta	pH 1	pH 2	Colore 1 ipotesi	Colore 2 ipotesi	Colore 1 effettivo	Colore 2 effettivo
1	2 mL H2O		2 mL HCl 0,1 M
2	2 mL H2O		2 mL NaOH 0,1 M
3	2 mL HCl 0,1 M		2 mL NaOH 0,1 M
4	2 mL NaOH 0,1 M		2 mL HCl 0,1 M
5	2 mL HCl 0,1 M		4 mL NaOH 0,1 M

Ciascun gruppo dovrà calcolare il pH della soluzione iniziale e della soluzione finale, ottenuta aggiungendo l'"aggiunta" alla soluzione iniziale. Dovrà poi scegliere, tra gli indicatori proposti, quello che abbia un intervallo di viraggio compreso tra il pH iniziale e finale, così che l'indicatore cambi colore in corrispondenza dell'aggiunta di soluzione. Dovrà ipotizzare quale sia il colore della soluzione iniziale (ottenuta aggiungendo l'indicatore alla soluzione iniziale), e quale sia il colore della soluzione finale.

A questo punto, una volta definite le ipotesi, potrà passare alla fase sperimentale, nella quale, in ciascuna provetta:

1. verserà, con la pipetta, 2 mL della soluzione indicata in tabella
2. aggiungerà 1 goccia dell'indicatore scelto
3. annoterà il colore osservato nella colonna "Colore 1 effettivo"
4. verserà, con la pipetta, la quantità indicata della soluzione aggiuntiva indicata in tabella
5. annoterà il colore finale osservato nella colonna "Colore 2 effettivo"

Risultato:

Se gli indicatori saranno stati scelti adeguatamente, in corrispondenza dell'aggiunta delle soluzioni indicate la soluzione cambierà colore, e i colori dovrebbero corrispondere a quelli ipotizzati.

Consigli di sicurezza:

HCl 0,1 M e NaOH 0,1 M possono essere corrosivi per gli occhi oltre che per i metalli, maneggiare con guanti e occhiali protettivi.