Riconoscimento di Riconoscimento di presenza di acido o basepresenza di acido o base

in soluzionein soluzioneosservando il colore assuntoosservando il colore assuntoda indicatori chimici diversida indicatori chimici diversi

Scopo della presentazione fornitadescrivere, a livello didattico medio, alcuni fenomeni

relativi al pH

Riconoscimento della acidità ( pH) di una soluzione in funzione

del colore presentato da particolari sostanze, indicatori chimici

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Un indicatore usato singolarmente fornisce solo informazioni sullanatura acida o basica di una soluzione: sul valore di un pH

compresotra 0 e 14:non fornisce informazioni sul grado reale di pH

presente:se indicatore fornisce pH = 5, significa che la soluzione può avere

valori di pH tra 0 e 5 oppure tra 14 e 5Per avere valori più approssimimati si ricorre all’uso di più indicatorie si confrontano i risultati : vedi altro programma fornito:analisiph.

Ammettiamo come definizioni di acido e di base le seguenti

Acido : sostanza che in soluzione acquosa libera idrogenioni H+base : sostanza che in soluzione acquosa libera ossidrilioni OH-

HCl >>> H+ Cl-

NaOH >>> Na+ OH-H20 >>> H+ OH-

Neutralizzazione : reazione tra acido e base con comparsa di sale + acqua

HCl + NaOH >>> H+ Cl- Na+ OH- >>> NaCl + H2O

Piacca pH : logaritmo decimale con segno cambiato della concentrazione idrogenionica

pH = -Log [H+]

Pioacca pOH : logaritmo decimale con segno cambiato della concentrazione ossidrilionica

pOH = -Log [OH-]

pH = 0 pH = 7 pH = 14

pOH = 14

pOH = 7 pOH = 0

Esiste una relazione tra il valore di pH e quello di pOH

Piacca pH =- log [H+]

Pioacca pOH =- log[OH-]

Prodotto ionico dell’acqua Kw = [H+][OH-] = 10-14

-Log Kw = -Log[H+] +(- Log[OH-]) = (-Log 10-7) + (- Log 10-7) = 7 + 7 = 14

pKw = pH + pOH = 7 + 7 = 14 in soluzione neutra, H2O

pH = pkw – pOH … 14 - pOH

Rimane costante la somma tra pH e pOH

H2O >>> H+ + OH-

In acqua la concentrazione di H+ equivale a quella di OH –

10-7 = 10-7

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+OH-

OH-OH-

OH-

OH-

OH-

H – O – H >>> H+ OH-

In soluzione acida H+ > OH-in soluzione basica H+ < OH-

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+ H+

OH-

OH-

OH-OH-

pH = 7

pH < 7

H+

H+

H+

H+

OH-

OH-

OH-OH-

OH-

OH-OH-

OH-OH-

OH-

pH > 7

Indicatori chimici: sostanze particolari che assumonocolore diverso , caratteristico, in presenza di acidi o di

basi

Soluzione acida se pH < 7soluzione neutra se pH = 7soluzione basica se pH > 7

Il grado di acidità o basicità viene indicato con un numero (piacca pH)

che varia da 0 (massima acidità) a 14 (massima basicità)

pH = 0 pH = 14pH = 7

L’indicatore cambia colore (= viraggio) quando l’ambiente passa da

un valore di pH ad un altro valore in funzione della natura dell’indicatore

Indicatori chimici : cartine impregnate di soluzioni di indicatori

tornasole, universale

tornasole universale

Indicatori chimici in soluzione: metilarancio, metilvioletto, fenolftaleina

universale cartine

metilarancio metilvioletto

fenolftaleina

universale

Cartina tornasole: codice rosso = pH < 7 , blu pH > 7 Indicatore universale: codice colori da pH 0 a

pH 12

Indicatore universale:codice colori da pH 0 a pH 7 da pH 7 a pH 14

Interpretazione del cambiamento di colore (viraggio)che si verifica per un indicatore in funzione del pH della

soluzione

La molecola dell’indicatore esiste in equilbrio tra forma indissociata

e forma dissociata :il rapporto tra le due forme all’equilibrio risulta

caratteristico per ogni indicatore : costante di equilibrio per indicatore

IA <> I+ A-

Il colore presentato dalla forma indissociata è diverso da quello della

forma dissociata IA <> A-

Esempio IA colore rosso A- colore blu

Con pH < 7 prevale forma indissociata :IA > A- rossocon pH > 7 prevale forma dissociata :IA < A- blu

modificando il pH , anche l’equilibrio dell’indicatore cambia e così il colore

Prevale forma indissociata :rosso

Prevale forma dissociata :

blu

pH < 7 pH > 7

Se pH diminuisce

prevale formaindissociata

Se pH aumentaprevale forma

dissociata

Acido + tornasole > rossobase + tornasole > blu

Soluzione + tornasole

Aggiungere base

Aggiungere acido

Aggiungere base

Il colore dell’indicatore varia in funzione della variazione di pHdella soluzione: l’equilibrio tra la forma indissociata (rosso) e laforma dissociata (blu) risente della variazione di pH prodotta

aggiungendoalla soluzione una base, un acidoIA >>> I+ A- con pH > 7 blu

IA <<< I+ A- con pH < 7 rosso

Tabella del campo di azioneTabella del campo di azioneper diversi indicatoriper diversi indicatori

e intervallo di viraggioe intervallo di viraggio

Valori approssimativiValori approssimativiper esemplificazione didatticaper esemplificazione didattica

del concetto di indicatoredel concetto di indicatore

Indicatori acido-base e valori del pH per il viraggio, cambiamento di colore

In realtà il viraggio percepible dall’occhio avviene in un certo intervallo

collocato presso il punto di separazione del campo di viraggioes. il metilarancio risulta rosso se pH < 3.2 e giallo se pH > 4.4

e l’intervallo di viraggio si trova quindi tra 3.2 e 4.4per semplicità useremo valori di pH medi , non considerando

l’intervallo di viraggio realmente esistente

3.2

4.4

Intervallo di viraggio

0 14

Useremo come valore per il viraggio del metilarancio pH = 4

00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1100

1111

1122

1133

1144

metilviolettmetilviolettoo

metilarancimetilarancioo

Rosso Rosso congocongo

Rosso Rosso metilemetile

tornasoletornasole

Porpora Porpora

bromotimolbromotimoloo

Rosso Rosso fenolofenolo

fenolftaleinfenolftaleinaa

gialloalizarigialloalizarinana

Intervallo di viraggioValori di pH molto approssimati…

Esempi di indicatori e campo di utilizzazione e pH per viraggio

pH=0 pH=14pH=7

Tornasole rosso se pH<7 blu se pH >7

Metilarancio rosso se pH <4 giallo se pH >4

Metilvioletto verde se pH <2 viola se pH >2

Fenolftaleina incolore se pH <9 ciclamino se pH >9

Usando più indicatori si può determinare in maniera approssimativa

il pH di una soluzione

pH < 7 acido pH > 7 basicopH = 7 neutro

Indicatore tornasole:in soluzione diventa colore rosso se pH <7 acidodiventa colore blu se pH > 7 basicocolore immutato se pH = 7 neutro

1-Introdurre soluzione acida , neutra (acqua), basica in tre provette

2-Introdurre cartine tornasole nelle tre provette e osservare il colore assunto

HCl

NaOH

Universale, tornasole

pH < 4 acido pH >4 acido o basico

Indicatore metilarancio:in soluzione diventa colore rosso se pH <4 acidodiventa colore giallo se pH > 4 acido o basico

1-Introdurre soluzione acida , basica in due provette

2-Introdurre gocce di metilarancio nelle due provette e osservare il colore assunto

HCl NaOH

metilarancio

pH < 2 acido pH >2 acido o basico

Indicatore metilvioletto:in soluzione diventa colore verde se pH <2 acidodiventa colore viola se pH > 2 acido o basico

1-Introdurre soluzione acida , basica in due provette

2-Introdurre gocce di metilvioletto nelle due provette e osservare il colore assunto

HClNaOH

metilvioletto

pH < 9 acido o poco basico pH >9 basico

Indicatore fenolftaleina:in soluzione rimane incolore se pH <9 acido o poco basico

diventa colore lillà se pH > 9 basico

1-Introdurre soluzione acida , basica in due provette

2-Introdurre gocce di fenolftaleina nelle due provette e osservare il colore assunto

HCl

NaOH

fenolftaleina

Indicatore universale : cartina portatrice di 10 diversi indicatori

Posta a contatto con una soluzione assume il colore in funzione

del pH presente :da rosso intenso se pH 0, 1 a blu intenso se pH = 13-14

Possibile determinare , in modo approssimato, il pH di una soluzione utilizzando l’indicatore universale

oppure una serie di indicatori separati

NaOH

Soluzione molto basica pH = 14

HCl

Soluzione poco acida pH = 6

La cartina presenta 4 indicatori: confrontando i colore assunto dalla

cartina con il codice allegato, si deduce il pH della soluzione

neutra

pH > 7 basicapH < 7 acida

NaOH HCl

pH da 0 a 7

pH da 7 a 14

HCl

NaOH

metilarancio metilvioletto tornasole fenolftaleina

Serie acida e basica assume colori diversi a parità di indicatore usato

Nella stessa serie (acida o basica) indicatori diversi producono effetti diversi

Serie con soluzione acida e 4 indicatori diversimetilvioletto, metilarancio, tornasole, fenolftaleina

Serie con soluzione basica e 4 indicatori diversimetilvioletto, metilarancio, tornasole, fenolftaleina

Variazione colore per stessa soluzione con indicatori diversiVariazione colore per sostanze diverse e stesso indicatore

Serie acida + 4 indicatori Serie basica + 4 indicatori

Due sostanze diverse, HCl e NaOH con gli stessi 4 indicatori