Indicatori acido-base

Indicatori acido-base

Gli indicatori acido-base sono generalmente coloranti organici che hanno le proprietà degli acidi deboli.
La loro caratteristica è quella di avere una diversa colorazione nella forma indissociata e in quella dissociata:

HIn + H₂O = H₃O⁺ + In^-

colore A colore B

Ogni indicatore è caratterizzato da un determinato valore di K_In, che, analogamente alla Ka di un acido debole, ha la seguente espressione:

L'indicatore deve essere presente nella soluzione da titolare in concentrazione estremamente piccola, altrimenti interferirebbe con l'equilibrio acido-base della titolazione. Con la propria dissociazione esso non dà pertanto alcun contributo alla [H⁺] presente in soluzione. Al contrario, il suo equilibrio di dissociazione è condizionato proprio dalla variazione della [H⁺] che si verifica nel corso della titolazione, secondo la relazione:

In ambiente acido, o meglio se il pH è minore di pK_In, prevarrà la forma indissociata dell'indicatore e quindi il colore A; viceversa, se il pH è maggiore di pK_In, prevarrà la forma anionica dissociata e quindi il colore B.

Quando il pH è uguale a pK_In, l'indicatore è presente in soluzione per il 50% in forma indissociata e per il 50% in forma anionica:

[HIn] = [In^-]

In questa situazione si parla di punto di viraggio dell'indicatore: il pH di viraggio coincide quindi con la pK_In. Al punto di viraggio nessuno dei due colori caratteristici sarà apprezzabile in modo evidente, ma una piccola variazione della [H⁺] sposterà l'equilibrio in un senso o nell'altro, rendendo percepibile il colore caratteristico della forma presente in quantità preponderante.
A causa dei limiti di discriminazione dell'occhio umano, variabili peraltro da individuo a individuo, affinché sia possibile apprezzare il cambiamento di colore dell'indicatore, è necessario che il rapporto [HIn]/[In-] sia > 10 o < 0.1. In termini di pH, questo corrisponde a limiti esterni a pK_In± 1, e si parla così di intervallo di viraggio. L'intervallo di viraggio è infatti generalmente di due unità di pH.

Questo punto diverrà più chiaro attraverso la descrizione del comportamento dei due indicatori che utilizzeremo durante le esercitazioni di laboratorio: rosso fenolo e fenolftaleina.