Significados químicos de indicadores ácido-base

Escrito por john brennan | Traduzido por seiji shibukawa
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Significados químicos de indicadores ácido-base
Indicadores ácido-base são especialmente úteis durante titulações (Jupiterimages/Goodshoot/Getty Images)

Indicadores ácido-base são substâncias químicas convenientes, que mudam de cor de acordo com o pH. Essa propriedade confere a elas a grande utilidade de monitorar o pH de uma solução durante experimentos químicos. Suas cores para cada faixa de pH variam de indicador para indicador, de acordo com os processos químicos subjacentes de cada indicador.

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Tipos de indicadores

Diversos indicadores diferentes estão disponíveis. O mais simples deles pode ser feito em casa: suco de repolho roxo. Esse suco é especialmente interessante por exibir uma variedade de tons de cor sobre diversas faixas de pH. No laboratório, um grande número de substâncias é comumente usado. A seguir, vários dos indicadores mais comuns, seguidos da faixa de pH nas quais eles têm suas cores alteradas.

Azul de timol: 1,2 - 2,8. Vermelho em substâncias mais ácidas, amarelo em substâncias mais básicas. Alaranjado de metila: 3,2 - 4,4. Vermelho em substâncias mais ácidas, amarelo em substâncias mais básicas. Azul de bromofenol: 3,0 - 4,6. Amarelo em substâncias mais ácidas, azul em substâncias mais básicas. Verde de bromocresol: 3,8 - 5,4. Amarelo em substâncias mais ácidas, azul em substâncias mais básicas. Vermelho de metila: 4,8 - 6,0. Vermelho em substâncias mais ácidas, amarelo em substâncias mais básicas. Azul de tornassol: 5,0 - 8,0. Vermelho em substâncias mais ácidas, azul em substâncias mais básicas. Azul de bromotimol: 6,0 - 7,6. Amarelo em substâncias mais ácidas, azul em substâncias mais básicas. Vermelho de fenol: 6,6 - 8,0. Amarelo em substâncias mais ácidas, vermelho em substâncias mais básicas. Azul de timol: 8,0 - 9,6. Amarelo em substâncias mais ácidas, azul em substâncias mais básicas. Fenolftaleína: 8,2 - 10,0. Transparente em substâncias mais ácidas, rosa em substâncias mais básicas. Amarelo de alizarina R: 10,1 - 12,0. Amarelo em substâncias mais ácidas, vermelho em substâncias mais básicas. Alizarina: 11,0 - 12,4. Vermelho em substâncias mais ácidas, roxo em substâncias mais básicas.

Significado

Basicamente, o indicador ácido-base serve como um sinal fácil de identificar durante experimentos. Uma vez que o pH entre em faixas específicas, a solução começará a mudar de cor. Se você estiver titulando uma solução -- usando um ácido para neutralizar uma base, por exemplo, ou conduzindo qualquer experimento que envolva a mudança de pH -- o indicador lhe ajudará a saber a faixa de pH em que sua mistura se encontra. Por essa razão, é importante escolher um indicador cujas cores mudem de acordo com as faixas de pH utilizadas no experimento.

Química subjacente

Além de servir como sinalização em seu experimento, a mudança de cor do indicador também tem um significado mais fundamental. A teoria quântica é o ramo da física que descreve o comportamento da matéria em níveis atômicos. Nós sabemos, pela mecânica quântica, que átomos e moléculas podem existir apenas em certos estados de energia. Em outras palavras, eles podem conter apenas certas quantidades de energia. Uma molécula só irá absorver um fóton de luz se a energia do fóton for igual à diferença entre dois estados permitidos.

Sistemas conjugados

Quando átomos em moléculas formam ligações duplas, ambos formam uma ligação-sigma, que é centralizada no eixo entre os dois núcleos, e uma ligação-pi, que é paralela, mas não centralizada no eixo internuclear. Uma série de ligações simples e duplas alternadas em compostos orgânicos cria o que os químicos chamam de sistema pi-conjugado, onde os elétrons são deslocalizados ou se espalham por vários átomos. Nesses sistemas, os elétrons têm bem mais níveis de energia disponíveis que em moléculas sem esse tipo de ligação. Isso faz com que as moléculas com elétrons deslocalizados possam absorver e liberar energia luminosa na faixa visível de luz, o que lhes confere cor. Quando uma molécula desse tipo forma ligações com átomos de hidrogênio, uma das ligações duplas é quebrada, o que muda a extensão da deslocalização na molécula, mudando, assim, os comprimentos de luz que ela pode absorver, e por conseguinte, sua coloração. Quanto mais ácida a solução, maior a presença de cátions de hidrogênio, o que faz com que a mudança de pH faça com que as moléculas do indicador ganhem ou percam esses íons de hidrogênio, mudando sua cor durante esses processos.

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