Gli indicatori
Per conoscere sperimentalmente il valore del pH si usa uno strumento elettronico chiamato piaccametro; per misurazioni meno precise si possono usare gli indicatori. Gli indicatori si versano direttamente nella soluzione oppure si trovano su apposite strisce di carta.
Chimicamente, gli indicatori sono costituiti da acidi o basi deboli che hanno la caratteristica di assumere colore diverso secondo che si trovino nella forma indissociata o dissociata.
Ad esempio:
In ambiente acido, l'eccesso di ioni H+ sposta l'equilibrio verso sinistra e la soluzione si colora di rosso, mentre in ambiente basico gli ioni OH- si combinano con gli ioni H+ che vengono sottratti dalla soluzione, per cui la reazione si sposta a destra colorandosi di blu.
Ogni indicatore ha uno specifico punto di viraggio (intervallo di pH in cui cambia il colore),
pHviraggio = pKindicatore
perciò per avere un valore abbastanza preciso si ricorre alla cartina universale, una striscia di carta imbevuta di diversi indicatori.
| Indicatore | Colore forma acida | Colore forma basica | Intervallo pH |
|---|---|---|---|
| Violetto di metile | giallo | blu | 0.0 - 1.6 |
| Metilarancio | rosso | giallo | 3.2 - 4.4 |
| Tornasole | rosso | blu | 4.5 - 8.3 |
| Rosso cresolo | giallo | rosso | 7.0 - 8.8 |
| Fenolftaleina | incolore | ciclamino | 8.2 - 10 |
cartina universale
Sistemi Tampone
Quando è necessario mantenere costante il pH all'aggiunta di moderate quantità di acido o base forte si usano i sistemi tampone.
Un sistema tampone è una miscela di un acido debole con il suo sale derivato da una base forte, o una base debole con un suo sale, che si oppone alle variazioni di pH quando si aggiungono modeste quantità di un acido o di una base forte.
HA → H+ + A-
In generale:
Per i tamponi formati da acido debole + sale
Per i tamponi formati da bse debole + sale
Il funzionamento del tampone è giustificato dal principio dell'equilibrio mobile. Infatti, all'aggiunta di H+ l'equilibrio della reazione si sposta verso sinistra, cioè il sistema reagisce formando l'acido poco dissociato e il pH non cambia.
All'aggiunta di OH- l'equilibrio si sposta verso destra con formazione di H+ che reagisce con OH- neutralizzandolo.
Il sistema è un buon tampone se il rapporto
cioè se: pH = pK
Titolazioni
Le reazioni di neutralizzazione sono usate in analisi chimica per determinare la concentrazione esatta, o “titolo” di una soluzione di un acido o di una base.
Il procedimento consiste nell'aggiunta goccia a goccia tramite buretta di una certa quantità di titolante a concentrazione nota (NB), acido o base a seconda della soluzione, nella soluzione da titolare, di cui conosciamo il volume (VA), fino al raggiungimento del punto di equivalenza, quando cioè il numero di equivalenti del titolante sono uguali a quelli del titolato, individuato con opportuno indicatore al momento del raggiungimento del viraggio.
A questo punto si legge il volume aggiunto tramite buretta (VB) e si calcola la concentrazione della soluzione (VA) applicando l'equazione:
NA VA = NB VB