Il Indicatori di pH Sono essenziali per determinare la quantità di pH presente in un mezzo specifico. Quando si parla del concetto di pH, rappresenta la concentrazione di ioni idronio (H.3O+) che è presente in una soluzione acquosa.
Allo stesso modo si misura su una scala logaritmica negativa compresa tra 0 e 14, dove si considerano acide le soluzioni con un pH inferiore a 7, quelle con pH maggiore di 7 sono basiche e quelle con pH uguale a 7 sono considerate soluzioni neutre. Questo parametro è espresso come segue con l'equazione di Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log10 ([PER-] / [HA]).
Nell'espressione sopra, il pKa rappresenta il logaritmo negativo della costante di dissociazione acida e le concentrazioni molari [A-] e [HA] sono rispettivamente quelli dell'acido debole e della sua base coniugata. Conoscere il pH permette di studiare la qualità dell'acqua e del cibo e di poter mantenere la ripetibilità di un prodotto chimico elaborato.
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Esistono tre tipi principali di indicatori di pH: indicatori liquidi acido-base, che funzionano entro un certo intervallo di pH; carte e altri materiali indicatori che cambiano colore quando il campione liquido o gassoso viene aggiunto alla sua superficie; e pHmetri digitali, che misurano la potenziale differenza elettrica tra due elettrodi.
Gli indicatori liquidi sono acidi o basi organiche deboli che hanno colori diversi a seconda della loro forma acida o basica. Questi funzionano entro intervalli limitati, variando di colore una volta raggiunto questo valore e cessando di variare di colore quando viene raggiunto il livello massimo dell'intervallo..
Per funzionare dovrebbero essere usati solo in soluzioni dove si può osservare un cambiamento di colore (preferibilmente incolore).
Esiste un gran numero di indicatori di liquidi di diversi colori e intervalli di pH, tra cui rosso cresolo (da rosso a giallo in un intervallo da 0,2 a 1,8), rosso metile (da rosso a giallo in un intervallo da 4, da 2 a 6,2), verde bromocresolo (da rosa a blu / verde da 4,2 a 5,2) e fenolftaleina (da incolore a rosa in un intervallo da 8,0 a 10,0).
Questi indicatori sono popolari per i diplomi in chimica analitica, anche se devi avere un certo livello di formazione per eseguire questa pratica in modo accurato..
Esistono diversi tipi di carta utilizzata per misurare il pH, ma la più conosciuta è la cosiddetta cartina di tornasole, che è realizzata con una polvere che proviene dai licheni..
La cartina di tornasole viene utilizzata per sapere se una soluzione liquida o gassosa è acida o basica (senza sapere quale sarà il suo esatto pH o una stima di esso), ed è disponibile in due presentazioni: blu e rossa.
La cartina al tornasole blu diventa rossa in condizioni acide e la cartina al tornasole rossa cambia blu in condizioni basiche o alcaline e può essere riciclata per eseguire il test al contrario una volta che la carta ha già cambiato colore..
I noti limiti della carta - come la sua incapacità di offrire un valore di pH esatto o stimato e la capacità di cambiare colore quando reagisce con determinati composti - ne hanno fatto sostituire gli indicatori liquidi e / o i misuratori di pH..
I pHmetri nascono dall'esigenza degli analisti di laboratorio di ottenere valori esatti di questo parametro, cosa che non era possibile con indicatori in carta o indicatori liquidi..
Si basano sulla misura del differenziale di potenziale elettrico tra il pH dell'elettrodo e l'elettrodo di riferimento..
Il funzionamento di questi pHmetri è spiegato in modo più approfondito nella sezione successiva, ma in generale questi indicatori sono considerati i più precisi per eccellenza, fornendo un numero preciso (con la precisione di 0,01 unità di pH) del parametro e contando con una sensibilità e velocità superiore agli altri due metodi.
Inoltre, possono anche misurare altre caratteristiche, come i solidi disciolti, la conduttività elettrica e la temperatura della soluzione..
L'unico svantaggio di questo tipo di pHmetro è che sono apparecchiature delicate e, oltre ad una calibrazione iniziale che deve essere effettuata da uno strumentista o conoscitore dell'attrezzatura, dovranno anche essere pulite regolarmente per evitare che gli elettrodi si accumulando materiale su questi.
Gli indicatori liquidi cambiano colore a causa dell'azione di protonazione o deprotonazione nella loro struttura (a seconda della natura basica o acida dell'indicatore), che si basa sull'equilibrio della reazione, come segue: HIn + HDueO ↔ H3O+ + Nel-
Cioè, una volta che l'indicatore è stato aggiunto alla soluzione, se l'equilibrio di questo mezzo inizia a tendere nella direzione opposta a causa di un aumento o diminuzione dello ione idronio (di nuovo, a seconda della natura dell'indicatore), lo farà cambia colore fino a quando non rimane di un nuovo colore invariabile.
Le carte indicatrici, in particolare la cartina di tornasole, devono entrare in contatto con la soluzione da analizzare in modo discreto per poter misurare con precisione.
Cioè, in una soluzione liquida non dovrebbe essere completamente introdotto al suo interno, ma dovrebbe essere gocciolato con esso o toccare brevemente un campione della sostanza..
Nel caso di una soluzione gassosa, il gas deve passare sulla superficie della carta per consentirle di entrare in contatto e cambiare colore..
Come affermato in precedenza, i misuratori di pH funzionano in base alla potenziale differenza elettrica tra un elettrodo di pH e un elettrodo di riferimento..
Il pHmetro misura la tensione che esiste tra due elettrodi in una soluzione e visualizza il risultato convertito in un valore di pH corrispondente..
L'apparecchiatura stessa è composta da una coppia di elettrodi - uno dei quali è metallico e insensibile al pH della soluzione - e da un semplice amplificatore elettronico. Per la sua calibrazione, l'apparecchiatura è calibrata con soluzioni di pH noto.
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