Scelta di un indicatore nelle titolazioni acido-base

La scelta di un indicatore nelle titolazioni è di fondamentale importanza per la determinazione del punto finale.
Nelle titolazioni acido-base si utilizzano degli indicatori che variano la loro colorazione in funzione del pH come ad esempio il metilarancio che varia il colore nell’intervallo di pH tra 3 e 4.5 o la fenolftaleina che varia il colore nell’intervallo tra 8.3 e 10. Pertanto la scelta dell’indicatore è dettata dal pH del punto equivalente.

Se una soluzione contenente metilarancio è rossa il suo pH è inferiore a 3, se è arancione il pH è compreso tra 3.2 e 4.4 mentre è gialla se il pH è superiore a 4.4.

Se una soluzione contenente fenolftaleina è incolore il suo pH è inferiore a 8.2 mentre a valori di pH maggiori di 9.8 è di colore rosso porpora.

Vengono qui considerati solo questi due indicatori ma il ragionamento può essere esteso anche ad altri indicatori acido-base.

Equilibrio

Si consideri un generico indicatore HIn il quale, essendo un acido debole si dissocia secondo l’equilibrio:
HIn ⇌ H⁺ + In^–

Tale equilibrio è regolato da una costante di dissociazione indicata con K_in la cui espressione è:

K_in =[ H⁺][ In^–] /[HIn]

A metà del punto equivalente si verifica che [In^–] = [HIn]

Pertanto K_in =[ H⁺] ovvero pK_in = pH

Il punto finale per l’indicatore dipende quindi dal valore di pK_in che nel caso del metilarancio vale 3.7 e nel caso della fenolftaleina vale 9.3.

Gli indicatori non variano bruscamente il loro colore a un dato pH ma in un intervallo di pH e la variazione avviene tra un pH maggiore o minore di una unità rispetto al valore di pK_in.

Occorre pertanto scegliere un indicatore che viri in prossimità del pH al punto equivalente.

Viraggio

Si consideri dapprima una titolazione acido forte-base forte in cui il punto equivalente si verifica ad un valore di pH pari a 7 a cui non vira nessuno degli indicatori.

Tuttavia, analizzando il grafico relativo alla titolazione acido forte base forte si può notare che a pH pari a 7 la curva è così ripida che non vi è alcuna differenza nel volume di acido aggiunto a prescindere dall’indicatore scelto.

Tuttavia è opportuno utilizzare la fenolftaleina che inizia il viraggio a pH pari a 8.3 che è il più vicino possibile al punto equivalente.

Nel caso di una titolazione acido forte base debole, come si può vedere dal grafico, il punto equivalente si verifica a valori acidi di pH

Pertanto la fenolftaleina non è l’indicatore adatto mentre il metilarancio risulta essere un buon indicatore.

Nel caso di una titolazione base debole-acido forte, come si può vedere dal grafico, il punto equivalente si verifica a valori di pH maggiori di 7

Pertanto il metilarancio non è l’indicatore adatto mentre la fenolftaleina risulta essere un buon indicatore.