Práctica 7 Ácidos y Bases Indicadores de pH

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Práctica 7 Ácidos y Bases: Indicadores de pH
INTRODUCCIÓN
El pH, la basicidad y la acidez de un compuesto son características de los mismos
que sirven como herramienta para comprender el comportamiento que una
sustancia pueda presentar cuando se coloca a reaccionar con otras y se pueden
determinar por medio de diferentes instrumentos o métodos. Existen varias formas
de definir a los ácidos y a las bases. (Arrhenius, A. 1927) define un ácido como
una sustancia que aumenta la concentración de iones H+ en disolución y a la base
como la que aumenta la concentración de OH- 1. (Bronsted, J.1947 y Lowry, T.
1936) definen a un ácido como la especie capaz de donar un protón H+ y una
base es la especie que con un par de electrones es capaz de recibir el protón2.
Como tercera definición (Lewis, G. 1923) ilustra un concepto más amplio para los
ácidos y las bases ya que no los limita a donadores o aceptores de protones, si no
que los define como sustancias que poseen orbitales vacíos dispuestos a aceptar
pares electrones y a la base como la especie que dona el par de electrones libres
que dispone. Con esta definición de basicidad y acidez, se puede introducir el
concepto de pH. Existen varias escalas para definir al pH: la escala experimental,
especulativa y la simplificada; la escala más utilizada es la simplificada donde se
utiliza la concentración de iones de hidrógeno en vez de la actividad. (Russel S. &
Nicholas A., 1972)
Los indicadores ácido-base corresponde a un método visual para determinar el pH
de una sustancia. Los indicadores usan un mecanismo de cambio de color para
indicar la acidez o basicidad de la sustancia donde se encuentran disueltos,
generalmente son ácidos o bases débiles. Los Indicadores ácido-base naturales,
se deben fundamentalmente a la proporción que contengan de los pigmentos
naturales conocidos como antocianinas y antoxantinas. (Cea Panameno &
Debora Johana, 2007)
Para la practica ácidos, bases e indicadores de pH se realizó la determinación de
la acidez y basicidad de los compuestos o soluciones de Urea CH4NO2, Cloruro de
sodio NaCl, ácido clorhídrico HCl e Hipoclorito de sodio NaClO así como también
el de algunas sustancias caseras como el jugo de naranja, café, vinagre,
antiácidos efervescentes, agua de grifo y agua destilada. Por medio de tres
métodos se pudo predecir el PH de estas sustancias a través del papel tornasol y
por medio de dos indicadores sintéticos que son el azul de bromotimol y la
fenolftaleína. Para cada sustancia los métodos indicaron que dentro de las
sustancias acidas están la Urea, ácido clorhídrico, el jugo de naranja, café y el
vinagre. Las sustancias con un PH neutro fue el agua de grifo. Por ultimo las
sustancias clasificadas como bases corresponden al Cloruro de sodio, hipoclorito
de sodio el antiácido efervescente y el agua destilada. Con los resultados
obtenidos de los diferentes métodos para la determinación de PH de las
sustancias antes descritas se puede determinar cuál es el más acertado y
confiable.
El procedimiento se tomó del Manual de Laboratorio Química General I de la
página 81 - 83 experimento 1.46.1, 1.46.2 y 1.46.3. Como primer paso se utilizó el
papel tornasol tomando 5ml y trasvasándolos en tubos de ensayo cada una de las
sustancias antes descritas; colocando un trozo del papel (1cm) sobre un vidrio de
reloj agregándole una gota de las soluciones con la ayuda de una barrilla de vidrio
teniendo el cuidado de lavarla en cada prueba realizada, utilizando una pizeta y un
beacker clasificando las sustancias según la escala de colores establecida de
fabricación y proporcionándole un valor de medición.
Para la segunda parte se estudió el efecto del pH en los indicadores sintéticos
fenolftaleína y el azul de bromotimol; las sustancias por determinar fueron
colocadas en tubos de ensayo debidamente rotulados y con un gotero se
añadieron 3 gotas del indicador asignado. Para la valoración de los resultados se
tomó en cuenta que el azul de bromotimol para la escala de medición de 0 - 6.5
(ácida) produce un color amarillo consecuentemente en la escala de 6.6 – 7.2
(Neutra) produce una coloración verde y por último en la escala de 7.3 – 14 se
produce un color azul (básica). Para el caso de la fenolftaleína se tienen otros
aspectos a considerar para la valoración en la escala de medición los cuales son
de 0 – 8.2 se percibe incoloro, posteriormente en la escala de 8.3 – 14 se expresa
un color fucsia.
En un tercer experimento se evaluó la propiedad de la betacianina como indicador
de pH obtenida de un extracto de remolacha (Beta vulgaris) con dos soluciones
una básica en este caso se utilizo el Hidróxido de sodio NaOH al 0.001% llenando
una bureta hasta 15mL, y una acida el ácido clorhídrico HCl al 0.005% agregando
de igual manera en una bureta hasta 15mL. Se tomaron 5ml del extracto de
remolacha y se colocó en un Erlenmeyer se tomó el pH del extracto inicial con
papel tornasol valorándolo en la escala de medición 6, luego agregando como
primer paso la solución de Hidróxido de sodio realizando mediciones de PH al
momento de producirse un viraje en la solución anotando los efectos y valores
obtenidos. Por ultimo en la misma solución obtenida se agregó el Ácido Clorhídrico
siguiendo el mismo criterio de evaluación así cuando se produjo un viraje se
anotaron los efectos y valores obtenidos.
OBJETIVOS
General
 Determinar los valores de acidez o basicidad de compuestos y sustancias
caseras utilizando 1 método directo y 2 indicadores sintéticos y 1 indicador
natural
Específicos
 Comparar la efectividad de los 2 indicadores sintéticos utilizados en base
de su escala de medición
 Definir cuál es la importancia de la medición del Ph basándose en la
aplicación agronómica
RESULTADOS
Los resultados del procedimiento fueron recolectados en las tablas que se
presentan a continuación. En las tablas se anotan características tales como los
cambios de color de cada indicador y su valoración experimental.
Tabla I. Medida del PH y su efecto de coloración en las sustancias caseras y
compuestos con papel tornasol.
Sustancia Escala valorada Clasificación
Urea CH4NO2 6 Acida
Cloruro de Sodio NaCl 8 Básica
Ácido Clorhídrico HCl 2 Acida
Hipoclorito de sodio NaClO 8 Básica
Jugo de naranja 5 Acida
Café 6 Acida
Vinagre 6 Acida
Antiácido efervescente 8 Básica
Agua de grifo 7 Neutra
Agua destilada 8 Básica
Fuente: Laboratorio de Química General I (T8 B-14) Grupo #4 Universidad San Carlos de Guatemala Facultad de
Agronomía fecha 22/03/19
Tabla II. Efecto del pH en los indicadores sintéticos con las sustancias caseras y
compuestos.
Sustancia Azul de
bromotimol
Clasificación Fenolftaleína Clasificación
Urea CH4NO2 Amarillo Ácida Blanquecina Ácida
Cloruro de Sodio NaCl Azul Básica Blanquecina Ácida
Ácido Clorhídrico HCl Amarillo Ácida Blanquecina Ácida
Hipoclorito de sodio
NaClO
Azul Básica Fucsia Básica
Jugo de naranja Amarillo Ácida Blanquecina Ácida
Café Amarillo Ácida Blanquecina Ácida
Vinagre Amarillo Ácida Blanquecina Ácida
Antiácido efervescente Azul Básica Fucsia Básica
Agua de grifo Verde Neutra Blanquecina Ácida
Agua destilada Amarilla Básica Blanquecina Ácida
Fuente: Laboratorio de Química General I (T8 B-14) Grupo #4 Universidad San Carlos de Guatemala Facultad de
Agronomía fecha 22/03/19
Tabla III. Determinación de colores y PH del extracto de betacianina (Beta
Vulgaris) para soluciones acidas y básicas.
Color Ph (según papel
indicante)
Solución
Agregada
(NaOH)
Lectura de la
bureta
Rojo 6 0 mL 15 mL
Café claro 11 2 mL 13 mL
Café obscuro 14 2 mL 11 mL
Color Ph (según papel
indicante)
Solución
Agregada (HCl)
Lectura de la
bureta
Café obscuro 14 0 mL 15 mL
Rojizo 6 3 mL 18 mL
Naranja suave 4 2 mL 20 mL
Fuente: Laboratorio de Química General I (T8 B-14) Grupo #4Universidad San Carlos de Guatemala Facultad de
Agronomía fecha 22/03/19
Discusión de los resultados obtenidos
Determinación del PH con papel tornasol
El papel tornasol identifica al ácido y a la base con un cambio de color, de rojo a
azul corresponde a una base y de azul a rojo corresponde a un ácido pasando por
un punto intermedio de color verde que se considera neutro. En la escala de
medición se puede interpretar de la siguiente manera de 1 – 6 el color rojo clasifica
a las sustancias acidas, en la escala 7 se considera una sustancia neutra y de 8 –
14 se considerará a una sustancia básica. Dichos colores y clasificación son
apreciables en el cloruro de sodio con una valoración de 8 en la escala
clasificándolo como una sustancia básica con un viraje de color azul y en contraste
el ácido clorhídrico que se dio una valoración en la escala de 2 clasificándolo
como una sustancia ácida con un viraje de color rojo. El mecanismo bajo el cual
trabaja el papel tornasol es de cambiar de color cuando se encuentra en presencia
de iones de hidrogeno o de hidróxido. Los resultados pueden presentar
incertidumbre debido a la interpretación de la escala visual del analista.
Efecto del PH en los indicadores sintéticos
Los indicadores Azul de bromotimol y fenolftaleína son compuestos orgánicos que
reaccionan con el disolvente y cambian de color; dicho cambio de color se le
conoce también como viraje en la química, y se debe al cambio estructural
provocado por la protonación o desprotonación de la especie. Los virajes para el
azul de bromotimol se encuentra de la siguiente manera 0 – 6.5 es color amarillo y
de 6.6 – 7.2 se tornará de color verde a partir de 7.3 – 14 se producirá un color
azul teniendo así 3 escalas de clasificación en el caso de la urea presento un
viraje de color amarillo clasificándola, así como una sustancia ácida entre el rango
de 0 – 6.5 por que no se puede precisar un valor exacto ya que son valoraciones
cualitativas.
Para el caso de la fenolftaleína el rango de viraje se encuentra en la escala a partir
de los rangos 0 – 8.2 incoloro y a partir de 8.3 – 14 se producirá un color fucsia
este rango de valoración es bastante amplio en cuanto a medición o calificación se
refiere dejando un amplio margen de incertidumbre ya que la mayoría de las
sustancias mostraron un resultado incoloro como es el caso del cloruro de sodio,
la urea, el café y el jugo de naranja entre otras; las sustancias que mostraron
reacción fueron únicamente dos siendo el caso del antiácido efervescente y el
hipoclorito de sodio tornándose de color fucsia.
Efecto del pH utilizando la betacianina como indicador natural
La betacianina también conocida como betanina se obtiene de la cocción de la
raíz de las remolachas es una sustancia compleja ya que no se conocen todos sus
componentes por completo. Para el experimento realizado se investigó
específicamente a los resultados obtenidos por las betacianina roja; la solución
agregada como primer paso corresponde a una solución básica en este caso el
Hidróxido de sodio notándose un viraje de color marrón claro en los primeros 2 mL
agregados al extracto dando como resultado un valor de pH en la escala de 11
determinado por medio del papel tornasol; se continuó agregando 2 mL a la
solución hasta que se tornó de color marrón oscuro con un valor de pH 14
clasificándola así como una solución completamente básica. A la solución básica
obtenida se procedió a agregarle el compuesto ácido en este caso el utilizado fue
el Ácido Clorhídrico el viraje se produjo en color rojizo nuevamente, al agregar 3
mL del compuesto acido resultando un valor de pH de 6 proporcionado por el
papel tornasol; se continuó agregando 2 mL más de Ácido Clorhídrico a la solución
y el viraje se tornó en color naranja suave y el valor de pH obtenido por el papel
tornasol fue de 4 clasificándose como una sustancia acida. Entonces se concluyó
que la betacianina es un claro indicador natural de ácidos y bases produciéndose
los virajes entre 0 – 5 color naranja (ácida) entre 6 – 9 color rojizo (Neutra) y de 10
-14 color marrón (Básica).
CONCLUSIONES
Con base a los resultados obtenidos se puede comprender el concepto de un
ácido, una base y la escala de medición del pH en diferentes compuestos y
sustancias caseras. En el caso del papel tornasol se concluye que los datos
obtenidos pueden llegar a ser inciertos debido a que la escala de medición está
asociada a una evaluación visual por lo cual dependerá de los criterios visuales
aplicados por el experimentador. En contraste los indicadores sintéticos como el
azul de bromotimol y la fenolftaleína se puede decir que en general presentaron
cambios pronunciados en la coloración en sus puntos de viraje obteniendo
resultados cualitativos con un buen grado de aceptación.
Se realizó un análisis comparativo a los dos indicadores sintéticos; concluyéndose
que el indicador más efectivo es el azul de bromotimol, debido a que presenta 3
coloraciones en sus diferentes virajes, y para el caso de la fenolftaleína
únicamente presenta dos coloraciones lo cual representa un mayor grado de
incerteza al momento de clasificar una sustancia que por lo general para poder
producirse un viraje deberán contener un pH arriba de 8.5 en la escala. 
Los indicadores naturales como la betacianina representan una alternativa efectiva
en comparación con los indicadores sintéticos desde el punto de vista económico
y ambiental o contaminación. Se concluye en base a el experimento realizado que
es un buen indicador proporcionando 3 coloraciones en sus virajes y por lo tanto
se le clasifica como un indicador efectivo.
La determinación del pH es uno de los procedimientos analíticos más
importantes y más usados en ciencias tales como química, bioquímica y la
química de suelos. El pH determina muchas características notables de la
estructura y actividad de las biomacromoléculas y, por tanto, del comportamiento
de células y organismos. El pH influye en el suelo o sustrato, así como en la
solución nutritiva disponibles para las plantas o cultivos en varios aspectos, el más
significativo es la disponibilidad de nutrientes y su solubilidad depende en gran
medida de este valor resultando en un correcto intercambio de nutrientes o en
contraste la restricción a los mismos.