¿Qué son los Indicadores de PH?
Los indicadores de pH son compuestos orgánicos que experimentan un cambio de color en respuesta a las variaciones del pH. También se conocen como indicadores ácido-base o indicadores neutralizantes. El punto de pH en el cual ocurre la reacción que altera la estructura del indicador varía según el compuesto, por lo que es crucial seleccionar un indicador que abarque el rango de pH a medir. Un ejemplo de esto es la fenolftaleína, que se torna de color en soluciones básicas.
Estos indicadores de pH se utilizan en investigaciones y desarrollos en la industria manufacturera, así como en entornos de producción, además de emplearse para medir el pH de cultivos y suelos. Asimismo, los indicadores de pH se utilizan desde hace tiempo en la educación escolar, en particular en clases de ciencias, debido a su marcado cambio de color y facilidad de uso.
Usos de los Indicadores de PH
Los indicadores de PH se utilizan mucho, sobre todo en aplicaciones analíticas, ya que permiten controlar fácilmente el pH de las soluciones de muestra. Por ejemplo, suelen utilizarse en la industria manufacturera para comprobar el punto de neutralización o el pH de las aguas residuales. En concreto, el intervalo de pH de las aguas residuales vertidas por las fábricas a la red de alcantarillado está fijado por el gobierno, por lo que el control del pH de las aguas residuales es esencial.
Otras aplicaciones son el control del pH del suelo y de los alimentos en la agricultura. En particular, la medición del pH es extremadamente importante para el crecimiento estable de los cultivos, ya que el pH del suelo tiene un impacto significativo en cómo crecen los cultivos y el pH óptimo varía de un cultivo a otro y el pH original del suelo varía de una región a otra.
Principio de los Indicadores de PH
El color de los indicadores de PH cambia porque la estructura química del indicador cambia con los cambios de pH. Los cambios en el anillo aromático y la posición del doble enlace modifican el estado energético de la molécula (energías HOMO y LUMO), lo que a su vez modifica la longitud de onda de la luz absorbida.
1. Solución de BTB
La solución de BTB (azul de bromotimol) se utiliza como indicadores de PH para distinguir entre ácido y base, ya que su color varía mucho entre soluciones ácidas, neutras y básicas. En sentido estricto, el BTB es ácido, por lo que la estructura química de los productos comerciales es la sal sódica.
Cuando el pH de una solución de BTB es inferior a 6,0, casi todo el BTB forma una sal con el sodio, pero cuando el pH es superior a 7,6, el protón del grupo hidroxi del BTB también se desorbe para formar un anión divalente. Este cambio estructural provoca un cambio de color: amarillo a pH inferior a 6,0, azul a pH superior a 7,6 y verde a pH intermedio, superponiendo los colores de los dos compuestos.
2. Fenolftaleína
Las soluciones de fenolftaleína son indicadores de PH para identificar soluciones básicas. Se utiliza a menudo en experimentos científicos en las escuelas debido a su coloración púrpura fácilmente reconocible.
La fenolftaleína es una sustancia sólida blanca, soluble en etanol y agua. Las soluciones de fenolftaleína en medios neutros o ácidos son transparentes, pero cuando el pH supera 9, se produce la escisión de la fracción de éter y su transformación en un anión y la solución se vuelve púrpura. Por otro lado, por encima de pH 10, la fenolftaleína sufre más cambios estructurales y, por encima de pH 13, la solución púrpura vuelve a ser transparente incolora.
Más Información sobre Indicadores de PH
1. Uso de Indicadores de PH en la Industria Manufacturera
El pH de las aguas residuales que las empresas pueden verter a la red de alcantarillado lo fija cada municipio y debe ser básicamente neutro. En los casos en los que la cantidad de agua residual utilizada es pequeña, como en laboratorios o en investigación y desarrollo, se utiliza una base débil como el bicarbonato sódico como agente neutralizante y se añade a las aguas residuales un indicador de PH, que cambia de color en torno al neutro, para comprobar su pH.
Sin embargo, como la neutralización con bicarbonato sódico produce gas carbónico, en algunos casos no puede utilizarse en centros de producción a gran escala. En tales casos, la neutralización puede realizarse utilizando una base o un ácido como el ácido clorhídrico o el hidróxido de sodio, que no genera gas.
Como el indicador no puede añadirse directamente a las aguas residuales en el lugar de producción, se toman muestras de las aguas residuales después del tratamiento y se añade el indicador para comprobar el pH.
2. Uso de Indicadores de PH en Agricultura
En la agricultura, el pH del suelo se controla porque tiene un impacto significativo en los cultivos. Además, la confirmación del pH suele ser necesaria para una amplia gama de productos alimentarios, no sólo para los cultivos.
Por ejemplo, en alimentos que se disuelven en agua, como las sopas deshidratadas, se puede añadir un indicador de PH al alimento disuelto en agua para realizar un análisis sencillo. Para los alimentos sólidos, como la carne y el pescado, se utiliza un dispositivo de medición del pH con electrodos en lugar de un indicador de PH.