Comment préparer l’indicateur de pH au vert de bromcrésol

Le vert de bromocrésol, aussi appelé 3′,3′′,5′,5′′-Tétrabromo-m-crésolsulfonphtaléine, est un indicateur de pH fréquemment utilisé aussi bien dans les laboratoires de chimie analytique que de biologie. . En laboratoire de chimie, il est utilisé comme indicateur dans les titrages acide/base, tandis qu’en laboratoire de biologie, il est utilisé pour démontrer l’activité de certaines enzymes.

C’est l’un des nombreux indicateurs de pH d’importance pratique et souvent utilisé. Pour cette raison, il est important de savoir comment préparer correctement cette solution afin que, lorsqu’elle est utilisée, elle présente des changements de couleur d’intensité constante et, en plus, dans la plage de pH appropriée pour ses multiples applications.

Qu’est-ce qu’un indicateur de pH ?

Les indicateurs de pH sont des solutions d’acides ou de bases faibles qui ont des couleurs intenses très différentes en milieu acide et en milieu alcalin. C’est-à-dire qu’il s’agit de substances dont les acides ou bases conjugués ont une couleur nettement différente en solution de la base ou de l’acide d’origine respectif, ils servent donc à indiquer, visuellement, la plage de pH d’une solution.

intervalle de changement de couleur

La couleur que chaque indicateur présente dans une solution est déterminée par la proportion de molécules indicatrices qui sont ionisées par rapport à celles qui ne le sont pas. Autrement dit, il est déterminé par le degré d’ionisation. Ceci, à son tour, est régi par l’équilibre acido-basique de chaque indicateur et par sa constante d’acidité ou de bactérie, comme indiqué ci-dessous :

La constante d’équilibre pour cette réaction (K _a ) détermine les concentrations de toutes les espèces à l’équilibre comme suit :

• Lorsque le pH de la solution est égal au pKa de l’indicateur (pKa est le logarithme négatif de la constante d’acidité, K a ₎ , alors les deux espèces, l’acide et sa base conjuguée, sont à la même concentration.
• Si le pH est inférieur, la couleur de l’indicateur protoné prédominera.
• Si le pH est supérieur au pKa, la couleur de l’indicateur ionisé prédominera.

Pour cette raison, le pKa est le facteur déterminant pour la sélection d’un indicateur de pH pour chaque application.

Vert de bromocrésol comme indicateur de pH

Dans le cas du vert de bromocrésol, son pKa a une valeur de 4,7, donc le changement de couleur d’un milieu acide à un milieu basique se situe dans une plage de valeurs de pH qui va de 4,4 à 5,0. Cet indicateur présente une couleur bleue intense lorsqu’il est ionisé, c’est-à-dire en milieu basique . En revanche, lorsqu’il est totalement protoné, c’est-à-dire en milieu acide , il présente une coloration jaune .

Structure du vert de bromocrésol

Le vert de bromocrésol a la formule moléculaire C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S avec une masse molaire de 698,01 g/mol. Sa structure moléculaire est présentée ci-dessous :

Comme vous pouvez le voir, c’est un composé organique avec deux groupes phénol qui peuvent s’ioniser, agissant ainsi comme un acide. Ce composé peut être synthétisé par bromation du violet de crésol qui a fondamentalement la même structure mais sans les 4 atomes de brome. Cependant, il est courant de préparer l’indicateur à partir de l’acide libre déjà synthétisé, qui est un solide cristallin brun clair. De plus, la solution peut être préparée à partir du sel de sodium qui est plus facile à dissoudre dans l’eau. C’est aussi un solide cristallin, mais avec une couleur vert foncé due à la présence de la base conjuguée.

Utilisations de l’indicateur de pH du vert de bromocrésol

• Il est utilisé comme indicateur acido-basique pour les titrages acides et basiques forts.
• Il est utilisé comme indicateur acide-base pour les titrages d’acide faible.
• Il est utilisé comme indicateur de pH dans différentes cultures bactériennes pour mettre en évidence les processus de fermentation qui acidifient le milieu.

Préparation de la solution d’indicateur de vert de bromocrésol

Maintenant que nous savons de quoi il s’agit et à quoi il sert, nous allons voir comment préparer la solution d’indicateur de pH au vert de bromocrésol.

Deux procédures différentes pour sa préparation sont présentées ci-dessous, l’une à partir de l’acide et l’autre à partir du sel de sodium. Cependant, dans les deux cas, le résultat sera le même : 100 ml d’une solution à 0,05 %.

Préparation de l’indicateur à partir de vert de bromocrésol pur

Pour cette préparation vous aurez besoin des réactifs suivants :

• Vert de bromocrésol (solide cristallin brun clair).
• Solution d’hydroxyde de sodium (NaOH) 0,1 M.
• Éthanol à 95 % V/V.
• Eau déminéralisée.

Vous aurez également besoin du matériel et des instruments de laboratoire suivants :

• Balance analytique.
• Pipette graduée de 1 ml
• Pipette graduée de 20 mL
• Fiole jaugée de 100 mL

Procédure

1. 50 mg (0,0500 g) de vert de bromocrésol solide sont pesés sur une balance analytique et transférés dans la fiole jaugée de 100 mL.
2. À l’aide d’une pipette graduée de 1,0 mL, transférer 0,72 mL de solution d’hydroxyde de sodium 0,10 M dans le ballon contenant le vert de bromocrésol et agiter pour mélanger et permettre la réaction de neutralisation. Un changement de couleur net du brun clair au vert foncé profond doit être observé.
3. A l’aide de la pipette de 20 mL, 20 mL d’éthanol à 95 % sont transférés dans le flacon contenant le mélange et agités jusqu’à dissolution complète.
4. De l’eau est ajoutée dans le ballon jusqu’à la marque de volume de 100 ml.
5. Enfin, il est couvert et secoué pour homogénéiser la solution.

Préparation de l’indicateur à partir du sel de sodium du vert de bromocrésol

Si le sel de sodium est utilisé à la place du vert de bromocrésol, l’étape de neutralisation à la soude n’est pas nécessaire puisque le sel est déjà soluble dans l’eau.

Dans ce cas, vous n’aurez besoin que de :

• Sel de sodium du vert de bromocrésol (solide cristallin vert foncé).
• Éthanol à 95 % V/V.
• Eau déminéralisée.

Vous aurez besoin du même matériel et des mêmes instruments de laboratoire, à l’exception de la pipette graduée de 1,0 ml.

Procédure

1. 51,6 mg (0,0516 g) du sel de sodium du vert de bromocrésol sont pesés sur une balance analytique et transférés dans la fiole jaugée de 100 mL.
2. À l’aide de la pipette de 20 ml, transférer 20 ml d’éthanol à 95 % dans le flacon et agiter jusqu’à ce que le sel soit complètement dissous. Une solution vert foncé doit être obtenue.
3. De l’eau est ajoutée dans le ballon jusqu’à la marque de volume de 100 ml.
4. Enfin, il est couvert et secoué pour homogénéiser la solution.

test de sensibilité

Il est important d’effectuer un test préliminaire de l’indicateur pour s’assurer qu’il se colore dans la plage de pH appropriée et que les couleurs sont suffisamment intenses pour être détectées à l’œil nu. Pour cela, le test suivant est effectué :

1. Ajouter 0,2 ml (environ 4 gouttes) d’indicateur vert de bromocrésol à 100 ml d’eau déminéralisée dégazée dans un bécher. Le résultat devrait être une solution de couleur bleue.
2. La couleur doit virer au jaune avec l’ajout de pas plus de 0,2 ml (4 gouttes) d’acide chlorhydrique 0,02 M, car cela produit une solution avec un pH de 4,40).

Les références

Fiche de données de sécurité du vert de bromocrésol (nd). Extrait de https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en

Sel de sodium vert de bromocrésol – Spécifications du produit (nd). Extrait de https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (nd). Préparation des solutions indicatrices. Extrait de https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

Titrages acide-base. (2020, 30 octobre). Extrait le 10 juillet 2021 de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1916