Come preparare l’indicatore di pH verde bromcresolo

Il verde di bromocresolo, chiamato anche 3′,3′′,5′,5′′-Tetrabromo-m-cresolsulfonphthalein, è un indicatore di pH frequentemente utilizzato sia nei laboratori di chimica analitica che di biologia. . Nel laboratorio di chimica viene utilizzato come indicatore nelle titolazioni acido/base, mentre nel laboratorio di biologia viene utilizzato per dimostrare l’attività di alcuni enzimi.

Questo è uno dei numerosi indicatori di pH di importanza pratica e spesso in uso. Per questo motivo è importante sapere come preparare correttamente questa soluzione in modo che, quando utilizzata, presenti variazioni di colore di intensità costante e, inoltre, nell’intervallo di pH appropriato per le sue molteplici applicazioni.

Cos’è un indicatore di pH?

Gli indicatori di pH sono soluzioni di acidi o basi deboli che hanno colori intensi molto diversi in ambiente acido e in ambiente alcalino. Vale a dire, sono sostanze i cui acidi o basi coniugati hanno un colore in soluzione nettamente diverso dalla rispettiva base o acido originale, quindi servono ad indicare, visivamente, l’intervallo di pH di una soluzione.

intervallo di cambio colore

Il colore che ogni indicatore presenta in una soluzione è determinato dalla proporzione di molecole indicatrici che sono ionizzate rispetto a quelle che non lo sono. Cioè, è determinato dal grado di ionizzazione. Questo, a sua volta, è governato dall’equilibrio acido-base di ciascun indicatore e dalla sua costante di acidità o bacisità, come mostrato di seguito:

La costante di equilibrio per questa reazione (K _a ) determina le concentrazioni di tutte le specie all’equilibrio come segue:

• Quando il pH della soluzione è uguale al pKa dell’indicatore (pKa è il logaritmo negativo della costante di acidità, K a ₎ , allora entrambe le specie, l’acido e la sua base coniugata, sono alla stessa concentrazione.
• Se il pH è inferiore, predominerà il colore dell’indicatore protonato.
• Se il pH è maggiore del pKa, predominerà il colore dell’indicatore ionizzato.

Per questo motivo il pKa è il fattore determinante per la scelta di un indicatore di pH per ogni applicazione.

Verde bromocresolo come indicatore di pH

Nel caso del verde bromocresolo il suo pKa ha un valore di 4,7, quindi il viraggio di colore da un mezzo acido a uno basico è in un range di valori di pH che va da 4,4 a 5,0. Questo indicatore presenta un colore blu intenso quando è ionizzato, cioè in un mezzo basico . Quando invece è completamente protonato, cioè in ambiente acido , mostra un colore giallo .

Struttura del verde bromocresolo

Il verde di bromocresolo ha la formula molecolare C ₂₁ H ₁₄ Br ₄ O ₅ S con una massa molare di 698,01 g/mol. La sua struttura molecolare è presentata di seguito:

Come puoi vedere, è un composto organico con due gruppi fenolici che possono ionizzarsi, agendo quindi come un acido. Questo composto può essere sintetizzato dalla bromurazione del cresolo viola che ha fondamentalmente la stessa struttura ma senza i 4 atomi di bromo. Tuttavia, è comune preparare l’indicatore dall’acido libero già sintetizzato, che è un solido cristallino marrone chiaro. Inoltre, la soluzione può essere preparata dal sale sodico che è più facile da sciogliere in acqua. Anche questo è un solido cristallino, ma di colore verde scuro per la presenza della base coniugata.

Usi dell’indicatore di pH verde bromocresolo

• Viene utilizzato come indicatore acido-base per titolazioni di acidi e basi forti.
• Viene utilizzato come indicatore acido-base per titolazioni di acidi deboli.
• Viene utilizzato come indicatore di pH in diverse colture batteriche per evidenziare i processi fermentativi che acidificano il terreno.

Preparazione della soluzione di indicatore verde bromocresolo

Ora che sappiamo cos’è e a cosa serve, vedremo come preparare la soluzione di indicatore di pH verde bromocresolo.

Di seguito vengono presentate due diverse procedure per la sua preparazione, una dall’acido e l’altra dal sale sodico. Tuttavia, in entrambi i casi il risultato sarà lo stesso: 100 ml di una soluzione allo 0,05%.

Preparazione dell’indicatore da verde bromocresolo puro

Per questa preparazione avrai bisogno dei seguenti reagenti:

• Verde bromocresolo (solido cristallino marrone chiaro).
• Soluzione di idrossido di sodio (NaOH) 0,1 M.
• Etanolo 95% V/V.
• Acqua deionizzata.

Avrai anche bisogno dei seguenti materiali e strumenti di laboratorio:

• Bilancio analitico.
• Pipetta graduata da 1 ml
• Pipetta graduata da 20 ml
• Matraccio tarato da 100 ml

Procedura

1. 50 mg (0,0500 g) di verde di bromocresolo solido vengono pesati su una bilancia analitica e trasferiti nel matraccio tarato da 100 mL.
2. Utilizzando una pipetta graduata da 1,0 mL, trasferire 0,72 mL di soluzione di idrossido di sodio 0,10 M nel pallone contenente il verde bromocresolo e agitare per mescolare e consentire la reazione di neutralizzazione. Si dovrebbe osservare un netto cambiamento di colore dal marrone chiaro al verde scuro intenso.
3. Utilizzando la pipetta da 20 mL, 20 mL di etanolo al 95% vengono trasferiti nel pallone contenente la miscela e agitati fino a completa dissoluzione.
4. L’acqua viene aggiunta al pallone fino alla tacca del volume di 100 ml.
5. Infine si copre e si agita per omogeneizzare la soluzione.

Preparazione dell’indicatore dal sale sodico del verde di bromocresolo

Se si utilizza il sale sodico al posto del verde di bromocresolo, la fase di neutralizzazione con idrossido di sodio non è necessaria in quanto il sale è già solubile in acqua.

In questo caso, avrai solo bisogno di:

• Sale sodico verde bromocresolo (solido cristallino verde scuro).
• Etanolo 95% V/V.
• Acqua deionizzata.

Avrai bisogno degli stessi materiali e strumenti di laboratorio ad eccezione della pipetta graduata da 1,0 ml.

Procedura

1. 51,6 mg (0,0516 g) del sale sodico verde bromocresolo vengono pesati su una bilancia analitica e trasferiti nel matraccio tarato da 100 mL.
2. Utilizzando la pipetta da 20 mL, trasferire 20 mL di etanolo al 95% nel pallone e agitare fino a quando il sale non è completamente sciolto. Si dovrebbe ottenere una soluzione verde scuro.
3. L’acqua viene aggiunta al pallone fino alla tacca del volume di 100 ml.
4. Infine si copre e si agita per omogeneizzare la soluzione.

prova di sensibilità

È importante eseguire un test preliminare dell’indicatore per assicurarsi che viri nel corretto intervallo di pH e che i colori siano sufficientemente intensi da essere rilevati ad occhio nudo. Per questo, viene eseguito il seguente test:

1. Aggiungere 0,2 mL (circa 4 gocce) di indicatore verde bromocresolo a 100 mL di acqua deionizzata degassata in un bicchiere. Il risultato dovrebbe essere una soluzione di colore blu.
2. Il colore dovrebbe virare al giallo con l’aggiunta di non più di 0,2 ml (4 gocce) di acido cloridrico 0,02 M, in quanto ciò produce una soluzione con un pH di 4,40).

Riferimenti

Scheda dati di sicurezza verde bromocresolo (nd). Estratto da https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en

Sale sodico verde bromocresolo – Specifiche del prodotto (nd). Estratto da https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (nd). Preparazione di soluzioni indicatrici. Estratto da https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

Titolazioni acido-base. (2020, 30 ottobre). Estratto il 10 luglio 2021 da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1916