Indicadores caseros de ph

Transcripción

1 Indicadores caseros de ph Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base obteniendo como productos una sal y agua. ácido + + base - sal + agua Existen varios conceptos que proporcionan definiciones alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones, y su aplicación en problemas en disolución relacionados con ellas. La definición de Arrhenius se puede resumir como: "los ácidos forman iones hidrógeno (protones) en solución acuosa, mientras que las bases forman iones hidróxido": Ácido HA H + (ion hidrógeno o protón) + A - Base BOH B + + OH - (hidróxido) En la definición de Brönsted-Lowry, un "ácido es un compuesto que puede donar un protón, y una base es un compuesto que puede recibir un protón". Así que una reacción ácido-base es la eliminación de un ion hidrógeno del ácido y su adición a la base: Ácido Cede un protón (H + ) a la base HA H + + A - Base Acepta un protón (H + ) del ácido B + H + BH + Lewis por su parte, define base al compuesto que puede donar un par electrónico, y ácido como un compuesto que puede recibir dicho par electrónico B: + H BH Los ácidos y las bases son un grupo de sustancias que tiene un conjunto de propiedades semejantes. En casa podemos encontrar ácidos como el limón (ácido cítrico), vinagre (ácido acético), yogur (ácido láctico) y bases como el amoniaco, el bicarbonato de sodio y la lejía. Con respecto a sus características, los ácidos y las bases presentan las siguientes: Tabla #1. Características generales de ácidos y bases Característica Ácidos Bases Sabor Agrio, ácido Amargo Sensación a la piel Punzante o picante Jabonosa Cambio de color ante colorantes vegetales Rojo Azul Corrosivos Corrosivos Reactividad Neutralización Disuelven sustancias Atacan a los metales desprendiendo hidrógeno molecular En disolución, conducen la corriente eléctrica Pierden sus propiedades al reaccionar con bases Disuelven grasas. Al tratar grasas animales con alcális, se obtiene el jabón. Precipitan sustancias disueltas por ácidos. En disolución, conducen la corriente eléctrica Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos

2 Como podemos ver, las propiedades características de un ácido se pueden contrarrestar añadiéndole una base, y viceversa. Por ejemplo, el ácido clorhídrico interviene en la digestión (los jugos gástricos). Cuando se produce en exceso, sentimos acidez en el estómago que se contrarresta tomando un antiácido como el bicarbonato de sodio (una base), es decir, haciendo una neutralización. Si se quiere medir matemáticamente la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa o se quiere hacer de manera experimental, lo que se hace es determinar el ph (potencial de hidrógeno). El ph indica la concentración de iones hidrógeno [H + ] presentes en determinadas sustancias. Se define como el logaritmo negativo en base 10 de la concentración molar de los iones hidrógeno. Esto es: ph = - log [H + ] Por su parte, El poh indica la concentración molar de iones hidroxilo [OH - ] presentes en determinadas sustancias: poh = - log [OH - ] ph + poh = 14 El ph típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con ph menores a 7 y alcalinas las que tienen ph mayores a 7. El ph = 7 indica la neutralidad de la disolución. 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. Experimentalmente, podemos determinar el ph de una solución utilizando un instrumento de medición como el phmetro o con el uso de indicadores ácido-base. Un indicador es una sustancia orgánica que tiene la particularidad de adquirir un color diferente según entre en contacto con un ácido o con una base. Con algunos indicadores caseros que prepararemos y probaremos a continuación se puede determinar el carácter ácido o básico de muchas sustancias y realizar algunas experiencias curiosas y sencillas, relacionadas con las reacciones ácido-base. Advertencia: se requiere la supervisión de un adulto para: cocinar y cortar el repollo morado, manejar el amoniaco, el limpiador de cañerías (ya que contiene hidróxido de sodio que es un corrosivo muy fuerte) al igual que el limpiador de cerámicas (contiene ácido clorhídrico, el cual puede quemar la piel). SE RECOMIENDA EL USO DE GUANTES Y LENTES DE SEGURIDAD. Experiencia N 1. La curcuma, el té negro y el repollo morado, indicadores naturales 1a) Indicador casero de curcuma: El principio activo de la cúrcuma es el polifenol curcumina (de nombre IUPAC (1E, 6E)-1,7-bis (4-hidroxi- 3-metoxifenil)-1,6-heptadieno-3,5-diona (responsable de su color amarillo) y es extraído de las raíces y los tallos de la cúrcuma. La cúrcuma es el extracto crudo, mientras que la curcumina es el compuesto purificado. Esta sustancia da el color amarillo característico al polvo de curry y es utilizado teñir la salsa de mostaza. Este indicador es amarillo intenso a ph< 9, y por encima de 9 toma un color rojo intenso. Figura #1. Viraje de color de la curcumina a ph mayor o menor que 9

3 Figura #2. Raíces de cúrcuma, a partir de estas se extrae la curcumina Figura #3. Curcumina en medio ácido y en medio básico Curcumina en medio ácido Curcumina en medio básico Materiales necesarios: polvo de curcuma o curry, alcohol, vinagre, amoniaco o algún limpiador a base de amoniaco, zumo de limón, destapa cañerías (contiene hidróxido de sodio), 9 vasos o recipiente de vidrio medianos, un gotero, algodón. Para la elaborar el indicador de curcumina deberán colocar un poco de cúrcuma o curry en polvo en un vaso de vidrio y luego colocarle alcohol hasta que la solución tome un color amarillo intenso. Dejen que se asiente el sólido o fíltrenlo con un algodón y recójanlo en otro envase. El indicador está listo. Enumeren 7 vasos y agrégueles: un poco de agua, en otro un poco de vinagre, en otro un poco de amoniaco o algún limpiador a base amoniaco, en otro un poco de destapa cañerías, en otro un poco de limón y en el último bicarbonato de sodio en agua. Con un gotero viertan unas gotas del indicador en cada una de los envases que contienen las sustancias a las cuales les van a estimar el ph. Completen la siguiente tabla. Color inicial del extracto de curcumina: Tabla #2. Valor estimado de ph de diferentes sustancias según su cambio de color utilizando curcumina como indicador. Recipiente N Sustancia Agua Vinagre Amoniaco Cerveza Destapa cañerías Zumo de limón Bicarbonato de sodio en agua 7 Color de la sustancia sin indicador Color de la sustancia con el indicador ph estimado según la escala de la Figura N 6 Carácter ácido o básico Por último, añadimos la disolución con bicarbonato de sodio al vaso que contiene vinagre: a) Qué ocurre?, Cuál es el ph estimado ahora según el cambio de color? b) Sabiendo las características de ph de cada solución: por qué ocurrió ese cambio de color? Cómo se llama ese tipo de reacción? Responde: Cuáles de las soluciones son ácidas y cuáles básicas? Por qué?

4 1b) Indicador casero de té negro: La teaflavina, es un polifenol antioxidante contenido en el té negro de nombre IUPAC: 3,4,5-Trihidroxi-1,8-bis[(2R,3R)- 3,5,7-trihidroxi-2-benzodihidropirano]-6-benzo[7]anulenona. Es uno de los componentes que le da el color rojizo a la infusión de té negro, en medio básico la solución se oscurece y en medio básico la solución se aclara. Figura #4. Teaflavina Materiales necesarios: té negro en bolsitas o en hojas, zumo de limón, bicarbonato de sodio, vinagre y amoniaco, 5 recipientes de vidrio. En primer lugar hiervan agua con el té negro, dejen enfriar y repártanlo en 5 recipientes de vidrio enumerados (si usan té en hojas deben filtrarlo). A cada vaso le agregamos respectivamente: vinagre, amoniaco, cerveza, destapa cañerías y zumo de limón, limpiador de cerámicas (contiene ácido clorhídrico). Completen la siguiente tabla. Qué puedes concluir a cerca del uso del té negro como indicador? Color inicial del té en los recipientes: Tabla #3. Valor estimado de ph de diferentes sustancias según su cambio de color utilizando Teaflavina como indicador. Recipiente N Sustancia Color del té con la sustancia 1 Vinagre 2 Amoniaco 3 Cerveza 4 Destapa cañerías 5 Zumo de limón 6 Limpiador de cerámicas ph estimado según la escala de la Figura N 6 Carácter ácido o básico Por último, añadimos la disolución con destapa cañerías al vaso que contiene limpiador de cerámicas: a) Qué ocurre?, Cuál es el ph estimado ahora según el cambio de color? b) Sabiendo las características de ph de cada solución: por qué ocurrió ese cambio de color? Cómo se llama ese tipo de reacción?

5 1c) Indicador casero de repollo morado: el repollo morado contiene antocianina, la cual constituye un grupo de pigmentos hidrosolubles (son solubles en agua, en ácido acético y en alcohol, pero no en aceites) y son los responsables de la coloración roja, azul o violeta de muchas flores, frutas, y hortalizas. Las antocianas también se usan como colorantes en la industria alimentaria y farmacéutica. Se obtienen de las fresas, cerezas, ciruelas, repollo morado, cebolla morada, berenjenas, uvas y es uno de los indicadores más utilizados. Al estar en contacto con un medio básico, las antocianinas se tornan de color azul y en medio ácido se tornan de color rojo. Sin embargo, la antocianina obtenida a partir del repollo morado es uno de los extractos vegetales con más cambios de color, por lo que esta experiencia es muy variada y colorida. En la Figura 6, podemos ver los diferentes cambios de color que adquiere el indicador de repollo morado a diferentes ph. Figura #5. Cianina en medio ácido y en medio básico Figura #6. Cambio de color del extracto de repollo morado a diferentes ph. Materiales necesarios: Olla, cocina, cuchillo, filtro para colar café o una tela fina, un repollo morado, zumo de limón, vinagre, refresco de naranja, cerveza, limpiador de cerámicas, amoniaco, hipoclorito de sodio (comúnmente conocido como cloro para lavar), bicarbonato sódico, destapa cañerías, mortero, alcohol, 10 vasos o recipientes de vidrio transparentes (necesariamente no deben ser todos iguales) A) Extracción de la Antocianina: Guardar un poco del extracto ya que lo necesitarás para realizar la experiencia N 2 Procedimiento 1: Para extraer la antocianina, corten finamente un par de hojas de repollo morado e introdúzcalas en una olla. Agréguenles suficiente agua, manténgalas en ebullición durante unos 10 minutos y posteriormente retírenlas del fuego y dejen enfriar. A continuación filtren el líquido de las hojas usando un filtro de colar café o una tela fina. El líquido que se ha obtenido es el indicador de ph, que tendrá un intenso color violeta. El extracto obtenido mediante este procedimiento es algo turbio debido a que el agua ha extraído del repollo morado otras sustancias además de las antocianinas. Aunque el procedimiento en el que se hierve el repollo con agua tiene la ventaja de que se puede cocer una repollo entero, la extracción con alcohol es más limpia. Procedimiento 2: Si quieren utilizar alcohol, machaquen con un mortero las hojas de repollo morado finamente troceados con unos 100 ml de alcohol etílico (es el alcohol permitido para ingerir). Luego filtren el extracto con la tela fina o colador de café. De esta forma el extracto que se obtiene no tiene turbidez. El líquido filtrado es el indicador, listo para ser utilizado.

6 B) Experimentemos: Enumeren los 10 recipientes de vidrio y agréguenles un poco del extracto de repollo morado. (Recuerda dejar un poco de extracto para realizar la experiencia N 2) Luego, A 9 de estos recipientes agreguen una cuchara de: zumo de limón, vinagre, refresco de naranja, cerveza, limpiador de cerámicas, amoniaco, hipoclorito de sodio, bicarbonato de sodio en agua y destapa cañerías. Completen la tabla #2. Color inicial del extracto en los recipientes: Tabla #4. Valor estimado de ph de diferentes sustancias según el cambio de color en el extracto de repollo morado. Recipiente N Sustancia Nuevo Color ph estimado según la escala de la Figura N 6 1 Zumo de Limón 2 Vinagre 3 Refresco de naranja 4 Cerveza 5 Limpiador de cerámicas 6 Amoniaco 7 Hipoclorito de sodio 8 Bicarbonato de sodio en agua 9 Destapa cañerías 10 Extracto de repollo morado solo Carácter ácido o básico Por último, añadimos la disolución con bicarbonato de sodio al vaso que contiene limón: c) Qué ocurre?, Cuál es el ph estimado ahora según el cambio de color? d) Sabiendo las características de ph de cada solución: por qué ocurrió ese cambio de color? Cómo se llama ese tipo de reacción? Según las tres experiencias realizadas utilizando indicadores caseros de ph: a qué conclusiones pueden llegar? Experiencia N 2. Acidez del aire expulsado por los pulmones Materiales necesarios: extracto obtenido del amoniaco, pitillo, agua. repollo morado (de la experiencia 1c), 2 vasos grandes de vidrio, Con esta experiencia demostraremos que el aire que expulsamos por los pulmones tiene un cierto carácter ácido. Lo realizaremos utilizando el extracto obtenido del repollo morado, añadiéndole un poco de amoniaco y después soplando con una pajita, veremos que la disolución se volverá azul. a) Primero, añadan unos 50 ml de agua en un vaso grande de vidrio y después deben añadir extracto hasta que se note un color suficientemente morado. A continuación, añádanle unas gotas de amoníaco a esa disolución hasta que adquiera un color verdoso. La mitad de esa solución trasvásenla a otro vaso grande de vidrio, esta última se utilizará como como patrón para observar luego el cambio de color que se ha producido. b) Depositen un pitillo en cualquiera de los dos vasos y seguidamente soplen durante un minuto a través de ese pitillo. Al cabo del tiempo transcurrido observaremos un cambio de color de verde a azul.

7 Investiga, responde y discute con tu profesora de química: 1) En el apartado a) cuál es el carácter de la solución si su color es verde? Por qué? 2) Por qué la solución se vuelve de verde a azul? 3) Qué significa ese cambio de color de verde a azul? Por qué? Fuentes: file:///c:/users/yira/desktop/forestal/laboratorio/practica%20estequiometria/indicador%20de%20ph%20universal%20 -%20QUIMICA%20RECREATIVA.htm