Explique por que o indicador vermelho de cresol muda de cor quando o pH é reduzido de 10 para 6. Que cores serão observadas em \mathrm{pH} 10,8 \mathrm{e} 6 ? Por que a transição de cor requer cerca de 2 unidades de pH para se completar?
OOOH

Passo 1

O enunciado pede para entender o comportamento do indicador ácido-base conhecido como vermelho de cresol quando o pH varia de 10 para 6. O conteúdo necessário envolve a reação de ionização do indicador e a aplicação da equação de Henderson–Hasselbalch para prever qual forma (protonada ou desprotonada) predomina em cada pH e, portanto, qual cor aparece.

Passo 2

O vermelho de cresol atua segundo o equilíbrio
\mathrm{HIn} \rightleftharpoons \mathrm{H}^+ + \mathrm{In}^-
em que
\mathrm{HIn} é a forma protonada (cor amarela).
\mathrm{In}^- é a forma desprotonada (cor vermelha).

Passo 3

Para quantificar a proporção entre as duas formas usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_{\mathrm{a}} + \log\!\biggl(\frac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]}\biggr).
Em torno de \mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{a}} ambos estão em proporções comparáveis, gerando mistura de cores.

Passo 4

Sabendo que o vermelho de cresol tem \mathrm{p}K_{\mathrm{a}}\approx7,5 a 8,0, avaliamos cada pH:
– Em \mathrm{pH}=10:
\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{a}}\approx +2 \quad\Longrightarrow\quad \frac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]}=10^2=100
Predomina \mathrm{In}^-. Cor observada: vermelho.
– Em \mathrm{pH}=8:
\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{a}}\approx 0 \quad\Longrightarrow\quad \frac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]}\approx1
Mistura quase equimolar de \mathrm{HIn} (amarelo) e \mathrm{In}^- (vermelho). Cor observada: laranja.
– Em \mathrm{pH}=6:
\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{a}}\approx -2 \quad\Longrightarrow\quad \frac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]}=10^{-2}=0{,}01
Predomina \mathrm{HIn}. Cor observada: amarelo.

Passo 5

A transição de cor acontece num intervalo de cerca de 2 unidades de pH porque a percepção de mudança de cor requer que a razão \tfrac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]} varie de cerca de 0,1 (só amarelo aparente) até 10 (só vermelho aparente). Pela equação
\log\!\bigl(\tfrac{[\mathrm{In}^-]}{[\mathrm{HIn}]}\bigr)=\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{a}},
isso significa variar \mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{a}} de -1 a +1, ou seja, 2 unidades de pH.

Resposta

Em \mathrm{pH}=10 o indicador aparece vermelho;
em \mathrm{pH}=8 aparece laranja;
em \mathrm{pH}=6 aparece amarelo.

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