1. Explique o princípio de funcionamento dos indicadores utilizados nos experimentos de volumetria de neutralização e de complexação. Por que ocorre a mudança de cor?

Passo 1

O enunciado pede para explicar como funcionam os indicadores em titulometria de neutralização (acidobásica) e em titulometria de complexação, e por que eles mudam de cor. O conteúdo envolve química de equilíbrios: no caso acidobásico, o equilíbrio de protólise de um indicador; no caso complexométrico, o equilíbrio de formação e ruptura de complexo metálico com o indicador.

Passo 2

Um indicador acidobásico é uma substância fraca que existe em duas formas com cores diferentes: a forma protonada ( \mathrm{HIn}) e a forma desprotonada ( \mathrm{In^-}). O equilíbrio químico é
\mathrm{HIn} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{In^-}.
Cada forma apresenta uma cor distinta, por exemplo vermelho para \mathrm{HIn} e amarelo para \mathrm{In^-}. À medida que o pH da solução muda durante a titulação, o equilíbrio se desloca, alterando a proporção entre \mathrm{HIn} e \mathrm{In^-}, até que a cor visível mude perto do ponto de equivalência.
A mudança brusca de pH no ponto de equivalência faz com que a razão
\frac{[\mathrm{In^-}]}{[\mathrm{HIn}]}
cruze o intervalo de sensibilidade do indicador. Como o olho humano percebe mudança de cor quando a fração de uma das formas excede cerca de 10 %, ocorre a viragem de cor exatamente quando o pH atinge o valor de viragem do indicador escolhido.

Passo 3

Um indicador complexométrico funciona de modo análogo, mas envolvendo metal. Ele forma um complexo colorido com o íon metálico da amostra, por exemplo
\mathrm{M^{2+}} + \mathrm{In}^- \rightleftharpoons \mathrm{MIn}^{0},
onde \mathrm{In}^- é o indicador livre (cor A) e \mathrm{MIn}^{0} é o complexo (cor B). Durante a titulação com \mathrm{EDTA}, o ligante quelante retira o metal do indicador, liberando \mathrm{In}^-. No ponto de equivalência todo o metal está complexo com EDTA, então o indicador livre predomina e muda de cor.

Passo 4

Em ambos os casos a mudança de cor ocorre porque o sistema químico sofre deslocamento de equilíbrio (protólise ou complexação) quando se atinge a condição de equivalência, alterando drasticamente as frações relativas das espécies coloridas do indicador.

Resposta

Em titulometria de neutralização, o indicador é um ácido ou base fraco cujo equilíbrio de protólise
\mathrm{HIn} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{In^-}
produz duas espécies de cores distintas; ao mudar o pH no ponto de equivalência, altera-se a razão [\mathrm{In^-}]/[\mathrm{HIn}] e ocorre a viragem de cor. Em titulometria de complexação, o indicador forma um complexo colorido com o metal da amostra, e na adição de \mathrm{EDTA} esse metal é removido do indicador, liberando-o em sua forma livre (cor diferente). A ruptura do complexo indicador-metal no ponto de equivalência desloca o equilíbrio e provoca a mudança de cor.

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