Como funcionam as substâncias indicadoras ácido-base?

Passo 1

Beleza, vamos lá. O enunciado pergunta “Como funcionam as substâncias indicadoras ácido-base?”. Isso faz parte da Química de Equilíbrios Ácido-Base. Para resolver a gente vai precisar entender:
  • O que é um indicador ácido-base (uma substância que muda de cor conforme o pH)
  • Noções de equilíbrio químico (o conceito de reação reversível)
  • Como o pH e o se relacionam (fórmula de Henderson-Hasselbalch)

Passo 2

Primeiro, o que é um indicador ácido-base?
É basicamente um ácido fraco (ou uma base fraca) que, em sua forma protonada e em sua forma desprotonada, tem cores diferentes. A gente costuma chamar a forma protonada de e a desprotonada de .

Passo 3

Esse indicador sofre um equilíbrio do tipo:
HIn ;<=ftharpoons; H^+ ;+; In^-
  • Se tiver muito (meio ácido), o equilíbrio é empurrado pra esquerda, predominando (cor 1).
  • Se tiver pouco (meio básico), o equilíbrio vai pra direita, predominando (cor 2).

Passo 4

A teoria por trás disso é o Princípio de Le Chatelier: quando você muda a concentração de Ka = [H^+],[In^-][HIn] , o equilíbrio se ajusta. Para ligar isso ao pH usamos a constante de acidez pH = pKa + log[In^-][HIn] :
Tomando logaritmo e reorganizando, chega-se à equação de Henderson-Hasselbalch:

Passo 5

Daí vem a “faixa de viragem” do indicador. Quando , o logaritmo vale 0 e pH = . Na prática, a cor começa a mudar alguns décimos de pH antes e depois desse valor. Normalmente a faixa é .

Passo 6

Exemplos práticos:
  • Fenolftaleína: . Em pH < ~8,2 é incolor (forma HIn); em pH > ~10,0 fica rosa (forma In⁻).
  • Azul da timol: muda de amarelo (acidez) para azul (básico) em torno de .

Resposta

As substâncias indicadoras ácido-base são ácidos ou bases fracas cujas formas protonada e desprotonada têm cores diferentes. A cor observada depende da posição do equilíbrio
HIn ;<=ftharpoons; H^+ ;+; In^-
e, via equação de Henderson-Hasselbalch ( ), elas mudam de cor na faixa aproximada de .

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