Quais os tipos de indicadores utilizados em titulações de neutralização e quais as faixas de pH em que apresentam mudança de cor.

Passo 1

Você perguntou: “Quais os tipos de indicadores utilizados em titulações de neutralização e quais as faixas de pH em que apresentam mudança de cor.”
Informações relevantes que temos (do enunciado):
  • O foco é titulações de neutralização (ou seja, titulações ácido–base).
  • Precisamos indicar os tipos de indicadores usados e as faixas de pH em que cada indicador muda de cor.
  • Não há outros dados numéricos fornecidos; vou usar as faixas de transição padrão de indicadores comerciais (as que normalmente aparecem em tabelas e que você deve conhecer para a prova).

Passo 2

O que é um indicador e por que ele muda de cor (explicação didática):
  • Um indicador ácido–base é uma substância que existe em duas formas com cores diferentes: a forma protonada \mathrm{HIn} e a forma desprotonada \mathrm{In^-}.
  • Essas formas estão em equilíbrio: \mathrm{HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-}.
  • A cor percebida depende da razão [\mathrm{In^-}]/[\mathrm{HIn}]. A equação que relaciona pH com essa razão é a equação de Henderson–Hasselbalch aplicada ao indicador:
pH = pK_a(\text{indicador}) + \log\!\left(\frac{[\mathrm{In^-}]}{[\mathrm{HIn}]}\right).
  • Interpretação prática: quando [\mathrm{In^-}] = [\mathrm{HIn}] temos pH = pK_a e a cor é intermediária. Quando [\mathrm{In^-}]/[\mathrm{HIn}] = 10 temos pH = pK_a + 1; quando a razão é 1/10 temos pH = pK_a - 1. Portanto, a mudança visível de cor ocorre tipicamente em torno de pK_a \pm 1. Assim, a “faixa de transição” do indicador é aproximadamente pK_a - 1 até pK_a + 1.

Passo 3

Como escolher um indicador para uma titulação (princípio que você deve aplicar na prova):
  • Determine o pH aproximado do ponto de equivalência da titulação (isso depende se os ácidos/bases são fortes ou fracos). Regras rápidas:
    • Titulação ácido forte + base forte: pH_{eq} \approx 7.
    • Titulação ácido fraco + base forte: pH_{eq} > 7 (normalmente entre 7 e \sim 10, dependendo do K_a).
    • Titulação base fraca + ácido forte: pH_{eq} < 7 (normalmente entre \sim 3 e 7, dependendo do K_b).
  • Escolha um indicador cuja faixa de transição (aprox. pK_a \pm 1) contenha o pH_{eq}. Esse é o critério prático: pK_a(\text{indicador}) \approx pH_{eq}.
  • Observação prática: também leve em conta a inclinação da curva de titulação (a “seção vertical” onde o pH muda rápido). Se essa seção for estreita, há mais tolerância na escolha; se for pouco acentuada, escolha um indicador com faixa bem centrada no pH_{eq}.

Passo 4

Indicadores comuns — descrição das cores e faixas de mudança (use isso como “tabela mental” na prova). As faixas abaixo são as faixas de transição típicas (onde a cor muda visivelmente):
  • Fenolftaleína: muda de incolor para rosa (ou incolor \to vermelho) em pH aproximadamente 8,2 a 10,0.
  • Azul de bromotimol (bromothymol blue): muda de amarelo para azul em pH aproximadamente 6,0 a 7,6.
  • Amarelo de metila (methyl yellow) / Bromofenol (opções próximas): bromofenol blue muda em pH aproximadamente 3,0 a 4,6 (cor: amarelo \to roxo/azulado dependendo do solvente).
  • Laranja metila (methyl orange): muda de vermelho para amarelo em pH aproximadamente 3,1 a 4,4.
  • Vermelho de metila (methyl red): muda de vermelho para amarelo em pH aproximadamente 4,4 a 6,2.
  • Tornassol (litmus): muda de vermelho para azul em pH aproximadamente 4,5 a 8,3.
  • Fenol red (phenol red): muda de amarelo para vermelho em pH aproximadamente 6,8 a 8,4.
  • Timoleta (thymol blue): tem duas transições; uma baixa em pH aproximadamente 1,2 a 2,8 e outra alta em pH aproximadamente 8,0 a 9,6.
  • Indicador universal: escala contínua cobrindo aproximadamente pH 1 a 14 com várias cores (é útil para estimativa visual, não tão bom para precisão fina).

Passo 5

Recomendações práticas por tipo de titulação (quais indicadores usar):
  • Ácido forte titulando base forte (ou vice-versa): pH_{eq} \approx 7. Indicadores adequados: azul de bromotimol ( 6,0 7,6) ou tornassol; na prática frequentemente se usa também fenolftaleína porque a mudança rápida de pH normalmente cruza sua faixa.
  • Ácido fraco titulando com base forte (ex.: ácido acético + NaOH): pH_{eq} > 7. Indicador adequado: fenolftaleína ( 8,2 10,0). Também phenol red pode funcionar se pH_{eq} for menor (verifique K_a).
  • Base fraca titulada com ácido forte (ex.: amônia + HCl): pH_{eq} < 7. Indicadores adequados: methyl orange ( 3,1 4,4) ou methyl red ( 4,4 6,2), escolha conforme o pH_{eq} estimado.
  • Se estiver em dúvida e quiser apenas estimar sem precisão muito fina, use o indicador universal para ver aproximadamente onde ocorre a mudança.

Passo 6

Exemplos rápidos para fixar o raciocínio (faça isso na prova para justificar a escolha):
  • Titulação \text{CH}_3\text{COOH} com NaOH: ponto de equivalência fica em pH>7 (porque o acetato hidrolisa). Logo, fenolftaleína é boa.
  • Titulação \mathrm{NH_3} com HCl: ponto de equivalência fica em pH<7 (o sal é levemente ácido), logo methyl orange ou methyl red funcionam melhor.
  • Titulação HCl com NaOH (forte/forte): pH_{eq}\approx 7. Bromothymol blue é escolha clássica; fenolftaleína também é usada com cuidado.

Passo 7

Observações finais importantes para a prova (dicas rápidas e empurrãozinho motivacional):
  • Decore as faixas principais dos indicadores mais usados: fenolftaleína 8,2 10,0, bromothymol blue 6,0 7,6, methyl orange 3,1 4,4, methyl red 4,4 6,2. Isso resolve a maior parte das questões.
  • Lembre-se da regra prática: escolha o indicador cujo pK_a (faixa) contenha o pH do ponto de equivalência.
  • Você consegue isso — pratique com 2–3 exemplos de titulação e escolha do indicador que aparece em provas antigas.

Resposta

Tipos de indicadores e quando usar: ácido forte + base forte → azul de bromotimol ou tornassol (ou fenolftaleína na prática); ácido fraco + base forte → fenolftaleína; base fraca + ácido forte → methyl orange ou methyl red; indicador universal → estimativa geral.
Faixas de pH (mudança de cor) dos indicadores mais usados: fenolftaleína 8,2 10,0; azul de bromotimol 6,0 7,6; methyl orange 3,1 4,4; methyl red 4,4 6,2; tornassol (litmus) 4,5 8,3; phenol red 6,8 8,4; bromofenol blue 3,0 4,6; thymol blue 1,2 2,8 e 8,0 9,6; indicador universal ≈ pH 1 14.

Exercícios relacionados