Indicadores
Los indicadores con colores son siempre ácidos o bases débiles que poseen la propiedad de cambiar su color dependiendo del pH del medio donde se encuentren. Los indicadores se conocen desde antiguo y fueron usados desde el principio para determinar y caracterizar los ácidos y las bases.
Además de su uso en la identificación de ácidos y bases, los indicadores también juegan un papel crucial en una variedad de experimentos científicos y procesos industriales. Por ejemplo, en la industria alimentaria, los indicadores se utilizan para medir la acidez o alcalinidad de los alimentos, lo que puede afectar tanto a su sabor como a su conservación. En el campo de la medicina, los indicadores pueden ayudar a monitorizar el pH del cuerpo humano, lo que es vital para mantener un estado de salud óptimo.
Dicha propiedad se debe a que sus distintas formas ácidas o básicas se presentan de una coloración diferente. Si pensamos en un indicador ácido de tipo débil por ejemplo, HIn, cuya constante es Ka, de manera que su forma ácida sea HIn, presenta un color llamado A y su forma básica un color B, tenemos un equilibrio tal que:
HIn ↔ H^+ + In^-
Color A Color B
Ka= [H^+][In^-] / [HIn]
Dependiendo del pH que haya en el medio, el equilibrio se encontrará desplazado en un sentido u otro de manera que a pH < pKa, predominando la especie HIn y observando entonces el color A; en cambio, a pH= pKa, [In^-]= [HIn], percibiremos tan sólo el color B.
Es importante mencionar que el cambio de color de los indicadores no es instantáneo, sino que ocurre gradualmente a medida que el pH de la solución cambia. Este cambio gradual de color puede ser utilizado para determinar el punto de equivalencia en una titulación ácido-base, que es el punto en el que se ha añadido suficiente ácido o base para neutralizar completamente la solución.
Experimentalmente, se sabe que el ojo humano es capaz de poder detectar una mezcla de colores de las dos especies cuando la proporción de éstas es de 1:10. Cuando la proporción se encuentra por debajo de dicho valor, se verá solamente el color mayoritario. Los resultados de los pH nos indican que el intervalo de éste comprendido entre una unidad por encima y otra por debajo del valor de pKa, se observará una mezcla de ambos colores. A dicho intervalo se le conoce con el nombre común de zona de viraje, o también zona de transición del indicador.
Los indicadores no sólo son útiles en el laboratorio, sino que también se encuentran en la naturaleza. Por ejemplo, algunas flores cambian de color dependiendo de la acidez del suelo en el que crecen. Esto se debe a que los pigmentos de las flores actúan como indicadores naturales, cambiando de color en respuesta a los cambios en el pH del suelo.
Algunos de los indicadores más utilizados son, por ejemplo, el azul de Timol , cuyo color como ácido es rojo y como básico amarillo, teniendo una zona de viraje de 1,2 a 2,8, con un Pka de 1.65. Con igual colores, pero diferentes valores, tenemos otros indicadores muy utilizados como el naranja de metilo, el rojo de metilo o el rojo fenol. Otro indicador muy usado es la fenolftaleína, con su característico color rosa cuando participa como especie básica, e incolora como ácida.
Cuando necesitamos una alta precisión en el viraje, podemos recurrir a una mezcla de indicadores, que posean zonas de viraje que se solapen entre sí, de manera que la zona de viraje se haga más pequeña. Un ejemplo de este caso puede ser, la mezcla del azul de bromotimol y rojo de fenol, que presenta un cambio de amarillo a violeta con una pequeña zona de viraje que va del 7.2 al 7.6. A este tipo de indicadores resultantes de realizar mezclas de indicadores simples, se les conoce con el nombre de indicadores mixtos.
En el ámbito educativo, los indicadores son una herramienta esencial en la enseñanza de la química. Los experimentos que implican cambios de color son atractivos y pueden ayudar a los estudiantes a entender conceptos abstractos de una manera más tangible. En definitiva, los indicadores son una herramienta valiosa tanto en la investigación científica como en la industria y la educación.