Indicadores y colorimetría
Lo que vas a aprender
- Interpretar el color del papel tornasol y del indicador de repollo morado para decir si una sustancia es ácida, básica o ninguna de las dos.
- Comparar la precisión del papel tornasol, de los indicadores naturales, del papel indicador universal y del pH-metro.
- Diseñar un protocolo para clasificar sustancias de la casa con indicadores, con un control, repeticiones y normas de seguridad.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
En la lección anterior viste que el sabor y el tacto no sirven para reconocer un ácido o una base en el laboratorio: nada se prueba ni se toca. Entonces, ¿cómo saber si un líquido transparente es ácido, básico o ninguna de las dos cosas? Con su color, o mejor, con el color que toma cuando le agregas una sustancia especial llamada indicador.
El repollo morado de la cocina tiene uno de esos indicadores. Con él, con unas tiras de papel y con un buen protocolo puedes clasificar el vinagre, el limón, el jabón y el detergente como lo haría un laboratorio. En esta lección vas a aprender a leer esos colores, a saber qué tanto te dice cada indicador y a planear la práctica para que sus resultados sean confiables.
Explicación
¿Qué es un indicador?
Un indicador es una sustancia que tiene un color en un medio ácido y otro en un medio básico. Su molécula puede ganar o perder iones H⁺, como los ácidos y las bases de Brønsted–Lowry, y cada una de sus formas absorbe la luz de una manera distinta: por eso la vemos de otro color. Determinar la acidez o la basicidad por el color se llama colorimetría.
El papel tornasol
El papel tornasol viene en dos versiones, azul y rojo, y se usan juntas:
- en un ácido, el tornasol azul se pone rojo y el rojo no cambia;
- en una base, el tornasol rojo se pone azul y el azul no cambia;
- si ninguna de las dos tiras cambia, la muestra no es ni ácida ni básica, o lo es tan poco que el tornasol no lo nota.
El tornasol es rápido y barato, pero solo responde a una pregunta: ¿ácido o básico? No dice qué tan ácida es una sustancia. El limón y el vinagre lo ponen rojo igual.
El indicador de repollo morado
Las hojas del repollo morado tienen pigmentos que cambian de color con la acidez. Para sacarlos, el docente pica el repollo y lo deja un rato en agua caliente; el líquido morado que queda, ya frío y colado, es el indicador. Muchas flores y frutas moradas o rojas tienen pigmentos parecidos.
A diferencia del tornasol, el repollo no tiene solo dos colores, sino una gama:
- rojo en las sustancias muy ácidas y rosado en las algo menos ácidas;
- morado, su propio color, en las que no son ni ácidas ni básicas, como el agua;
- azul y verde en las básicas, y amarillo en las muy básicas.
Con esa gama ya puedes ordenar las muestras: si el limón da rojo y el vinagre da rosado, el limón es más ácido. Lo que el repollo no te da es un número.
El papel indicador universal y el pH-metro
El papel indicador universal lleva una mezcla de varios indicadores. Toma un color distinto según la acidez, y ese color se compara con una tabla impresa en el empaque, que le asigna a cada color un valor aproximado de pH, la escala numérica de la próxima lección.
El pH-metro es un aparato electrónico con una sonda que se mete en la muestra. No depende de cómo veas los colores y da el pH con decimales, pero hay que calibrarlo y cuidarlo.
¿Qué tan preciso es cada uno?
Ordenados de menos a más precisos:
- Tornasol: dice si la muestra es ácida o básica.
- Repollo morado: dice además si es muy o poco ácida, o muy o poco básica.
- Papel universal: da un valor aproximado de pH.
- pH-metro: da el pH con decimales.
El más preciso no siempre es el mejor: si solo quieres saber si el jabón es básico, el tornasol basta. Se elige el indicador según la pregunta.
Un protocolo confiable
Un protocolo es la lista de pasos que permite repetir un experimento siempre igual. Para clasificar sustancias con indicadores, un buen protocolo tiene:
- una pregunta clara: ¿cuáles de estas sustancias son ácidas y cuáles básicas?;
- la misma cantidad de indicador y de muestra en cada vaso, para que los colores se puedan comparar;
- un control: un vaso con agua y el indicador solo, para saber cuál es el color «sin cambio»;
- vasos marcados, sobre un fondo blanco y con buena luz;
- repeticiones: varios grupos, o el mismo grupo varias veces, para ver si el resultado se sostiene;
- una tabla donde se anota cada resultado, también los que no cambian el color.
Los materiales que no se disuelven, como un trozo de plástico, de vidrio o un clavo, no cambian el color del indicador en el tiempo de la práctica: no le pasan al agua ni ácido ni base. Ese resultado también se anota.
La seguridad
La práctica se hace con el docente, con gafas, y solo con sustancias de cocina y de aseo diluidas: vinagre, jugo de limón, jabón y detergente. Nada se prueba. Los ácidos y las bases fuertes de laboratorio solo los maneja el docente. El blanqueador no entra en esta práctica: mezclado con un ácido, como el vinagre, libera gases tóxicos, y además decolora los pigmentos del indicador. En casa nunca mezcles productos de limpieza entre sí.
Ejemplo resuelto
Qué vasos preparar
Tu grupo va a probar varios materiales de la casa con indicador de repollo. ¿Qué vasos tiene que preparar, y por qué todos llevan la misma cantidad de indicador?
Ver la solución paso a paso
Un vaso por cada material, todos iguales y marcados con el nombre de lo que llevan.
Uno más, el control: agua con el indicador solo. Sin él no sabrías cuál es el color «sin cambio».
La misma cantidad de indicador y de muestra en cada vaso, para que la única diferencia entre los vasos sea la sustancia que se prueba.
Y todo dos veces: si la segunda ronda da los mismos colores, el resultado es más confiable.
Respuesta: Un vaso por material más el control, con la misma cantidad en todos, y dos rondas: así los colores se pueden comparar.
Ejemplo resuelto
¿El resultado se repite?
Varios grupos probaron el mismo detergente con indicador de repollo (resultados inventados): casi todos vieron verde y uno vio azul. ¿Qué se concluye?
Ver la solución paso a paso
Primero, de qué lado están los colores: en el repollo, verde y azul son, los dos, colores de una sustancia básica.
Entonces todos los grupos coinciden en lo principal: el detergente es básico. Solo difieren en qué tanto.
Esa diferencia puede venir de haber echado más o menos detergente, o de la luz con que se miró el vaso. Por eso el protocolo pide la misma cantidad en cada vaso y un fondo blanco.
Respuesta: El detergente es básico: todos los grupos vieron colores de base. La diferencia de tono sale de cómo se hizo la prueba.
Ejemplo resuelto
Por qué el vinagre cambia el color
El vinagre tiene ácido acético, que en agua puede ceder un ion H⁺. ¿Por qué el indicador cambia de color?
Ver la solución paso a paso
El ácido acético cede el hidrógeno de su grupo –COOH y queda el ion acetato: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. Los otros hidrógenos siguen en el acetato.
Esos iones H⁺ se los pasan a las moléculas del pigmento, que cambian de forma.
Al cambiar de forma, el pigmento absorbe la luz de otra manera y se ve de otro color: el indicador de repollo se pone rosado y el tornasol azul se pone rojo.
Respuesta: Porque el vinagre libera iones H⁺, y al recibirlos el pigmento cambia de forma y de color.
Práctica
Pones una gota de una muestra en papel tornasol azul y en papel tornasol rojo. El azul se pone rojo y el rojo no cambia. ¿Qué concluyes?
El tornasol azul se pone rojo en un ácido. Pero el tornasol no mide cuánto: con él no se puede comparar la muestra con el limón.
¿Para qué sirve el vaso de control, con agua y el indicador solo?
Justamente porque el agua no cambia el color, ese vaso muestra el color propio del indicador. Sin él, un morado algo más claro o más oscuro sería difícil de interpretar.
Vas a probar una muestra con papel tornasol. ¿Por qué se usan una tira azul y una roja?
Si solo usas la azul y no cambia, puede ser una base o una sustancia neutra. Con las dos tiras se distinguen los tres casos.
Varios grupos probaron el jugo de limón con repollo: casi todos lo vieron rosado, pero uno lo vio morado. ¿Qué es lo más razonable?
Cuando casi todos coinciden, el resultado se repite. El que no coincide no se borra: se busca qué cambió en su prueba.
¿Por qué el protocolo pide la misma cantidad de indicador y de muestra en cada vaso?
Si un vaso tiene más indicador o más muestra, su color puede verse más fuerte sin que la sustancia sea distinta. Igualar las cantidades deja una sola cosa cambiando.
Quieres saber si el limón es más ácido que el vinagre. ¿Qué indicador te sirve?
El tornasol solo dice ácido o básico, y los dos son ácidos. Para ordenar hace falta un indicador con muchos colores, o un pH-metro.
El vinagre pone rosado el indicador de repollo. ¿Qué le pasa al pigmento?
El ácido acético cede H⁺ al pigmento. La molécula del pigmento cambia de forma y se ve de otro color.
Un detergente en polvo pone verde el indicador de repollo. ¿Qué indica eso?
En el repollo, los ácidos dan rojos y rosados, lo neutro queda morado y las bases dan azul, verde y amarillo.
¿Qué norma de seguridad tiene que ir en el protocolo?
Nada se prueba ni se huele de cerca, y el blanqueador no se mezcla con otros productos. El docente prepara y reparte lo que se usa.
Reto
¿Qué dice el color?
Lleva cada resultado a su canasta. Recuerda: el repollo es morado en el agua, y el tornasol azul solo cambia con los ácidos.
Reto
Une cada indicador con lo que dice.
Piensa en qué tan precisa es la respuesta de cada uno.
Cierre
En resumen
Un indicador cambia de color según el medio sea ácido o básico; determinar la acidez por el color es colorimetría.
El tornasol azul se pone rojo en un ácido y el rojo se pone azul en una base; solo dice si la muestra es ácida o básica.
El repollo morado da una gama de colores, del rojo al amarillo pasando por el morado, y permite ordenar las muestras.
El papel universal da un pH aproximado y el pH-metro lo da con decimales; se elige el indicador según la pregunta.
Un protocolo confiable usa la misma cantidad en cada vaso, un control, repeticiones y una tabla, y se hace con el docente, sin probar nada y sin blanqueador.
Vocabulario
- Indicador
Sustancia que cambia de color según el medio sea ácido o básico.
- Colorimetría
Determinar una propiedad de una sustancia, como su acidez, por el color que toma.
- Papel tornasol
Tira de papel con un indicador: el azul se pone rojo en un ácido y el rojo se pone azul en una base.
- Indicador natural
Indicador sacado de una planta, como el pigmento morado del repollo.
- Control
Muestra de referencia, como el agua sola, con la que se comparan los colores de las demás.
- Protocolo
Lista ordenada de pasos para hacer un experimento de la misma forma cada vez.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Muestre dos vasos con líquidos transparentes (agua y vinagre) y pregunte cómo saber cuál es ácido sin probarlo.
- Explicación · 15 min — Indicadores, tornasol, repollo, papel universal y pH-metro; el protocolo y la seguridad. Prepare usted el extracto de repollo antes de la clase.
- Práctica · 25 min — Práctica en grupos con vinagre, limón, jabón, detergente diluidos, plástico, vidrio y un clavo, más el control; cada grupo llena su tabla y se comparan los resultados en el tablero. Luego, las preguntas y los retos.
- Cierre · 5 min — Cada grupo dice qué indicador usaría para ordenar el limón y el vinagre, y por qué el tornasol no basta.
Preguntas para el salón
- Si el limón y el vinagre ponen rojo el tornasol, ¿cómo podrían saber cuál es más ácido?
- ¿Por qué dos grupos pueden ver colores distintos con la misma sustancia?
- ¿Qué pasaría con los resultados si cada grupo echara una cantidad distinta de indicador?
Errores típicos
- Usar una sola tira de tornasol y concluir que la muestra es neutra porque no cambió. Muestre que el tornasol azul no cambia con una base: hacen falta las dos tiras para decidir.
- Creer que un color más intenso quiere decir más ácido, aunque sea el color de una base. Ponga junto a cada vaso el control y la gama del repollo, y pida decir primero de qué lado está el color.
- No anotar los materiales que no cambian el color. Recuerde que «sin cambio» también es un resultado y pida una fila de la tabla para cada material.
Tarea sugerida
Escribir el protocolo completo de la práctica (pregunta, materiales, pasos, control, repeticiones, tabla y normas de seguridad) y explicar qué indicador elegiría para saber si el jabón de barra es más o menos básico que el detergente.