Indicador
Un indicador es una sustancia que cambia de color según el pH de una disolución, usada para saber si algo es ácido, básico o neutro.
Definition
Un indicador es un tinte especial, usualmente un ácido o una base débil por sí mismo, que cambia de color dependiendo del pH de una disolución, lo cual permite a los químicos ver la acidez o basicidad que de otro modo sería invisible; el tornasol cambia de rojo a azul alrededor de pH $7$, la fenolftaleína pasa de incolora en ácido a rosa en base, y el indicador universal recorre un arcoíris de colores a lo largo de toda la escala, y los indicadores se usan comúnmente en las titulaciones para señalar el momento exacto en que un ácido y una base se han neutralizado entre sí. Químicamente, un indicador es un par ácido-base conjugado, $HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-$, cuyas dos formas absorben la luz de manera diferente porque la protonación cambia el grado de conjugación en su cromóforo, y su transición de color, centrada en su propio $\text{p}K_{In}$, abarca aproximadamente $\text{p}K_{In} \pm 1$ ya que el ojo necesita que la proporción $[In^-]/[HIn]$ cambie de aproximadamente $1{:}10$ a $10{:}1$ antes de notar un cambio.
Example
El jugo de col morada es un indicador natural que se vuelve rosa en vinagre y verde o azul en agua con bicarbonato de sodio, y añadir fenolftaleína a un ácido incoloro lo mantiene claro hasta que la base añadida gota a gota llega al punto exacto de neutralización, cuando toda la disolución se vuelve rosa de repente; el azul de bromotimol pasa de amarillo por debajo de pH $6$ a través de verde hasta azul por encima de $7.6$, útil para revisar el agua de un acuario. La fenolftaleína, con $\text{p}K_{In} \approx 9.4$, cambia de color entre pH $8.2$ y $10.0$, adecuada para la titulación de ácido acético con $NaOH$, cuyo punto de equivalencia se ubica cerca de pH $8.7$, mientras que el anaranjado de metilo, con $\text{p}K_{In} \approx 3.5$, cambia de color demasiado pronto para esa titulación pero funciona bien para titular amoniaco con $HCl$.
Key Insight
El té es su propio tipo de indicador, ya que exprimirle limón lo aclara porque el ácido cambia la forma de las moléculas de pigmento del té. Un indicador en realidad es solo una pequeña cantidad de ácido débil añadida a una disolución, así que consume una cantidad insignificante de titulante, pero usar demasiado sigue introduciendo un error medible, razón por la cual el mejor indicador siempre es la menor cantidad con la que realmente puedas ver el cambio de color.