Ejercicio resuelto de pH · Química · Cantabria · 2023

La fenolftaleína es un indicador ácido-base que cambia de incoloro a rosa en el intervalo de pH 8 (incoloro) a pH 9,5 (rosa). Razonando las respuestas:

a) ¿Qué color presentará este indicador en una disolución acuosa de cloruro amónico, ${\text{NH}}_4\text{Cl}$? [1 punto]

b) ¿Qué color presentará este indicador en una disolución de NaOH ${10}^{-3}$ M? [1 punto]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{color}}\mathbf{\text{presentar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{indicador}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{acuosa}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cloruro}}\mathbf{\text{am}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico,}}\mathbf{\text{NH₄Cl?}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Presentará el color $\mathbf{\text{incoloro}}$, porque la disolución es ácida.

El cloruro amónico es una sal soluble y totalmente disociada:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$

Hay que examinar qué hace cada ion con el agua. El $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ es la base conjugada de un ácido fuerte (el $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$), y por tanto una base tan débil que no se hidroliza: no altera el pH.

El $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$, en cambio, es el ácido conjugado de una base débil, el amoníaco, así que sí cede protones al agua:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

Esa hidrólisis libera ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$ y deja el pH por debajo de 7, lejos del intervalo de viraje de la fenolftaleína, que empieza en pH 8. El indicador permanece incoloro.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{color}}\mathbf{\text{presentar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{indicador}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NaOH}}\mathbf{\text{10⁻³}}\mathbf{\text{M?}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Presentará color $\mathbf{\text{rosa}}$.

El hidróxido de sodio es una base fuerte, totalmente disociada, así que la concentración de hidroxilos coincide con la de la sal:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]={10}^{-3}\text{ mol/L}\Rightarrow \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=3$

$\mathrm{p}\mathrm{H}=14-3=11$

Un pH de 11 está por encima de 9,5, es decir, por encima del extremo superior del intervalo de viraje, de modo que el indicador se encuentra por completo en su forma coloreada.