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]

$\textbf{a) ¿Qué color presentará este indicador en una disolución acuosa de cloruro amónico, NH₄Cl? [1 punto]}$

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

El cloruro amónico es una sal soluble y totalmente disociada:

$\mathrm{NH_4Cl} \rightarrow \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{Cl^-}$

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

El $\mathrm{NH_4^+}$, en cambio, es el ácido conjugado de una base débil, el amoníaco, así que sí cede protones al agua:

$\mathrm{NH_4^+} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3O^+}$

Esa hidrólisis libera $\mathrm{H_3O^+}$ 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.

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

Presentará color $\textbf{rosa}$.

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

$\mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Na^+} + \mathrm{OH^-}$

$[\mathrm{OH^-}] = 10^{-3} \text{ mol/L} \quad \Rightarrow \quad \mathrm{pOH} = 3$

$\mathrm{pH} = 14 - 3 = 11$

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.