Conceito de pH

Entende-se por pH (potencial hidrogeniônico) um número que mede de maneira indireta a concentração do cátion H+ em uma solução. Para valores de pH iguais a 7, a solução é tida como neutra. Para valores maiores que 7, básica (ou alcalina) e para valores menores que 7, ácida.

A fórmula para o cálculo do pH de uma solução é

pH = log 1/[H+] ; ou pH = - log [H+]

Podemos definir também, uma outra medida, denominada pOH (relacionada a concentração de OH-). A água a temperatura ambiente (298K) possui uma constante de ionização Kw = 10-14.A água de ioniza de acordo com a expressão

H2O H+ + OH-

Podemos então, calcular o Kw como sendo Kw = [H+][OH-] e

log Kw = log H+ + log OH-

Como log Kw a 298K vale 14, temos que a soma dos valores de pH e pOH vale 14.

A partir desses conceitos, podemos analisar que uma solução é ácida, quando o pH é menor que 7, o poh é maior que 7. Da mesma maneira, uma solução é básica quando o pOH é menor que 7 e o pH é maior que 7.

Indicadores ácido-base

Indicadores ácido-base são substâncias que, dependendo do pH do meio adquirem uma determinada coloração. Os indicadores são geralmente ácidos ou bases fracas. No caso dos ácidos, o mesmo protonado possui uma coloração que difere da desprotonada. Com a mudança do pH de um meio, o ácido fraco será deslocado no sentido de perder ou ganhar um próton (H+). Abaixo segue a ilustração de um ácido fraco que serve como indicador

AH + H2O H3O+ + A-

Com o aumento do pH, a equação será deslocada no sentido de formação dos produtos. Com a diminuição do pH, de formação do reagente. A partir desses conceitos, podemos calcular com a ajuda da equação de henderson-hasselbalch, o pH de viragem de um indicador. Segue abaixo a ilustração:

No ponto de viragem, temos que as concentrações de AH e de A - serão iguais, pois a reação não está sendo deslocada. Utilizando a equação de henderson-hasselbalch, temos que:

pH = pKa + log (A-/AH)

pH = pKa + log1

pH = pKa

O pH de viragem de um indicador é, portanto, aproximadamente o seu valor de pKa se o mesmo for um ácido fraco ou seu valor de pKb se o mesmo for uma base fraca.

Fenômenos de absorção e emissão de luz

A cor de uma determinada substância é determinada pela faixa de comprimentos de ondas que ela absorve. As faixas não absorvidas são refletidas e, conferem a cor ao objeto. Nas folhas de vegetais, por exemplo, não ocorre a absorção da faixa de comprimento de onda que corresponde a cor verde que é refletida, conferindo à folha, sua cor esverdeada característica.

A faixa de cor absorvida por uma determinada substância irá depender dos seus cromóforos. Em alguns casos, os cromóforos são sensíveis a algumas características físico-químicas das soluções, dentre elas, a faixa de pH. As substâncias que possuem essas características, como visto anteriormente, são denominadas indicadores ácido-base. Segue abaixo uma lista dos

principais indicadores e as cores que assumem em meios ácidos ou básicos.

Algumas substâncias quando excitadas, seja por calor ou qualquer outro tipo de energia, têm a capacidade de emitir luz. Tal propriedade foi explicada pelo químico Bohr. De acordo com seu modelo atômico, quando um elétron recebe energia, passa a um estado de maior energia (nível energético). Quando o elétron volta nível anterior, emite a energia que havia absorvido sobre a forma de luz.

Rodamina

A rodamina é uma família de compostos utilizados como corantes, é geralmente tóxico e solúvel em água, metanol e etanol. A rodamina é utilizada como composto fluorescente. Segue abaixo a estrutura dos dois principais compostos da família da rodamina, a Rodamina B e a Rodamina 6G

Estrutura da Rodamina B.

Fluoresceína

Outro composto largamente utilizado como corante é a fluoresceína, um xanteno que apresenta coloração fluorescente levemente esverdeada quando presente em solução de ph alcalino.

A fluoresceína é muito utilizada também para determinar a presença de bromo ou iodo molecular em soluções. A fluoresceína com o bromo molecular em solução apresenta coloração rosa e com o iodo molecular em solução, coloração arroxeada.

Segue abaixo a fórmula estrutural da fluoresceína:

Antocianina

As antocianinas são conjuntos de pigmentos responsáveis pela cor característica de algumas frutas (como a framboesa, jabuticaba, acerola, etc). Pertencente ao grupo dos flavonóides (polifenóis de baixa massa molecular), as antocianinas apresentam uma estrutura

Estrutura da Rodamina 6G.

básica (o cátion flavilium) e diferentes grupamentos ligados ao diferentes anéis benzênicos presentes (os grupamentos podem ser H, OH ou OCH3)

O cátion flavilium, estrutura básica para os diferentes tipos de antocianina.