Cómo preparar el indicador de pH verde de bromocresol

El verde de bromocresol, también llamado 3′,3′′,5′,5′′-Tetrabromo-m-cresolsulfonftaleína, es un indicador de pH que se utiliza con frecuencia tanto en los laboratorios de química analítica como en los laboratorios de biología. En el laboratorio de química se utiliza como indicador en las titulaciones ácido/base, mientras que en el de biología se usa para poner en evidencia la actividad de ciertas enzimas.

Este es uno de varios indicadores de pH de importancia práctica y de uso frecuente. Por esta razón, es importante conocer cómo preparar correctamente esta solución para que, al utilizarse, presente cambios de color de intensidad consistente y, además, en el rango de pH adecuado para sus múltiples aplicaciones.

¿Qué es un indicador de pH?

Los indicadores de pH son soluciones de ácidos o bases débiles que poseen colores intensos muy diferentes en medio ácido y en medio alcalino. Es decir, son sustancias cuyos ácidos o bases conjugados tienen un color en solución marcadamente diferente de la respectiva base o el ácido original, por lo que sirven para indicar, de forma visual, el rango de pH de una solución.

Intervalo de viraje de color

El color que cada indicador presenta en una solución está determinado por la proporción de moléculas del indicador que se encuentran ionizadas con respecto a las que no. Es decir, está determinado por el grado de ionización. Este, a su vez, está gobernado por el equilibrio ácido base de cada indicador y por su constante de acidez o bacisidad, como se muestra a continuación:

La constante de equilibrio de esta reacción (K_a) determinar las concentraciones de todas las especies en el equilibrio de la siguiente manera:

• Cuando el pH de la solución es igual al pKa del indicador (el pKa es el logaritmo negativo de la constante de acidez, K_a), entonces ambas especies, el ácido y su base conjugada, se encuentran en la misma concentración.
• Si el pH es menor, entonces predominará el color del indicador protonado.
• Si el pH es mayor que el pKa entonces predominará el color del indicador ionizado.

Por esta razón, el pKa es el factor determinante para la selección de un indicador de pH para cada aplicación.

El verde de bromocresol como indicador de pH

En el caso del verde de bromocresol, su pKa tiene un valor de 4,7, por lo que el cambio de color de medio ácido a básico está en un rango de valores de pH que va desde 4,4 a 5,0. Este indicador presenta un color azul intenso cuando se encuentra ionizado, i.e. en medio básico. En cambio, cuando está completamente protonado, i.e. en medio ácido, muestra un color amarillo.

Estructura del verde de bromocresol

El verde de bromocresol tiene fórmula molecular C₂₁H₁₄Br₄O₅S con una masa molar de 698,01 g/mol. Su estructura molecular se presenta a continuación:

Como se puede ver, es un compuesto orgánico con dos grupos fenol que pueden ionizarse, actuando así como un ácido. Este compuesto se puede sintetizar por medio de la bromación del púrpura de cresol que tiene básicamente la misma estructura pero sin los 4 átomos de bromo. Sin embargo, lo común es preparar el indicador a partir del ácido libre ya sintetizado, el cual es un sólido cristalino de color marrón claro. También, se puede preparar la solución a partir de la sal sódica que es más fácil de disolver en agua. Esta es un también un sólido cristalino, pero con un color verde oscuro debido a la presencia de la base conjugada.

Usos del indicador de pH de verde de bromocresol

• Se utiliza como indicador ácido base para las titulaciones de ácidos y bases fuertes.
• Se utiliza como indicador ácido base para las titulaciones de ácidos débiles.
• Se utiliza como indicador de pH en distintos cultivos bacterianos para poner en evidencia los procesos de fermentación que acidifican el medio.

Preparación de solución indicadora verde de bromocresol

Ahora que sabemos qué es y para qué se utiliza, veremos cómo preparar la solución indicadora de pH de verde de bromocresol.

Se presentan a continuación dos procedimientos diferentes para su preparación, uno a partir del ácido y otro a partir de la sal sódica. Sin embargo, en ambos casos el resultado será el mismo: 100 mL de una solución al 0,05%.

Preparación del indicador a partir de verde de bromocresol puro

Para esta preparación se necesitarán los siguientes reactivos:

• Verde de bromocresol (sólido cristalino de color marrón claro).
• Solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 M.
• Etanol al 95% V/V.
• Agua desionizada.

También se necesitará los siguientes materiales e instrumentos de laboratorio:

• Balanza analítica.
• Pipeta graduada de 1 mL
• Pipeta graduada de 20 mL
• Balón aforado de 100 mL

Procedimiento

1. Se pesan 50 mg (0,0500 g) de verde de bromocresol sólido en una balanza analítica y se transfieren al balón aforado de 100 mL.
2. Con el uso de una pipeta graduada de 1,0 mL, se transfieren 0,72 mL de solución de hidróxido de sodio 0,10 M al balón que contiene el verde de bromocresol y se agita para mezclar y permitir la reacción de neutralización. Se debe observar un cambio brusco de color de marrón claro a verde oscuro intenso.
3. Con el uso de la pipeta de 20 mL se transfieren 20 mL de etanol al 95% al balón que contiene la mezcla y se agita hasta disolver completamente.
4. Se añade agua al balón hasta la marca de aforo de 100 mL.
5. Finalmente, se tapa y se agita para homogeneizar la solución.

Preparación del indicador a partir de la sal sódica de verde de bromocresol

Si en lugar de verde de bromocresol se cuenta con la sal sódica, el paso de neutralización con el hidróxido de sodio no es necesario ya que la sal ya es soluble en agua.

En este caso, solo se necesitará:

• Sal sódica de verde de bromocresol (sólido cristalino de color verde oscuro).
• Etanol al 95% V/V.
• Agua desionizada.

Se necesitará los mismos materiales e instrumentos de laboratorio a excepción de la pipeta graduada de 1,0 mL.

Procedimiento

1. Se pesan 51,6 mg (0,0516 g) de la sal sódica de verde de bromocresol en una balanza analítica y se transfieren al balón aforado de 100 mL.
2. Con el uso de la pipeta de 20 mL se transfieren 20 mL de etanol al 95% al balón y se agita hasta disolver completamente la sal. Se debe obtener una solución verde oscuro.
3. Se añade agua al balón hasta la marca de aforo de 100 mL.
4. Finalmente, se tapa y se agita para homogeneizar la solución.

Prueba de sensibilidad

Es importante llevar a cabo una prueba preliminar del indicador para asegurar que vire de color en el rango de pH adecuado, y que los colores sean lo suficientemente intensos como para ser detectados a simple vista. Para esto, se lleva a cabo la siguiente prueba:

1. Se agregan 0,2 mL (aproximadamente 4 gotas) de indicador de verde de bromocresol a 100 mL de agua desionizada y degasificada en un vaso de precipitado. El resultado debe ser una solución color azul.
2. El color debe cambiar a amarillo con la adición de no más de 0,2 mL (4 gotas) de ácido clorhídrico 0,02 M, ya que esto produce una solución con un pH de 4,40).

Referencias

Bromocresol green safety data sheet (s.f.). Recuperado de https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=B3835&productDescription=BROMOCRESOL+GREEN+ACS+5G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en

Bromocresol Green sodium salt – Product Specifications (s.f.). Recuperado de https://www.sigmaaldrich.com/specification-sheets/108/559/B1256-BULK________SIAL_____.pdf

Choudhary, A. (s.f.). Preparation of indicator solutions. Recuperado de https://www.pharmaguideline.com/2010/09/preparation-of-indicator-solutions.html

Titulaciones de ácido-base. (2020, October 30). Retrieved July 10, 2021, from https://espanol.libretexts.org/@go/page/1916