Els indicadors àcid-base són substàncies que canvien de color en funció del pH de la solució en què es troben. Cada indicador té un rang de pH específic on canvia de color, conegut com el seu punt de transició. Combinant diversos indicadors, és possible determinar el pH d'una solució desconeguda amb gran precisió. Aquest experiment se centra en l'ús de quatre indicadors comuns —taronja de metil, roig de metil, blau de bromotimol i fenolftaleïna— per analitzar el pH de tres solucions desconegudes etiquetades com A, B i C.
Aquesta activitat pràctica de laboratori permet als estudiants observar els canvis de color distintius de cada indicador i comparar aquests resultats amb solucions tampó estàndard. En registrar i interpretar les dades, els estudiants obtindran una comprensió més profunda de la química àcid-base, els indicadors i la importància del pH en els processos químics i biològics.
Objectius educatius
- Comprensió dels indicadors àcid-base: Els estudiants aprendran com funcionen els indicadors àcid-base i per què presenten canvis de color distintius dins de rangs de pH específics.
- Desenvolupament de tècniques de laboratori: Els estudiants practicaran la manipulació d'eines de laboratori com microplaques, pipetes i tampons de pH amb precisió i cura.
- Aplicació de habilitats analítiques: En comparar els colors observats de solucions desconegudes amb tampons de referència, els estudiants desenvoluparan la seva capacitat d'analitzar i interpretar dades experimentals.
- Connexió de la teoria amb aplicacions pràctiques: Aquest experiment demostrarà la rellevància del pH en diversos camps, com la medicina, la ciència ambiental i la química alimentària.
- Fomentar la col·laboració i la comunicació: Treballant en grups, els estudiants compartiran observacions, compararan resultats i discutiran les seves conclusions, fomentant el treball en equip i el diàleg científic.
- Millora del pensament crític: Els estudiants avaluaran els seus resultats per deduir el pH de solucions desconegudes i explicaran la importància de les seves troballes.
En completar aquesta activitat, els estudiants reforçaran els seus coneixements de química àcid-base, milloraran les seves habilitats experimentals i apreciaran la importància més àmplia del pH en contextos científics i quotidians.
Protocol
Hi ha dues plaques de pous a la taula, etiquetades de la A a la C i de l'1 al 4.
- Poseu 5 gotes de la solució desconeguda 1 en cada pou de la columna A.
- Poseu 5 gotes de la solució desconeguda 2 a cada pou de la columna B.
- Poseu 5 gotes de la solució desconeguda 3 a cada pou de la columna C.
- Afegiu 2 gotes de taronja de metil a cada pou de la fila 1.
- Afegiu 2 gotes de vermell de metil a cada pou de la fila 2.
- Afegiu 2 gotes de blau de bromotimol a cada pou de la fila 3.
- Afegiu 2 gotes de fenolftaleïna a cada pou de la fila 4.
- Utilitzant la tauleta, captura una imatge de les plaques de pous fent clic al botó (Desa la imatge).
- Els colors de cada un dels pous es mostren a la imatge capturada que podeu trobar a la secció “Imatge” dels resultats.
Els resultats es troben a la taula de resultats.
Resultats previstos
Colors esperats al plat
Solució 1 (columna A)
Segons el color del roig de metil, ha de ser superior o igual a 7.
Segons el color del blau de bromotimol, ha de ser 7.
Segons el color de la fenolftaleïna, ha de ser inferior o igual a 8.
Per tant, el pH de la solució desconeguda A és aproximadament 7.
Solució 2 (columna B)
Segons el color del taronja de metil, el pH de la solució desconeguda B ha de ser superior o igual a 3.
Segons el color del roig de metil, ha de ser inferior o igual a 4.
Segons el color del blau de bromotimol, ha de ser igual o inferior a 6.
Segons el color de la fenolftaleïna, ha de ser inferior o igual a 8.
Per tant, el pH de la dissolució desconeguda B és inferior o igual a 3.
Solució 3 (columna C)
Segons el color del taronja de metil, el pH de la solució desconeguda C ha de ser igual o superior a 5.
Segons el color del roig de metil, ha de ser superior o igual a 7.
Segons el color del blau de bromotimol, ha de ser major o igual a 8.
Segons el color de la fenolftaleïna, ha de ser menor o igual a 10.
Per tant, el pH de la solució desconeguda C és major o igual a 8 i menor o igual a 10.
- Solució desconeguda 1: H₂O, pH 7
- Solució desconeguda 2: HCl 0,001M, pH 3
- Solució desconeguda 3: NaOH 0.00001M, pH 9
Resum de tasques per rang de qualificació
Cursos 6è-8è
Enfocament Introducció als indicadors i les observacions qualitatives.
- Els estudiants observaran canvis bàsics de color i els compararan amb solucions de referència.
- Es posarà èmfasi en el reconeixement de patrons i en la gravació precisa d'observacions.
Resultats esperats:
- Familiaritat amb el concepte de pH i els indicadors.
- Desenvolupament d'habilitats bàsiques d'observació i registre de dades.
- Introducció al paper del pH en la química i la biologia.
Cursos 9-10
Enfocament Anàlisi intermèdia i comprensió quantitativa.
- Els estudiants compararan els resultats amb solucions amortidores per estimar rangs de pH amb més precisió.
- Exploraran els mecanismes químics darrere dels canvis de color dels indicadors.
Resultats esperats:
- Millora de la capacitat d'interpretar dades experimentals.
- Comprensió més profunda de les reaccions àcid-base i els indicadors de pH.
- Habilitats de laboratori millorades i atenció al detall.
Cursos 11è-12è
Enfocament Experimentació avançada i anàlisi crítica.
- Els estudiants realitzaran una anàlisi detallada del pH, calculen els punts de transició i avaluen l'exactitud dels seus resultats.
- Escriuran informes de laboratori complets que incloguin hipòtesis, metodologies, resultats i conclusions.
Resultats esperats:
- Domini de les tècniques de laboratori i anàlisi de dades.
- Domini de l'escriptura científica i la comunicació.
- Comprensió aprofundida de la química àcid-base i les seves aplicacions.
Aquesta progressió estructurada garanteix que els estudiants de tots els nivells puguin participar significativament en l'experiment, desenvolupant les seves habilitats i coneixements de manera incremental.
Equipament de laboratori
Instruments
- Placa de tub de 6 pous x2
- Gotes x7
- Barra de vidre
Productes
- Taronja de metil
- Vermell de metil
- Blau de bromotimol
- Fenolftaleïna
- Solucions desconegudes 1, 2 i 3