Práctica de química: Las flores como reactivos químicos (extracción de indicadores ácido-base)

¿Cómo podemos darnos cuenta de que una sustancia es un ácido o una base? Mediante la observación es posible detectar las propiedades que caracterizan a cada tipo de sustancia. Se puede definir un ácido como aquella sustancia que cuando está disuelta en agua:

• Es ácida al gusto, como por ejemplo el limón (¡cuidado! no introducirse a la boca sustancias desconocidas),
• Cambia el papel tornasol al rojo,
• Reacciona con ciertos metales, como el cinc, liberando gas hidrógeno.

Por su parte, una solución alcalina, o de carácter básico:

• Es amarga al gusto,
• Cambia el papel tornasol al azul,
• Se siente untuosa o resbaladiza al tacto (¡cuidado! no tocar sustancias desconocidas).

La forma más sencilla y segura de determinar si una sustancia es un ácido o una base consiste en disolver en agua esa sustancia y luego, poner la solución en contacto con papel tornasol. Éste es un indicador ácido-base que proviene de una mezcla de compuestos extraídos de ciertas plantas que se encuentran principalmente en Holanda. En esta mezcla de compuestos hay un colorante que se denomina eritrolitmina, que se torna rojo frente a los ácidos y azul frente a las bases (medio alcalino).

Los indicadores ácido-base, tales como la eritrolitmina, son sustancias que modifican su estructura química en presencia de ácidos y bases. Este cambio de estructura produce un cambio en el color de la sustancia. Las flores, como muchos productos naturales, contienen indicadores ácido-base. En esta Actividad, describiremos cómo aislar algunos de ellos y cómo usarlos para analizar la acidez o la alcalinidad de una solución.

Actividad 1. Extracción de indicadores naturales

a) Colorantes de las flores

Los colores de las flores se deben a diversos colorantes o pigmentos naturales. Algunos de ellos, como las antocianinas, son indicadores ácido-base ya que presentan distinto color en medio ácido y en medio alcalino. Estos colorantes se pueden extraer de los pétalos fácilmente con alcohol.

Materiales necesarios

• Flores de colores intensos (varias de cada color)
• Alcohol medicinal (500 cm3)
• Tazas o vasos (por lo menos uno)
• Cucharas de té (por lo menos una)
• Tijera
• Tubos de ensayo o frasquitos para guardar los extractos y realizar los ensayos (3 por cada extracto que prepares)
• Solución ácida: jugo de limón (aproximadamente un vaso)
• Solución alcalina: agua de cal (una cucharada de cal en un vaso de agua)
• Tabla1 registrar los resultados

Procedimientos

Corta con la tijera pétalos de flores en pequeños trozos (todas las flores deben ser de un mismo color), y colocalos en una taza o pequeño vaso.

Agrega alcohol hasta cubrirlos, y maceralos con la cuchara. Puedes ayudar a la extracción de los colorantes colocando el recipiente en un recipiente más grande con agua caliente. (Precaución: cuidado con el agua caliente, no acerques el alcohol al fuego.)

Sosten los pétalos con la cuchara y vierte el líquido coloreado en un tubo de ensayo o frasquito.
Repite el procedimiento con flores de distintos colores (siempre de a un color por vez) y obtendrás varios extractos, que podrás usar como indicadores. Rotula cada frasquito para saber de qué flor provino el extracto.

Para determinar si un extracto contiene un buen indicador ácido-base, pon un poco de jugo de limón (solución ácida) en un frasquito y un poco de agua de cal (solución alcalina) en otro.
Con la cuchara, agrega unas gotas del extracto en cada uno. Observa y anota en la tabla el color en cada caso.

Analiza los resultados que obtuviste: ¿se diferencia fácilmente el color en medio ácido del color en medio alcalino?, ¿sirve el extracto como indicador?, ¿qué relación puede tener el color de las flores con la acidez del suelo en el que se han cultivado?

b) Colorantes del repollo colorado

Para extraer los colorantes del repollo colorado no necesitas alcohol; con agua es suficiente. En lugar de colocar los trozos en una taza o en un vaso, colocalos en un jarro o una pequeña cacerola para poder calentarlos al fuego de una hornalla o calentador. Corta una hoja de repollo colorado en trozos pequeños. Colocalos en el jarro y cubrilos con agua. Hierve las hojas durante dos minutos. Deja enfriar y junta el líquido coloreado en un frasco o tubo de ensayo rotulado "repollo". La solución azul obtenida funcionará como indicador. Para verificar que la solución actúa como indicador, agrega gotas al jugo de limón y al agua de cal y observa el color que adquiere en cada uno.

c) Un indicador en un laxante: la fenolftaleína

Algunos chicles laxantes contienen un indicador llamado fenolftaleína, que sólo tiene color en soluciones alcalinas. Puedes extraer este indicador cortando algunos chicles en trozos, colocándolos en un vaso y cubriéndolos con alcohol. Separa el líquido y guardalo en un frasquito rotulado "fenolftaleína". Con el jugo de limón y el agua de cal ensaya sus propiedades como indicador y anotá los colores que observás.

Actividad 2. Ensayo del carácter ácido-base de algunas sustancias

Con los indicadores ácido-base de los extractos que preparaste puedes probar la acidez o alcalinidad de distintas soluciones, como leche, limpiadores, vinagre, gaseosas, vino, té, saliva, caldo, agua de charcos, agua de lluvia, etc.

Materiales necesarios

• Extractos con indicadores ácido-base obtenidos en la Actividad 1.
• Tubos de ensayo o frasquitos donde realizar los ensayos (uno por cada indicador y por cada solución).
• Cuchara de té o gotero para agregar los indicadores a la solución.
• Tabla 2 para registrar los resultados.
  

  
  

Procedimientos

Vierte cuidadosamente un poco del líquido con el que vas a realizar el ensayo (leche, vinagre u otro) en un frasquito. Agregale unas gotas de un indicador. Observa y anota el color en la tabla. Compara el color que toma el indicador con el que tenía en medio ácido (jugo de limón) y el que tenía en medio alcalino (agua de cal). Determina si la sustancia es ácida, alcalina o neutra (en caso de colores intermedios). Escribe esa conclusión en la última columna de la tabla.

Repite el procedimiento con el mismo líquido y otros indicadores.

Repite el ensayo con diversas soluciones acuosas y organiza tus resultados en la tabla.

Relaciona las propiedades y el uso de cada sustancia analizada con su carácter de ácido o base.

En el caso de productos industriales (como los limpiadores), lee la etiqueta de el producto y trata de establecer a cuál o cuáles sustancias se puede deber el carácter de la solución.

Descripción de las actividades propuestas a los alumnos

Las actividades involucran la extracción de colorantes de diferentes productos naturales (pétalos de flores de distintos colores, hojas de repollo), así como de productos manufacturados (chicles laxantes), con disolventes de distinta polaridad. Estos extractos se utilizan para medir el carácter ácido-base de productos de uso cotidiano, relacionando la definición fenomenológica del concepto de acidez y alcalinidad con los cambios de color de los indicadores presentes. Se sugiere la realización de las actividades en grupos de seis a ocho alumnos. Se adjuntan modelos de tablas, que se pueden imprimir para entregar a los alumnos.

Tiempo estimado: una hora y media.

Objetivos

A partir de las actividades propuestas se pretende que los alumnos establezcan la relación que existe entre el color de una sustancia y su estructura, que comprueben el carácter ácido-base de sustancias de uso cotidiano y que establezcan una comparación entre las mismas. Otro objetivo es presentar, a través de la actividad, el concepto de fuerza de los ácidos y bases, y su relación con el pH.

Comentarios

Se puede trabajar el concepto de solubilidad en la extracción de colorantes, relacionando la polaridad de los disolventes utilizados con la estructura de los colorantes. El carácter alcalino de los detergentes y limpiadores a base de amoníaco contribuye a la propiedad desengrasante. Las grasas se saponifican en presencia de álcalis; esta reacción facilita la posterior disolución de las mismas. Conviene tener la precaución de no utilizar disolventes no acuosos (querosén, aguarrás, etc.), ya que en ellos no se aplican de la misma manera los conceptos de ácido y base. Se pueden utilizar cintas de papel pH para introducir el concepto de pH y comparar los resultados con los obtenidos con los indicadores. (Se venden pHmetros portátiles que no son excesivamente caros.)
Sugerencias de evaluación

Se puede solicitar a los alumnos la presentación de un cuadro comparativo entre las propiedades de las sustancias analizadas, los colores obtenidos frente a los indicadores y la fuerza ácida. También se les puede pedir que realicen la descripción de sustancias "desconocidas" donde indiquen sus usos y propiedades ácido-base.