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La titolazione

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Presentation Transcript

  1. La titolazione E’ una procedura che ha lo scopo di definire la concentrazione (cioè la quantità espressa in moli per unità di volume) di un analita. A fondamento di una titolazione c’è una reazione chimica che deve essere nota, quantitativa, cineticamente veloce e deve dare un solo prodotto di reazione.

  2. Le reazioni chimiche • I diversi tipi di reazione possono essere classificati nel modo sottoelencato: • Acido – base    (es. H+ + OH-) • Complessazione (es. Ag+ +NH3 ) • Precipitazione (es. Ag+ + Cl-) • Redox (es. Fe+2 + MnO4- )

  3. Acido - Base • Una molecola si comporta da acido se cede protoni, una molecola si comporta da base se accetta protoni. Ogni acido (o base) viene giudicata dalla sua capacità di cedere protoni ad una base che funge da riferimento: l’acqua. Ad esempio: • HCl + H2O → H3O+ + Cl – (Reazione completa) • CH3COOH + H2O ‹═› H3O++ CH3COO– (Reazione di equilibrio) Per la reazione 2: [CH3COO–] [H3O+] K = ──────────────── = 10 -4.75 M [CH3COOH] La costante K, definita come il prodotto delle concentrazioni (ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico) dei prodotti di reazione diviso il prodotto delle concentrazioni dei reagenti.

  4. L'acqua L’acqua è un anfolita, si comporta cioè sia da base che da acido: H2O + H2O ‹═› H3O+ + OH– acido1 + base2 = acido2 + base1 La costante di equilibrio è: Kw = [H3O+] [OH –] = 10-14 M2 [H3O+] = [OH –] = 10-7 M

  5. -log[H3O+] = pH Considerando una reazione all’equilibrio il pH è quello per il quale si verifica la condizione protonica (poiché protoni liberi non esistono in soluzione, il numero di protoni ceduti (dagli acidi) deve essere uguale al numero dei protoni acquistati (dalle basi)). Condizione Protonica del sistema CH3COOH – H2O livello zero -H+ +H+ CH3COO- CH3COOH  / OH- H2O  H3O+ [H3O+] = [CH3COO–] + [OH –] L’interpretazione di una soluzione sede di un equilibrio chimico può essere ottenuta con 2 metodi: il metodo numerico e il metodo grafico.

  6. Diagramma logaritmico • Per ogni specie presente nel sistema acido base, si riporta log (Ci) = f(pH). • consideriamo il sistema CH3COOH – H2O (Ci = 0.1 M): • Le specie in equilibrio chimico sono CH3COOH, CH3COO-, H3O+, OH-. • log[H3O+] = - pH (retta con pendenza -1) • log[OH–] = -14+pH (retta con pendenza +1 e a pH = 0 concentrazione = 10-14) • [CH3COO–] = 0.1 Ka / Ka + [H3O+] • [CH3COOH] = 0.1 [H3O+] / Ka + [H3O+]

  7. Considero quindi tre regioni: 0 ‹ pH ‹ pKa -1 [H3O+] > 10 Ka [CH3COOH] = 0.1M log[CH3COOH]= -1(parallela all’ascissa con intercetta sull’ordinata-1) log[CH3COO–]= -1-pKa – pH (retta con pendenza +1 con intercetta –(pKa +1) sull’ordinata) pKa -1 ‹ pH ‹ pKa +1 pH =pKa [CH3COOH] = [CH3COO–] log[CH3COOH] = log[CH3COO–] = log (C/2) = -1-0.3 pKa +1 ‹ pH ‹ 14 log[CH3COOH] = -1+ pKa + pH (parallela a [H3O+]) log[CH3COO–]= -1(parallela all’ascissa con intercetta sull’ordinata -1)

  8. Titolazione di una soluzione di acido perclorico (titolando) con uno standard primario KHCO3 (titolante) Reazione in gioco: H+ + HCO3- = H2CO3 = CO2(gas) + H2O Bisogna scegliere un indicatore: Verde bromo – cresolo. Un indicatore acido-base è un acido debole, la cui forma acida assume un colore diverso da quello della forma basica. In questo caso si passa dal blu al giallo.

  9. Una quantità di sale, KHCO3, è accuratamente pesata e disciolta nella minima quantità di acqua. Per aggiunta di una o due gocce di indicatore, la soluzione assume una colorazione blu. Inserisco il titolando nella buretta facendo attenzione a non formare bolle d’aria, azzero e apro il rubinetto, lasciando cadere lentamente gocce di HClO4 nella soluzione di KHCO3.

  10. Ad ogni aggiunta, osservo il colore della soluzione che non cambia se non quando siamo vicini al punto di equivalenza: inizia il viraggio. Prendo nota del volume. Faccio bollire la soluzione per eliminare l’anidride carbonica e lascio raffreddare. Prendo nota del volume, Ve (punto finale della titolazione). Ripeto più volte la titolazione e calcolo il valore medio di Ve. Calcolo la concentrazione di HClO4 :

  11. Il numero di equivalenti di bicarbonato è uguale al numero di equivalenti di H+ presenti in Ve ml di HClO4. Pertanto il titolo dell’acido sarà ottenuto dalla seguente relazione Moli KHCO3 Volume equivalente

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