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Analisi Chimiche Volumetriche

ITIS “Othoca” – OristanoClassi quinte del Liceo Scientifico Tecnologico

Anno Scolastico 2010-2011

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Analisi Volumetrica ▼ Indagine chimica in cui si determina la

concentrazione di una sostanza in una soluzione incognita misurando il volume di una soluzione a titolo noto necessaria per reagire completamente► Campione incognito (soluzione) = titolato► Soluzione a titolo noto = titolante► L’operazione = titolazione► Titolo = concentrazione di una soluzione

▼ Il campione può essere già in soluzione o la soluzione può essere preparata con opportuni accorgimenti

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Condizioni di validità

▼ La stechiometria della reazione deve essere nota► Sono noti tutti i coefficienti di reazione

▼ La reazione deve essere spostata tutta verso destra► L’equilibrio è praticamente irreversibile

▼ Non deve esserci formazione di sottoprodotti► Le reazioni secondarie altererebbero la stechiometria

della reazione principale

▼ La reazione deve essere sufficientemente rapida▼ Il punto finale deve essere individuabile e

riproducibile

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I calcoli▼ Il ragionamento di base della titolazione è che

x . molititolante = y . molititolato

► Dove x ed y sono i coefficienti stechiometrici della reazione

▼ La titolazione permette di ottenere il volume di titolante necessario di cui si conosce anche la concentrazione (titolo); per cui

molititolante = Mtitolante . Vtitolante

▼ Conoscendo x e y, M e V del titolante si ottengono quindi le moli contenute nel campione incognito

▼ Conoscendo anche il volume del campione si può calcolare la molarità della soluzione incognita

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Esercizio

▼Calcola la concentrazione di un campione di NaCl di volume 105 mL che è stato titolato con 12,4 mL di una soluzione di AgNO3 0,05 M

▼Devi sapere che:►La temperatura è di 25 °C►La stechiometria di reazione è 1:1►La pressione è quella atmosferica

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Punto di equivalenza

▼ È il punto in cui il reagente aggiunto alla soluzione ha reagito completamente con la specie chimica da analizzare► È un punto teorico che non può essere

raggiunto realmente▼ Punto di fine titolazione: è il punto in

cui la tecnica volumetrica permette di fermare la titolazione► non corrisponde con il punto di equivalenza

quindi le tecniche volumetriche provocano sempre un errore che con opportuni accorgimenti può essere ridotto a livelli accettabili

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In sintesi▼ Il punto di equivalenza

► = obiettivo ideale (teorico)► = punto della titolazione in cui la quantità di titolante

aggiunta è esattamente quella richiesta dalla reazione stechiometrica con l’analita

Na2CO3 +2 HCl 2 NaCl + H2O + CO2

▼ Punto finale► = individuato dalla improvvisa variazione di una

proprietà fisica della soluzione

▼ Scarto tra p. finale e p. equivalente errore di titolazione

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La tecnica di lavoro

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Individuare il P.F.

▼ Per capire quando la titolazione è terminata si deve avere un segnale di ritorno che può essere► Ottico: si aggiunge una sostanza che modifica

in modo certo il colore del campione titolato●La sostanza è chiamata indicatore e deve

funzionare in modo da rendere minimo l’errore

► Fisico: si misura una grandezza fisica il cui valore indica il termine della titolazione

●Conducibilità elettrica, pH, ecc.

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Il punto finale

▼Il punto finale di una determinazione volumetrica può essere svelato:►Da variazioni chimiche o fisiche dovute

a variazioni delle concentrazioni dei reagenti in vicinanza del punto di equivalenza

►Cioè nel punto in cui le concentrazioni delle varie specie subiscono le variazioni maggiori

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▼ Il punto finale di una determinazione volumetrica può essere svelato:► dal cambiamento di colore del reagente o

dell’analita o di una sostanza appositamente introdotta definita indicatore;

► dall’intorbidamento della soluzione per formazione di una fase insolubile;

► dalla conducibilità elettrica della soluzione;

► dalla differenza di potenziale tra due elettrodi immersi nella soluzione;

► dall’indice di rifrazione della soluzione;► dalla variazione della temperatura;► dalla quantità di corrente che passa

attraverso la soluzione

In particolare

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Nozioni utili per i calcoli

Alcune formule e tipologie di calcolo

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La mole▼ La mole

► è l’unità di base SI per la quantità di una specie analitica

► E’ sempre associata ad una formula chimica ed è in relazione col numero di Avogadro (6,022 x 1023) delle particelle rappresentate da quella formula

▼ La millimole (mmol)► è 1/1000 di mole (10-3 mol)

▼ La massa molare (m.m.) di una sostanza ► è la massa in grammi di una mole di quella

sostanza► m.m.CH2O= 12 + 2 + 16 = 30,0 g/mol

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Calcoli sulle moli▼Quante moli sono contenute in 2,00

g di acido benzoico puro (M = 122,1 g/mol)?

▼Per ottenere il numero di millimoli, si divide per la massa millimolare (0,1221 g/mmol). Cioè,

HBz mol 0,01641,122

00,2HBz di quantità HBzn

HBz mmol 16,41221,000,2

HBz di quantità HBzn

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Equazioni chiave

▼Molarità (M)

▼Percentuale in peso (volume)

▼Densità

▼Parti per milione/miliardo

soluzione

solutoA

litrimoli

A

100me)massa(volume)massa(volu

%p/psoluzione

soluto

sostanza

sostanza

Vmassa

densità

)10(10massamassa

ppm(ppb) 96

campione

sostanza

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Diluizioni▼ Formula della diluizione

Mconc . Vconc = Mdil . Vdil ▼ Dove:

► Mconc = concentrazione (molarità) della soluzione più concentrata

► Vconc = volume della soluzione più concentrata► Mdil = concentrazione (molarità) della

soluzione più diluita► Vdil = volume della soluzione più diluita

▼ Quindi se ad esempio Mdil è incognita:

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Metodi▼1. basati sulla combinazione di ioni o

molecole►reazioni di neutralizzazione (acido-base)►reazioni di precipitazione►reazioni con formazione di complessi►reazioni per la determinazione di

composti organici▼2. basati sul trasferimento di

elettroni (reazioni di ossido-riduzione)

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Saltare questa sezione

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SOLUZIONE STANDARD = reagente a concentrazione esattamente nota

▼ Si ottiene in due modi:▼ 1. si prepara la soluzione standard a partire da

una quantità esattamente pesata di reagente puro e diluendo a volume noto.

▼ 2. si titola il reagente con una data quantità di un composto puro (standard primario)

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STANDARD PRIMARIO (sostanza madre)

•Deve essere:•1.  composto puro ( impurezza massima 0,01%)•2. stabile, non alterabile all’aria, non deve reagire con il solvente•3. non igroscopica, né efflorescente•4. facilmente reperibile e poco costosa•5. con peso equivalente sufficientemente alto

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Curva di titolazione

Da completare

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Curve di titolazione

▼ Una curva di titolazione consiste in un grafico

▼ nel quale in ascissa è riportato il volume di reagente

▼ e in ordinata una qualche funzione dell’analita o del reagente,

▼ cioè una grandezza correlata alla concentrazione in funzione del volume del reagente.

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•Di norma la curva risultante è di tipo sigmoide, nella quale le osservazioni importanti sono limitate ad una piccola zona (da 0,1 a 0,5 mL) intorno al punto di equivalenza.

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CALCOLI NELL’ANALISI VOLUMETRICA  

▼ Un’equazione chimica bilanciata fornisce i rapporti di combinazione (stechiometria)

– in unità di moli – tra le sostanze reagenti ed i loro prodotti.

3223 2)(2 NaNOPbINOPbNaI

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▼ I calcoli in analisi volumetrica servono a mettere in relazione le moli di titolante con le moli di analita:

 ▼ t moli di titolante (T) reagiscono con a

moli di analita (A).▼ Le moli di titolante impiegate sono

▼Moli di T = VT(MT)

▼ Dove VT è il volume di T e (MT) è la molarità di T nella buretta.

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•Le moli di A presenti, che hanno reagito con tale numero di moli di T sono:

T) di Adi molit

aMoli (

Ad esempio, se la reazione fosse:

prodottiAT 32

al punto di equivalenza:

T) di Adi moliMoli (2

3

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quanti grammi di KOH vengono titolati da 16,45 ml di H2SO4 0,075M

2 KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O

0,075 x16,45/1000 = 1.23 x 10-3 moli a. solforico

x 2 = 2.46 x 10-3 moli KOH

2.46 x 10-3 x 56,11 = 0.138 grammi

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1) Calcolo delle moli del titolante

2) Calcolo delle moli dell’analita (tenendo conto del rapporto stechiometrico della reazione)

3) Calcolo della massa dell’analita

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TITOLAZIONE DI RITORNO

 QUANDO LA TITOLAZIONE DIRETTA E’:▼ POCO ACCURATA▼ PUNTO EQUIVALENTE POCO NETTO

▼ RETROTITOLAZIONE:▼ REAZIONE DELLA SPECIE IN ESAME CON UNA

QUANTITA’ NOTA IN ECCESSO DEL TITOLANTE▼ DETERMINAZIONE DELL’ECCESSO MEDIANTE

TITOLAZIONE CON UN ALTRO REGENTE▼ SOTTRAZIONE DELLA QUANTITA’ DI

QUEST’ULTIMO DALLA QUANTITA’ TOTALE. 

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TITOLAZIONE IN BIANCO

SE SI RITIENE CHE IL CONSUMO DI TITOLANTE NON SIA DOVUTO SOLO ALLA SPECIE DA DETERMINARE MA ANCHE A QUALCHE ALTRO COMPONENTE DELLA SOLUZIONE.

 SI TITOLA IN PARALLELO UNA SOLUZIONE COME QUELLA IN ESAME, MA PRIVA DELL’ANALITA.

 IL TITOLANTE IMPIEGATO IN QUESTA PROVA VIENE SOTTRATTO A QUELLO IMPIEGATO NELLA PROVA CON L’ANALITA.