Disegnare curve di titolazione per punti 1 - Calcolare il volume equivalente (V eq ) Sapere il punto...

Disegnare curve di titolazione per punti

1 - Calcolare il volume equivalente (Veq)

Sapere il punto equivalente permette di predisporre sin dall’ inizio il grafico e di suddividerlo in due (specie monoprotiche) o più zone (specie poliprotiche) in modo di calcolare il pH in modo sistematico.

ntitolante = n0

Ctitolante Veq= C0 V0

2 - Calcolare il pH iniziale

ntit= 0 Vagg= 0

Schema3 - Calcolare il pH per una serie di punti ben selezionati dove il titolante è in difetto

n0 < ntitolante < 2 n0 Veq < Vagg < 2Veq

2n0 < ntitolante < 3 n0 2Veq < Vagg < 3Veq

ntitolante < n0 Vagg < Veq

4 – Calcolare il pH nei punti equivalenti

ntitolante = 2n0 Vagg = 2Veq

ntitolante = 3n0 Vagg = 3Veq

ntitolante = n0 Vagg = Veq

Schema 5 - Calcolare il pH per una serie di punti ben selezionati dove il titolante è in eccesso

6 - Calcolare il pH per Vagg

ntitolante > 2n0 Vagg > 2Veq

ntitolante > 3n0 Vagg > 3Veq

ntitolante > n0 Vagg > Veq

pH del titolante

Disegno delle curve di titolazione :

1) HCl (0.1M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M

2) NaOH (0.75 M, 20.0 mL) con HCl 0.500M

3) Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) con NaOH 0.50 M

4) NH3 (0.50 M; 40.0 mL) con HCl 1.00 M

5) Acido biprotico (0.50 M; 20.0 mL) con NaOH 1.0 M [Parte 2]

6) Etilendiammina (0.100 M, 100 ml) con HCl 1.00 M [Parte 2]

Disegno delle curve di titolazione - (1)

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M

HCl / NaOH

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M

Primo - Calcolare il volume equivalente

inizHCleq

eqNaOHinizHCl

0.10000.1

100.1001.0 3

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M – 2

Secondo - Calcolare il pH iniziale -- Vagg=0.00 mL

COH HCl

forteacido

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Vagg (m L)

Terzo – Difetto di base (titolante) Vagg < Veq

OH- + H3O+ 2H2Ontit n0

n0 - ntit

100.100

00.1100.1001.0

aggNaOHHCl

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M– 3b

Terzo – Difetto di base (titolante) Valori scelti

Vagg(mL)

[H3O+] x 103 M

1 101.0 89.11 1.050

3 103.0 67.96 1.168

5 105.0 47.62 1.322

7 107.0 28.04 1.552

9 109.0 9.17 2.037

9.9 109.9 0.91 3.041

9.99 109.99 0.091 4.041

9.999 109.999 0.0091 5.041

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M – 3c

Terzo – Difetto di base (titolante) - grafico

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

V agg (m L)

Quarto – pH al punto equivalente

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

V agg (m L)

pHBase forte - acido forte:

Neutralità – pH = 7

Quinto – Eccesso di base (titolante) Vagg > Veq

OH- + H3O+ 2H2Ontit

ntit- no

]log[][

100.100

100.100100.000.1

OHpHOH

HClaggNaOH

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M – 5b

Quinto – Eccesso di base (titolante) Valori scelti

Vagg VT [OH-] 103

pOH pH

10.001 110.001

0.00909 5.041 8.96

10.01 110.01 0.0909 4.041 9.96

10.1 110.10 0.908 3.042 10.96

11.0 111.00 9.009 2.045 11.95

15.0 115.00 43.48 1.362 12.64

20.0 120.00 83.33 1.079 12.92

30.0 130.00 153.85 0.813 13.19

HCl (0.100 M, 100 mL) titolato con NaOH 1.00 M – 5c

Quinto – Eccesso di base (titolante) grafico

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

V agg (m L)

Sesto – pH limite – pH del titolante

00.0)00.1log(

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

V agg (m L)

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M

NaOH/HCl

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M

inizNaOHeq

eqHClinizNaOH

0.30500.0

100.2075.0 3

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M– 2

Secondo - Calcolare il pH iniziale Vagg=0

1033.175.0

fortebase

0 10 20 30 40 50 60

Vagg (m L)

Terzo – Difetto di acido (titolante) Vagg < Veq

H3O+ + OH- 2H2Ontit n0

n0 - ntit

]log[][

100.20

5.0100.2075.0

OHpHOH

aggHClNaOH

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M– 3b

Terzo – Difetto di acido (titolante) Valori scelti

Vagg VT [OH-] [H3O+] pH

5.0 25.0 0.500 2.00 10-14 13.70

10.0 30.0 0.333 3.00 10-14 13.52

15.0 35.0 0.214 4.67 10-

20.0 40.0 0.125 8.00 10-14 13.10

25.0 45.0 0.0556 1.80 10-13 12.74

29.0 49.0 0.0102 9.80 10-13 12.01

29.9 49.9 0.00100 9.98 10-12 11.00

29.99 49.99 1.00 10-4 1.00 10-10 10.00

29.999 49.999 1.000 10-5 1.00 10-9 9.00

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M– 3c

Terzo – Difetto di acido (titolante) grafico

0 10 20 30 40 50 60

Vagg (m L)

Quarto – Punto equivalente

0 10 20 30 40 50 60

Vagg (m L)

pHAcido forte – base forte:

Neutralità - pH=7

Quinto – Eccesso di acido (titolante)

H3O+ + OH- 2H2Ontit n0

ntit- no

100.20

100.2075.05.0

NaOHaggHCl

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M– 5b

Quinto – Eccesso di acido (titolante) Valori scelti

Vagg VT [H3O+] pH

30.001

50.001

1.00 10-5 5.00

30.01 50.01 1.00 10-4 4.00

30.1 50.1 1.00 10-3 3.00

31.0 51.0 0.0098 2.01

35.0 55.0 0.0454 1.34

40.0 60.0 0.0833 1.08

50.0 70.0 0.143 0.84

60.0 80.0 0.188 0.73

NaOH (0.75 M, 20.0 mL) titolata con HCl 0.500 M– 5c

Quinto – Eccesso di acido (titolante) grafico Vagg > Veq

0 10 20 30 40 50 60

Vagg (m L)

0 10 20 30 40 50 60

Vagg (m L)

30.0)5.0log(log

]log[ 3

HAc/NaOH

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL)titolato con NaOH 0.500 M

pKa= 4.75

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M

inizHAceq

eqNaOHinizHAc

0.12500.0

100.203.0 3

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M – 2

Secondo - Calcolare il pH iniziale (Acido acetico = HAc, pKa = 4.75)

1030.2

1078.130.0

1030.0

)103.0(

HAcaHAc

adeboleacido

verificato

0.0 10.0 20.0v (m L )

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M– 3

Terzo – Difetto di base (titolante) Zona tampone dell’ acido acetico /ione acetato

HAc + H2O = Ac- + H3O+

n0 - ntit

HAc + OH- Ac- + H2O

L’aggiunta della base fa si che diminuisca la quantità di acido acetico e che cresca quella dello ione acetato.

Se le moli di titolante (ntit) aggiunte sono comprese tra 1/10 e 9/10 delle moli iniziali di acido (n0) si ha una soluzione tampone

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M– 3aTerzo – Difetto di base (titolante)

Zona tampone acido acetico – ione acetato

aggNaOH

aggNaOHHAc

titHAc

HAcHAca

50.0100.203.01078.1][

5.0100.203.0

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M– 3b

Terzo – Difetto di base (titolante) Valori scelti

Vagg VT [HAc] [Ac-] R [H3O+] pH

1.2 13.2 0.255 0.0283 9.00 1.60 10-

2.4 14.4 0.214 0.0536 4.00 7.12 10-5 4.15

3.6 15.6 0.178 0.0763 2.33 4.15 10-5 4.38

4.8 16.8 0.145 0.0968 1.50 2.67 10-5 4.57

6.0 18.0 0.115 0.115 1.00 1.78 10-5 4.75

7.2 19.2 0.0882 0.132 0.67 1.19 10-5 4.92

8.4 20.4 0.0634 0.148 0.43 7.63 10-6 5.12

9.6 21.6 0.0405 0.1621 0.25 4.45 10-6 5.35

10.8 22.8 0.0298 0.169 0.18 3.14 10-6 5.50

punto di semi-titolazione Vagg = 0.5 Veq pH=pKa

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M – 3c

Terzo – Difetto di base Zona Tampone

0.0 10.0 20.0v (m L )

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M – 4Quarto – pH al punto equivalente

Soluzione di una base debole

HAc + OH- Ac- + H2O

Ac- + H2O = HAc + OH- Kb

00.91000.1][1000.1

10 1.051062.51875.0101875.0

101875.0][

1875.00.32

0.125.0

1012100.20

10125.0

10-1025.9

pHMOHM

KCKCOH

wAcAcbAc

eqNaOH

NaOHAc

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M – 4b

Quarto – Punto equivalente

0.0 10.0 20.0v (m L )

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M -5

Quinto – eccesso di base (titolante)

100.20

100.203.05.0

HAcaggNaOH

HActit

HAc + OH- Ac- + H2Ontitn0

nontit- no

Questa parte di curva non si distingue da quella finale acido forte - base forte

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M 5b

Quinto – Eccesso di base (titolante) Valori scelti

Vagg VT [OH-] pH

12.01 32.01 1.50 10-4 10.19

12.1 32.1 1.56 10-3 11.19

12.5 32.5 7.69 10-3 11.89

13.0 33.0 0.0152 12.18

14.0 34.0 0.0294 12.47

16.0 36.0 0.0556 12.74

20.0 40.0 0.100 13.00

24.0 44.0 0.136 13.13

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M - 5c

Quinto – Eccesso di base (titolante)

0.0 10.0 20.0v (m L )

Acido acetico (0.30 M; 20.0 mL) titolato con NaOH 0.500 M – 6

30.0)5.0log(

CpOH NaOH

0.0 10.0 20.0v (m L )

NH3/HCl

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M

pKb= 5.00

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M

inizNHeq

eqHClinizNH

0.2000.1

100.40500.0 3

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 2

Secondo – Calcolare il pH iniziale (Ammoniaca = NH3 pKb = 5.00)

1024.2

1050.0

)105.0(

debolebase

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

V agg (m L)

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 3Terzo – Difetto di acido (titolante) Vagg

<Veq Zona tampone ammoniaca/ione ammonio

NH3 + H2O = NH4+ + OH-

n0 - ntit

NH3 + H3O+ NH4+ + H2O

L’aggiunta dell’acido fa si che diminuisca la quantità di ammoniaca e che cresca quella dello ione ammonio.

Se le moli di titolante (ntit) aggiunte sono comprese tra 1/10 e 9/10 delle moli iniziali di ammoniaca (n0) si ha una soluzione tampone.

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 3a

Terzo – Difetto di acido (titolante) Vagg < VeqZona tampone ammoniaca / ione ammonio

pOHpHOHpOH

NHbaggHCl

aggHClNHNHb

00.14]log[

00.1100.40500.010

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 3b

Terzo – Difetto di acido (titolante) Valori sceltiVagg VT [NH3] [NH4

+] R [OH-] pH

2.00 42.0 0.428 0.0476 9.0 9.0 10-5 9.95

4.00 44.0 0.364 0.0909 4.0 4.0 10-5 9.60

6.00 46.0 0.304 0.130 2.33 2.33 10-5 9.37

8.00 48.0 0.250 0.167 1.5 1.5 10-5 9.17

10.00 50.0 0.200 0.200 1.00 1.00 10-5 9.00

12.00 52.0 0.154 0.231 0.67 0.67 10-5 8.83

14.00 54.0 0.111 0.259 0.43 0.43 10-5 8.63

16.00 56.0 0.0714 0.286 0.25 0.25 10-5 8.40

18.00 58.0 0.0344 0.310 0.111

0.111 10-

punto di semititolazione Vagg = 0.5 Veq pH = pKa = pKw - pKb

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 3c

Terzo – Difetto di acido (titolante)

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

V agg (m L)

Quarto – pH punto equivalente (Vagg =Veq) Soluzione di un acido debole – Ione ammonio

NH3 + H3O+ NH4+ + H2O

NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ Ka

74.41082.110333.0

10333.0][

333.00.60

100.20100.40

10200.1

KCKCOH

wNHNHaNH

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M– 4b

Quarto – punto equivalente

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

V agg (m L)

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M - 5

Quinto – eccesso di acido (titolante) Vagg > Veq

NH3 + H3O+ NH4+ + H2O

ntitn0

100.40

100.405.000.1

NHaggHCl

ntit- no n0

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M - 5b

Quinto – Eccesso di acido (titolante) Valori scelti

Vagg VT [H3O+] pH

20.1 60.1 0.00166 2.78

20.5 60.5 0.00826 2.08

21.0 61.0 0.0164 1.79

23.0 63.0 0.0476 1.32

25.0 65.0 0.0769 1.11

27.5 67.5 0.111 0.95

30.0 70.0 0.143 0.84

35.0 75.0 0.200 0.70

40.0 80.0 0.250 0.60

Ammoniaca (0.50 M; 40.0 mL) titolata con HCl 1.00 M - 5c

Quinto – Eccesso di acido

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

V agg (m L)

00.0)00.1log(

HClCpH

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

V agg (m L)

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