DIPARTIMENTO DI CHIMICA G. CIAMICIAN – CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE CORSO DI LAUREA IN FARMACIA...
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DIPARTIMENTO DI CHIMICA “G. CIAMICIAN” – CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE CORSO DI LAUREA IN FARMACIA – CHIMICA ANALITICA – CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE Titolazioni Titolazioni • Titolazioni e termini usati nelle titolazioni • Calcoli volumetrici • Esempi numerici
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TitolazioniTitolazioni
• Titolazioni e termini usati nelle titolazioni
• Calcoli volumetrici
• Esempi numerici
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TitolazioniTitolazioni
• I metodi di titolazione sono procedimenti analitici nei quali la concentrazione incognita dell’analita viene determinata misurando la quantità di una specie standard che reagisce completamente con l’analita.
• Il reagente può essere una soluzione a concentrazione nota di una specie chimica, di cui si misura il volume o la massa. In questo caso si parla di titolazioni volumetriche o gravimetriche.
• Se la specie che reagisce con l’analita è l’elettrone, la grandezza misurata è una quantità di carica, e si parla di titolazioni coulometriche.
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Titolazioni – GlossarioTitolazioni – Glossario
• Soluzione (o titolante) standard: reagente a concentrazione nota usato in un’analisi di titolazione.
• Standard primario: composto ad alto grado di purezza che serve a preparare soluzioni standard per titolazioni volumetriche.
• Titolazione: processo in cui un reagente standard viene aggiunto ad una soluzione di un analita fino a che la reazione tra analita e reagente non viene giudicata completa.
• Retro-titolazione: processo in cui una soluzione standard viene aggiunta in eccesso alla soluzione di analita, e tale eccesso viene titolato con una seconda soluzione standard.
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Titolazioni – GlossarioTitolazioni – Glossario
• Punto di equivalenza (o punto equivalente): è il punto di una titolazione in cui la quantità di reagente standard aggiunta è esattamente uguale alla quantità di analita.• Punto finale: è il punto di una titolazione in cui si verifica un cambiamento fisico che permette all’operatore (o a un sistema automatizzato) di giudicare completa la titolazione.• Errore di titolazione: è la differenza (espressa, a seconda dei casi, in volume, massa o quantità di carica) tra punto di equivalenza e punto finale.• Indicatore: sostanza aggiunta alla soluzione del campione, in grado di produrre in corrispondenza del punto di equivalenza un cambiamento fisico osservabile della soluzione.
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TitolazioniTitolazioni
Al punto di equivalenza, la quantità di titolante aggiunto è chimicamente equivalente alla quantità di analita, in base alla stechiometria della reazione.
Es: 2MnO4- + 5C2O4
2- 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
Titolante Titolato
In questo caso, al punto di equivalenza, sono state aggiunte 2 mol di MnO4
- per ogni 5 mol di C2O42- che
erano contenute nel campione iniziale.
Punto di equivalenzaPunto di equivalenza
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TitolazioniTitolazioni
Il punto finale è il punto che l’operatore (o un sistema strumentale) giudicano come la migliore approssimazione possibile del punto equivalente.Siccome al punto equivalente si ha una netta variazione della concentrazione relativa di titolante e titolato, si ha anche una netta variazione in una qualche proprietà osservabile della soluzione (colore, torbidità, conducibilità) che permette di determinare il punto finale con un ridotto errore di titolazione.
Spesso di aggiunge alla soluzione un indicatore, cioè una sostanza in grado di evidenziare il punto finale con una evidente variazione di una sua proprietà osservabile.
Punto finalePunto finale
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TitolazioniTitolazioni
Le variazioni osservabili della soluzione possono essere sia rilevate direttamente dall’operatore (comparsa o variazione di colore, comparsa di torbidità), oppure rivelate strumentalmente.
Fra gli strumenti utilizzati per determinare il punto finale si hanno i colorimetri, i turbidimetri, i termometri, gli amperometri, i voltmetri, i conduttimetri.
Determinazione del punto finaleDeterminazione del punto finale
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TitolazioniTitolazioni
Gli standard primari servono come materiali di riferimento nei metodi di titolazione, e ne determinano l’accuratezza. I loro principali requisiti sono:
1. Elevata purezza.2. Stabilità agli agenti atmosferici.3. Assenza di acqua di idratazione.4. Costo modesto.5. Sufficiente solubilità nel mezzo di titolazione.6. Massa molare sufficientemente grande.
Standard primariStandard primari
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TitolazioniTitolazioni
Una soluzione standard per titolazioni dovrebbe:
1. Essere sufficientemente stabile
2. Reagire rapidamente con l’analita
3. Reagire completamente con l’analita
4. Essere coinvolto con l’analita in una reazione selettiva e descritta da una equazione stechiometrica semplice.
Soluzioni standardSoluzioni standard
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TitolazioniTitolazioni
Per stabilire la concentrazione di una soluzione standard si possono utilizzare due metodi:
metodo diretto: una quantità pesata di standard primario è disciolto in un solvente fino ad un volume noto.
standardizzazione: la concentrazione della soluzione viene determinata mediante titolazione con una massa o un volume esatto di standard primario.
Soluzioni standardSoluzioni standard
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TitolazioniTitolazioni
Alcuni composti non sono abbastanza puri per essere considerati standard primari, ma possono essere utilizzati per preparare soluzioni standard, la cui concentrazione è determinata con il metodo della standardizzazione.
Tali composti sono detti standard secondari, e le soluzioni standardizzate di questi composti si dicono soluzioni standard secondarie.
Standard secondariStandard secondari
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
Relazioni algebriche fondamentaliRelazioni algebriche fondamentali
(g/mol)A di molare massa
gA di massa mol :A di quantità A n
mol/L)( (L) mol AA cVn
titolante
titolantetitolante
analita
analitaanalita
cVcV
mmol/mL)( (mL) mmol AA cVn
(mg/mmol)A di molare massa
mgA di massa mmol :A di quantità A n
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
titolantetitolantetitolanteanalitaanalitaanalita : : cVcV
Espressione dell’equivalenza chimicaEspressione dell’equivalenza chimica
Espressioni alternativeEspressioni alternative
titolante
titolante
analita
analita
nn
Al punto di equivalenza le moli aggiunte di titolante e le moli iniziali di analita (titolato) stanno fra loro come i rispettivi coefficienti stechiometrici
titolante
titolantetitolante
analita
analita
cVn
titolante
titolante
analita
analitaanalita
ncV
Queste espressioni sono utili quando non si conoscono concentrazione e volume del titolante, oppure il volume del titolato (ad es. quando sono aggiunti in forma solida), e quindi è necessario ragionare in termini di moli e non di concentrazioni
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
• Questa equazione è formalmente simile all’equazione che esprime l’equivalenza chimica (se analita = titolante = 1), perché entrambe esprimono un’uguaglianza fra numeri di moli.
• Le moli di analita nella soluzione concentrata sono uguali alle moli nella soluzione diluita
Equazione per la diluizione di soluzioniEquazione per la diluizione di soluzioni
concconcdildil cVcV
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
1. Individuare titolante e titolato2. Scrivere la reazione titolante/titolato e
bilanciarla3. Convertire opportunamente le unità di
misura dei dati del problema (concentrazioni in molarità e quantità in numero di moli)
4. Applicare l’espressione di equivalenza chimica nella forma opportuna, considerando i coefficienti stechiometrici
5. Esprimere i risultati nella forma richiesta dal problema
Soluzione di un problema di titolazioneSoluzione di un problema di titolazione
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
EsempioEsempio
Calcolo delle molarità dai dati di standardizzazione
50,00 mL esatti di una soluzione di HCl hanno reagito con 29,71 mL di Ba(OH)2 0,01963 M per raggiungere il punto finale.Calcolare la molarità di HCl nella soluzione titolata.
Ba(OH)2 + 2HCl BaCl2 + 2H2O
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Calcoli volumetriciCalcoli volumetrici
EsempioEsempio
Calcolo della quantità di analita dai dati di titolazione
Un campione di 0,8040 g di un minerale di ferro viene solubilizzato per dare ioni Fe2+ in soluzione.La soluzione viene titolata con 47,22 mL di una soluzione 0,02242 M di KMnO4. Calcolare
la percentuale (w/w) di Fe (M = 55,874 g/mol) nel campione.MnO4
- + 5Fe2- + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Titolante Titolato
