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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

• Durezza dell’acqua

• Titolazioni con formazione di complessi

• Titolazioni con EDTA

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Durezza dell’acquaDurezza dell’acqua

• Per durezza dell'acqua s’intende un valore che esprime il contenuto di sali di calcio e magnesio oltre che di eventuali metalli pesanti presenti nell'acqua.

• Le acque dure hanno maggiore tendenza a formare depositi di calcare, cioè dicarbonato di calcioCaCO3

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Durezza dell’acquaDurezza dell’acqua

• La durezza dell’acqua ha effetti sulla qualità delle acque per usi domestici e industriali:– Formazione di calcare degli impianti e negli

elettrodomestici– Abbattimento dell’efficacia dei detersivi– Prevenzione della corrosione

• Per questi motivi la durezza è un parametro analitico importante che viene sempre determinato per le acque di rete

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Durezza dell’acquaDurezza dell’acqua

• Generalmente con il termine durezza s’intende riferirsi alla durezza totale

• La durezza permanente esprime invece la quantità di cationi rimasti in soluzione dopo ebollizione prolungata

• La durezza temporanea, ottenuta per differenza tra le precedenti durezze, esprime sostanzialmente il quantitativo di bicarbonati.

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Durezza dell’acquaDurezza dell’acqua

La durezza viene generalmente espressa in gradi francesi (°F), dove un grado rappresenta 1 mg di carbonato di calcio (CaCO3, M = 100,09 g/mol) per 100 mL di acqua.

In genere, le acque sono classificate in base alla loro durezza come segue

fino a 4°F: molto dolci da 4°F a 8°F: dolci da 8°F a 12°F: mediamente dure da 12°F a 18°F: discretamente dure da 18°F a 30°F: dure oltre 30°F: molto dure

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Per determinare la durezza dell’acqua è necessario un metodo analitico che misuri la concentrazione totale degli ioni calcio e magnesio nell’acqua.

Uno dei metodi più semplici e diffusi è la titolazione volumetrica basata su una reazione di complessazione

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Si dice complesso o composto di coordinazione un composto (cationico, anionico o neutro) formato per reazione di uno ione metallico con gruppi donatori di doppietti elettronici (leganti).

ione metallico M :L (legante)

Il numero di legami che il catione metallico forma con i leganti è detto numero di coordinazione

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

ChelatiChelati

Il composto che si forma quando uno ione metallico coordina due o più gruppi donatori di un singolo legante si chiama chelato.

I leganti in grado di formare chelati (detti chelanti) si distinguono in mono-, bi-, tridentati, ecc… a seconda del numero di gruppi donatori disponibili per ogni molecola di legante.

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Titolazioni con acidi ammino policarbossiliciTitolazioni con acidi ammino policarbossilici

L’acido etilen-diammino-tetraacetico (EDTA o H4Y) è il titolante complessometrico più usato. È un legante esadentato, in quanto ha due gruppi amminici, ciascuno con una coppia di elettroni, e quattro gruppi carbossilici.

HOOC−CH2

HOOC−CH2

CH2−COOH

CH2−COOH

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

La stabilità dei complessi MY è dovuta al fatto che il legante impegna i suoi siti complessanti per dare origine ad una struttura a gabbia attorno al metallo.

Complessi metallo/EDTAComplessi metallo/EDTA

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Reagenti per titolazioni con EDTAReagenti per titolazioni con EDTA

L’acido libero H4Y e il sale disodico diidrato Na2H2Y2H2O sono i reagenti più comuni per le titolazioni complessometriche con EDTA. L’acido libero ha le caratteristiche di uno standard primario, mentre il sale contiene un eccesso di acqua, e viene normalmente standardizzato.

EDTA forma con i cationi metallici composti di coordinazione 1:1, qualunque sia la carica del catione, quasi sempre abbastanza stabili per determinare con accuratezza il punto finale.

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

La costante di formazione di un complesso di EDTA è la costante di equilibrio per la reazione:

Mn+ + Y4- MY(n-4)+

Le costanti di formazione condizionali o effettive sono costanti di equilibrio dipendenti dal pH che si applicano solo ad un singolo pH.

Costanti di formazione dei complessi di EDTACostanti di formazione dei complessi di EDTA

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Costanti di formazione condizionaliCostanti di formazione condizionali

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Indicatori per titolazioni con EDTAIndicatori per titolazioni con EDTA

Il più comune indicatore di ioni metallici impiegato per titolazioni con EDTA è il Nero Eriocromo T, che forma complessi rossi con la maggior parte dei metalli.Fino al punto equivalente l’indicatore complessa l’eccesso di metallo, colorando la soluzione di rosso.Dopo il punto equivalente l’indicatore viene completamente spostato dall’EDTA, per cui prevale la forma libera blu.

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

Curve di titolazione con EDTACurve di titolazione con EDTA

Titolazione di Ca2+ e Mg2+ con EDTA e indicatore Nero Eriocromo T.

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Titolazioni di complessazioneTitolazioni di complessazione

La diminuzione del pH, rende meno pronunciata la variazione di pCa al punto equivalente. Per poter titolare una soluzione di Ca+

+, si deve mantenere il pH sopra 7 (tipicamente attorno a 10).

Effetto del pH sulle curve di titolazioneEffetto del pH sulle curve di titolazione