UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MILANO

Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Corso di Laurea Triennale in Chimica

CORSO DI:

LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE

E INORGANICA

Docente:

Dr. Alessandro Caselli

Anno Accademico 2009-2010

Capitolo 5b

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CAPITOLO 5B

Analisi volumetrica

Capitolo 5b

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Analisi volumetrica

L’analisi volumetrica è un metodo di analisi chimica quantitativa basato su reazioni

che avvengono in soluzione. Nell’analisi volumetrica la sostanza da analizzare

viene trattata con un volume misurato di una soluzione di un reagente avente una

concentrazione nota (soluzione standard o titolata).

In generale, l’analisi volumetrica (titolazione) viene eseguita

gocciolando da una buretta (cilindro di vetro graduato) la soluzione

a titolo noto in un recipiente contenente la soluzione a titolo

incognito da analizzare. Per avere un’idea del momento in cui la

reazione quantitativa tra i due reagenti è completa (ovvero quando

si è al punto di equivalenza), occorre aggiungere alla soluzione da

titolare un opportuno indicatore (spesso si tratta di composti che

cambiano colore).

Il principio dell’analisi volumetrica si può applicare a diversi tipi di

reazioni chimiche:

a) Reazioni di neutralizzazione (acido – base);

b) Reazioni di ossido-riduzione;

c) Reazioni di precipitazione;

d) Reazioni di complessazione.

Buretta

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Esercizio (Es. 12.8 Pag. 111, Schaum)

Un campione di 48,4 ml di una soluzione di HCl richiede 1,240 g di CaCO3 per la

sua neutralizzazione completa. Sapendo che la reazione che avviene (da

bilanciare) è:

CaCl2 + CO2 + H2OHCl + CaCO3

N.B. in realtà CO2 + H2O H2CO3

Calcolare la normalità della soluzione di HCl.

(PMCaCO3 = 100)

Bilanciamo la reazione:

CaCl2 + CO2 + H2O2 HCl + CaCO3

Cominciamo calcolando il numero di equivalenti/mole (ze) dei due reattivi:

Siccome vale:

Da cui:

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Da notare che essendo ze = 1 eq/mol per l’acido cloridrico, la normalità coincide

con la molarità.

Oppure per il calcolo posso usare le moli e solo successivamente passare alla

normalità dalla molarità:

Da cui:

Come già detto, essendo ze = 1 eq/mol per l’acido cloridrico, la molarità coincide

con la normalità.

Capitolo 5b

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Esercizio (Es. 12.10 Pag. 112, Schaum)

Quest’esercizio è un esempio di retrotitolazione o titolazione indiretta!!!

Un campione di 10,0 g di soluzione ammoniacale viene fatto bollire con un

eccesso di NaOH e l’ammoniaca gassosa che si forma viene fatta passare in

60,0 ml di una soluzione di H2SO4 0,90 N. sono necessari esattamente 10,0 ml di

una soluzione di NaOH 0,40 N per neutralizzare l’eccesso di H2SO4 non

neutralizzato dall’ammoniaca.

Determinare la % in peso (% m/m) di NH3 presente inizialmente nella soluzione

esaminata. (PMNH3 = 17)

Scriviamo le equazioni coinvolte bilanciate:

1) NH3 + H2ONH4+ + OH-

2) 2 NH4+ + SO4

--2 NH3 + H2SO4

3) 2 Na+ + SO4-- + 2 H2O2 NaOH + H2SO4

Deve valere:

Da cui:

Ma:

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Siccome per l’ammoniaca ze = 1 eq/mol, 50 meq equivalgono a 50 mmol (quindi

0.050 mol) da cui:

Oppure con le moli. Siccome per NaOH vale N = M (ze = 1 eq/mol):

Le moli di H2SO4 coinvolte nell’equazione 3 sono:

Mentre per l’acido solforico M = N/2 (ze = 2 eq/mol)le moli di acido totali sono date

da:

Questo vuol dire che l’ammoniaca sviluppata ha reagito, secondo l’equazione 2,

con:

Da cui:

Quindi:

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Esercizio (Es. 80 pag 91, Sacco – Freni)

0,3321 g di K2Cr2O7 vengono portati in soluzione e trattati con un eccesso di KI. Si

libera I2 che richiede per la sua riduzione 68,2 ml di una soluzione di Na2S2O3.

Calcolare:

a) La normalità della soluzione di tiosolfato di sodio;

b) La molarità della soluzione di tiosolfato di sodio.

(PMK2Cr2O7 = 294)

Le reazioni coinvolte, non bilanciate, sono:

1) I2 + Cr3+ + H2OCr2O7-- + I- + H+

2) I- + S4O6--I2 + S2O3

--

Anche se non strettamente necessario per risolvere l’esercizio utilizzando il

concetto di equivalente, bilanciamo le due reazioni. Questo ci aiuterà a capire

come calcolare il numero di equivalenti/mole (ze) coinvolti nei processi.

1)

I2 + 2 Cr3+ + H2OCr2O7-- + 2 I- + H+

+6 +3-1 0

+ 2 x 3e- = + 6 e-

- 2 x 1e- = -2 e-

Devo moltiplicare per 3 la semireazione di ossidazione, aggiungere 14 H+ a

sinistra per bilanciare le cariche e quindi bilanciare idrogeno ed ossigeno

aggiungendo 7 molecole di acqua a destra:

3 I2 + 2 Cr3+ + 7 H2OCr2O7-- + 6 I- + 14 H+

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2)

2 I- + S4O6--I2 + 2 S2O3

--+2,5+2 -10

+ 2 x 1e- = + 2 e-

- 4 x 0,5e- = -2 e-

In questo caso, bilanciati i numeri di ossidazione, la reazione risulta già bilanciata!

I2 + 2 Cr3+ + H2OCr2O7-- + 2 I- + H+

Da queste due reazioni possiamo ricavare che:

Posso anche scrivere le seguenti relazioni:

Ma anche:

Da cui:

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Oppure con le moli (in questo caso è necessario aver bilanciato le reazioni):

Da cui la molarità è:

La normalità sarà uguale alla molarità: una molecola di S2O32- scambia 1 elettrone.

Esercizio (Es. 93 pag 193, Sacco – Freni)

25 ml di una soluzione contenente una miscela di arsenito (AsO33-) e arseniato

(AsO43-) vengono debolmente alcalinizzati e trattati con una soluzione di I2 0,1 N.

Per reazione quantitativa dell’arsenito con lo iodio si consumano 32,1 ml della

soluzione di I2 (1° titolazione)

Si fa bollire un secondo campione uguale di soluzione con anidride solforosa

(SO2) e si scalda fino a ridurre tutto l’arseniato ad arsenito; in queste condizioni

vengono anche eliminati tutti i vapori di SO2; per la titolazione di questa soluzione

occorrono ora 43,7 ml di una soluzione di I2 0,1 N (2° titolazione).

Calcolare il contenuto in g di anidirde arseniosa (As2O3) e di anidride arsenica

(As2O5) per litro di soluzione originaria.

(PMAs2O3 = 197,8; PMAs2O5 = 229,8)

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Iniziamo scrivendo e bilanciando le reazioni coinvolte:

1)

AsO4--- + 2 I-AsO3

--- + I2

+ 2 x 1e- = + 2 e-

- 2 e-

0 -1+3 +5

Occorre bilanciare le cariche aggiungendo due OH- a sinistra e quindi idrogeni e

ossigeni aggiungendo acqua a destra:

AsO4--- + 2 I- + H2OAsO3

--- + I2 + 2 OH-

2)

AsO3--- + SO4

--AsO4--- + SO2

+ 2 e-

- 2 e-

+4 +6+5 +3

Anche in questo caso dobbiamo aggiungere 2 OH- a sinistra e bilanciare con

acqua a destra:

AsO3--- + SO4

-- + H2OAsO4--- + SO2 + 2 OH-

Dalle reazioni ricavo:

Sostituendo i valori numerici:

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Dalle reazioni ricavo che:

Posso quindi ricavare le moli:

Queste moli sono le moli contenute in 25 ml. Trovo le moli in 1 L:

Ma le moli delle anidridi saranno la metà (2 atomi di As per ogni anidride):

Da cui: