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percorso 5Preparazione di soluzioni circa 0,1 molare di idrossido di sodio e acido cloridrico

Preparazione di soluzioni circa 0,1 molare di idrossido di sodio e acido cloridrico

Materiale occorrente:• unanavicella;• unaspatola;• unabilanciatecnica;• unimbuto;• duepalloni(omatracci)daunlitro.

Reattivi:• soluzionediacidocloridricoal37%;• idrossidodisodioagocce;• acquadistillata.

Pericoli:• lapresenzadisostanzepericolose(HClfumanteeNaOHsolido)imponel’utilizzodiguanti

emascheraprotettiva.

PrinciPioLa concentrazione molare è un’unità chimica di concentrazione e corrisponde alla quantità in moli di soluto in 1 litro di soluzione. In questa esperienza prepareremo delle soluzioni di idrossido di sodio e di acido cloridrico con una concentrazione ap-prossimativa 0,1 M.

MetodicaL’idrossido di sodio è una sostanza solida, e non è una sostanza «madre». Per sostan-za madre, o standard primario, si intende una sostanza molto stabile che si trova in commercio con un elevato grado di purezza (maggiore o uguale al 99%).Con una sostanza madre si possono preparare soluzioni con una concentrazione ac-curata alla quarta cifra decimale in unità di concentrazione.L’idrossido di sodio assorbe anidride carbonica dall’atmosfera e si «carbonata»:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Per questo motivo si possono produrre per «pesata» solo soluzioni con una concen-trazione approssimativa (soluzioni tecniche).Si parte sempre dall’analisi dei calcoli.La molarità (M) corrisponde a:

M = n / Vl = mg / MM • Vl

Dove n è il numero delle moli, Vl è il volume della soluzione espresso in litri, mg è la massa in grammi e MM è la massa molecolare in grammi su mole.

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Il volume finale (Vl) della soluzione e la concentrazione finale (M) vengono posti ar-bitrariamente: ad esempio 1 litro e 0,1 molare rispettivamente. La massa molecolare (MM) dell’idrossido di sodio (NaOH) è 39,997 g/mol.A questo punto ci manca solo di calcolare la massa in grammi (mg):

mg = M • MM • Vl = 0,1 mol/l • 39,997 g/mol • 1 l ≈ 4 g

Una volta calcolata la quantità in grammi di idrossido di sodio si effettua la pesata approssimativa con una bilancia tecnica (figura 1).I 4 grammi circa di idrossido di sodio si travasano con un imbuto in un pallone tarato (o matraccio) da 1 litro (figura 2), e si sciolgono poi con il minimo volume di acqua distillata.

Figura 2

Un pallone da 1 litro con 1 litro di soluzione

Figura 1

pesata di NaoH

Una volta sciolto completamente il soluto si porta a volume il liquido fino alla tacca del pallone tarato (o matraccio), aggiungendo l’acqua distillata con una pipetta Pa-steur nel tratto vicino alla tacca.L’acido cloridrico (HCl) fumante al 37% è invece una soluzione di un gas in acqua, con una densità di 1,186 g/ml, quindi non si può operare allo stesso modo dell’idros-sido di sodio (NaOH).La soluzione di acido cloridrico (HCl) fumante al 37% non è una sostanza «madre» o standard primario, perché la concentrazione è approssimativa. Per questo motivo la soluzione che si produce per diluizione è una soluzione tecnica.Si parte dal calcolo della molarità della soluzione di acido cloridrico (HCl) al 37%:

M = % • d • 1.000 / MM • 100 = 37% • 1,186 g/ml • 1.000 ml/l

/ 36,5 g/mol • 100 = 12 mol/l

Una volta trovata la molarità della soluzione di acido cloridrico (HCl) al 37% si appli-ca la regola della diluizione per ottenere una soluzione 0,1 molare (M).

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Per calcolare il volume di acido concentrato da prelevare si applica la regola della equivalenza: le moli della soluzione concentrata da prelevare devono corrispondere a quelle della soluzione diluita.

Attenzione: la soluzione di acido cloridrico (HCl) fumante al 37% è corrosiva e di conseguenza molto aggressiva per la pelle, le mucose, gli occhi ecc. La sua eventuale manipolazione deve essere eseguita sotto la stretta guida dell’inse-gnante, sotto cappa aspirante, indossando i guanti di lattice e la maschera pro-tettiva.

Le moli si calcolano nel seguente modo:

N = M • Vl

Per cui si ha:

Mconc • Vconc = Mdil • Vdil

Essendo la concentrazione della soluzione di acido cloridrico (HCl) al 37% Mconc = 12 M, la concentrazione di acido cloridrico (HCl) che dobbiamo ottenere Mdil = 0,1 M e il volume finale arbitrario Vdil = 1 litro, non ci rimane altro che calcolare il volume di soluzione di acido cloridrico al 37% che dobbiamo prelevare (Vconc) per ottenere 1 litro di soluzione 0,1 molare (M):

Vconc = Mdil • Vdil / Mconc = 0,1 M • 1.000 ml / 12 M = 8,3 ml

Quindi si prelevano (figura 3), sotto cappa, con una pipetta graduata da 10 ml munita di aspiratore per pipette, 8,3 millilitri di soluzione di acido cloridrico (HCl) al 37%, introducendoli poi nel pallone tarato (o matraccio).

Attenzione: prima dell’aggiunta dell’acido cloridrico concentrato, al matraccio deve essere aggiunta una piccola quantità di acqua, circa 50 ml, in maniera tale da diluire sin dall’inizio l’acido ed evitare pericolose reazioni esplosive.

Successivamente si introduce dell’acqua distillata a intervalli e si mescola tra un in-tervallo e un altro.Quando si è giunti vicino alla tacca si aggiunge l’acqua distillata con una pipetta Pa-steur portando a volume fino alla tacca del matraccio (figura 4).

Attenzione: per evitare l’errore di parallasse allineare gli occhi alla tacca del matraccio abbassandosi col corpo, col matraccio fermo sul bancone del labora-torio. Per una migliore riuscita dell’operazione aggiungere le ultime aliquote di acqua distillata con il contagocce.

Figura 3

prelievo dell’acido cloridrico fu-mante al 37%

Figura 4

Un pallone da 1 litro con 1 litro di soluzione