Titolazione acido base - .5,0 0,50 4,50 55,0 0,081818 1,09 10,0 1,00 4,00 60,0 0,066667 1,18 15,0

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  • Titolazione acido base

  • Forza di un acido Si definiscono acidi forti quegli acidi che in soluzione acquosa sono completamentedissociati.

    Si definiscono acidi deboli quegli acidi che in soluzione acquosa sono parzialmentedissociati.

    HA + H2O A- H3O++

    HA + H2O A- H3O++

  • Costante di dissociazione di un acido debole

    Lentit della dissociazione di un acido debole determinatadalla costante dequilibrio Ka.

    HA + H2O A- H3O++

    Ka

  • Costanti di dissociazioneLa costante di dissociazione acida Ka definita da

    La concentrazione [H2O] in soluzione acquosa :

    moli di H2O = 1000g/PM = 1000/18 = 55.5

    [H2O] = 55.5 M

    K'a = [H3O

    +] [A-]

    [H2O] [HA] [HA]

    [H3O+] [A-]

    Ka =

    K'a = [H3O

    +] [A-]

    [H2O] [HA] [HA]

    [H3O+] [A-]

    Ka =

  • Neutralizzazione di un acido forte con una base forte

    Una soluzione acida quando contiene una quantit di ioni H+ maggiore di quella dovuta alla dissociazione dellacqua.

    Per quantificare la concentrazione di acido presente in una soluzione si sfrutta la reazione di neutralizzazione.

    H+ + OH- H2O

  • Neutralizzazione di un acido forte con una base forte

    Per seguire cosa succede durante una titolazione prendiamo 50 mL di HCl 0,1 M e lo neutralizziamo con NaOH 0,1 M.

  • mLNaOHmmoliNaOHmmoliHCl Vtot [H+] pH

    0,0 0,00 5,00 50,0 0,100000 1,005,0 0,50 4,50 55,0 0,081818 1,0910,0 1,00 4,00 60,0 0,066667 1,1815,0 1,50 3,50 65,0 0,053846 1,2720,0 2,00 3,00 70,0 0,042857 1,3725,0 2,50 2,50 75,0 0,033333 1,4830,0 3,00 2,00 80,0 0,025000 1,6035,0 3,50 1,50 85,0 0,017647 1,7540,0 4,00 1,00 90,0 0,011111 1,9545,0 4,50 0,50 95,0 0,005263 2,2846,0 4,60 0,40 96,0 0,004167 2,3847,0 4,70 0,30 97,0 0,003093 2,5148,0 4,80 0,20 98,0 0,002041 2,6949,0 4,90 0,10 99,0 0,001010 3,0049,2 4,92 0,08 99,2 0,000806 3,0949,4 4,94 0,06 99,4 0,000604 3,2249,6 4,96 0,04 99,6 0,000402 3,4049,8 4,98 0,02 99,8 0,000200 3,7049,9 4,99 0,01 99,9 0,000100 4,0050,0 5,00 0,00 100,0 0,000000 7,0050,2 5,02 -0,02 100,2 -0,000200 10,3050,4 5,04 -0,04 100,4 -0,000398 10,6050,6 5,06 -0,06 100,6 -0,000596 10,7850,8 5,08 -0,08 100,8 -0,000794 10,9051,0 5,10 -0,10 101,0 -0,000990 11,00

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    0 20 40 60 80pH

    mLNaOH

    HCl 0.1 M

  • Neutralizzazione di un acido debole con una base forte

    Nel caso di un acido debole (es. un acido HA la cui costante Ka = 10-4) nelle stesse condizioni di volume e concentrazione landamento della titolazione sar

  • mLNaOHmmoliNaOH Vtot [A-] [HA] [H+] pH

    0,0 0,00 50,0 0,0 0,003162 2,505,0 0,50 55,0 0,00909 0,08182 0,000900 3,0510,0 1,00 60,0 0,01667 0,06667 0,000400 3,4015,0 1,50 65,0 0,02308 0,05385 0,000233 3,6320,0 2,00 70,0 0,02857 0,04286 0,000150 3,8225,0 2,50 75,0 0,03333 0,03333 0,000100 4,0030,0 3,00 80,0 0,03750 0,02500 0,000067 4,1835,0 3,50 85,0 0,04118 0,01765 0,000043 4,3740,0 4,00 90,0 0,04444 0,01111 0,000025 4,6045,0 4,50 95,0 0,04737 0,00526 0,000011 4,9546,0 4,60 96,0 0,04792 0,00417 0,000009 5,0647,0 4,70 97,0 0,04845 0,00309 0,000006 5,1948,0 4,80 98,0 0,04898 0,00204 0,000004 5,3849,0 4,90 99,0 0,04949 0,00101 0,000002 5,6949,2 4,92 99,2 0,04960 0,00081 0,000002 5,7949,4 4,94 99,4 0,04970 0,00060 0,000001 5,9249,6 4,96 99,6 0,04980 0,00040 0,000001 6,0949,8 4,98 99,8 0,04990 0,00020 0,000000 6,4049,9 4,99 99,9 0,04995 0,00010 0,000000 6,7050,0 5,00 100,0 0,05000 0,00000 0,000001 7,4050,2 5,02 100,2 0,05010 -0,00020 0,000000 8,3050,4 5,04 100,4 0,05020 -0,00040 0,000000 8,6050,6 5,06 100,6 0,05030 -0,00060 0,000000 8,7850,8 5,08 100,8 0,05040 -0,00079 0,000000 8,9051,0 5,10 101,0 0,05050 -0,00099 0,000000 9,0052,0 5,20 102,0 0,05098 -0,00196 0,000000 9,2955,0 5,50 105,0 0,05238 -0,00476 0,000000 9,6860,0 6,00 110,0 0,05455 -0,00909 0,000000 9,96

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    0 20 40 60 80

  • Punto di equivalenzaIl punto di equivalenza il punto in cui le moli di base aggiunta sono uguali alle moli di acido inizialmente presenti.

    Volumetrica classica

    indicatori

    Volumetrica strumentale

    pHmetri, conduttimetri

  • Indicatori acido base

    Un indicatore un acido debole le cui forme dissociata e indissociata hanno colore diverso.

  • Indicatori nella titolazione acido-base

    Gli indicatori acido/base sono acidi o basi organiche deboli, le cui forme differiscono come colore dalle relative forme coniugate.

    HIn H2O In- H3O

    ++ +

    Coloreforma acida

    Colore forma basica

    KaHIn H2O In- H3O

    ++ +

    Coloreforma acida

    Colore forma basica

    KaHIn H2O In

    - H3O+

    + + Coloreforma acida

    Colore forma basica

    Ka

    [ ][ ][ ]HIn

    InOHK 3a-+

    = [ ] [ ][ ]-+ =

    InHInKOH a3

    [ ][ ]--= InHInpKpH a log

    110logpKpH a += 10

    1logpKpH a +=

  • Indicatori nella titolazione acido-base

    Gli indicatori acido/base sono acidi o basi organiche deboli, le cui forme differiscono come colore dalle relative forme coniugate.

    HIn H2O In- H3O

    ++ +

    Coloreforma acida

    Colore forma basica

    KaHIn H2O In- H3O

    ++ +

    Coloreforma acida

    Colore forma basica

    KaHIn H2O In

    - H3O+

    + + Coloreforma acida

    Colore forma basica

    Ka

    [ ][ ][ ]HIn

    InOHK 3a-+

    = [ ] [ ][ ]-+ =

    InHInKOH a3

    [ ][ ]--= InHInpKpH a log

    110logpKpH a += 10

    1logpKpH a +=

    1pKpH a =Intervallo dellindicatore

  • Indicatori nella titolazione acido-base

  • Indicatori Verde di bromocresolo3.8-5.4

    Metilarancio 3.1-4.4

    Rossometile 4.2-6.2

    Blu di bromotimolo 6.0-7.60

    Fenolftaleina 8.0-9.8

  • Errori di titolazione

    Lo scarto tra il punto di equivalenza ed il punto finalerappresenta lerrore di titolazione.

    o sensibilit delloperatore alle variazioni di colore

    o memoria del colore

    o pregiudizio

  • Indicatori acido base

    0

    7

    14

    0 50 1000

    7

    14

    0 50 100

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    0 10 20 30 40 50 60 70 80

  • Flessi

    Punto equivalente

    Zona tampone EccessoOH-

    Flessi

    Punto equivalente

    Zona tampone EccessoOH-

    Flesso

    Titolazione acido-base

    Acido forte base forte Acido debole base forte

  • Indicatori

  • Errori Unanalisi chimica composta da diversi passaggi:

    Pesata Portata a volume Prelievo Titolazione

    Ad ogni passaggio associato un errore, che contribuir addittivamenteallerrore della misura finale.

  • Cifre significative

  • Propagazione degli errori

    Se la misura finale Y funzione di x1,x2, , xn misure intermedie,lerrore su Y pu essere calcolato dagli errori xi sulle singole misuresecondo la relazione:

    Nel caso della titolazione dellHCl con il carbonato, la concentrazionedellacido ricavata dalla relazione

    n

    n

    2

    2

    1

    1

    xx.........

    xx

    xx

    YY D

    ++D

    +D

    =D

    32CONaHClHClmoliVC =

  • Propagazione degli errori

    Dalla relazione:

    Lerrore sulla concentrazione dato da

    32CONaHClHClmoliVC =

    HCl

    CONaHCl V

    moliC 32=

    HCl

    HCl

    CONa

    CONa

    HCl

    HCl

    VV

    molimoli

    CC

    32

    32 D+D

    =D

    HCl

    HCl

    CONa

    CONa

    HCl

    HCl

    VV

    PMgPMg

    CC

    32

    32 D+

    D

    =D

    HCl

    HCl

    CONa

    CONa

    HCl

    HCl

    VV

    gg

    CC

    32

    32 D+D

    =D

  • Propagazione degli errori

    HCl

    HCl

    CONa

    CONa

    HCl

    HCl

    VV

    gg

    CC

    32

    32 D+D

    =D 20

    1.0132.0001.0

    1.0+=

    D HClC

    001.000125.0201.0

    132.0001.01.0 ==

    +=D HClC

    2005.0

    1325.00001.0

    1.0+=

    D HClC

    0003.0000325.02005.0

    1325.00001.01.0 ==

    +=D HClC

  • Errore e dispersione dei risultati

    Lerrore legato alla strumentazione (errore limite) per la determinazionedel titolo dellHCl quindi compreso tra 0.001 e 0.0003.

    In ogni misura oltre lerrore limite vi lerrore casuale delloperazionedovuto a piccole singole cause indipendenti e non individualbili.

    Misure ripetute saranno affette da errore casuale.

    Lerrore casuale la causa della dispersione dei risultati.

  • Errore e dispersione dei risultati

    Lerrore legato alla strumentazione (errore limite) per la determinazionedel titolo dellHCl quindi compreso tra 0.001 e 0.0003.

    In ogni misura oltre lerrore limite vi lerrore casuale delloperazionedovuto a piccole singole cause indipendenti e non individualbili.

    Misure ripetute saranno affette da errore casuale.

    Lerrore casuale la causa della dispersione dei risultati.

  • Errori sistematici

    Gli errori sistematici sono errori dovuti:

    Staratura dello strumento

    Bilancia

    Buretta

    Matraccio

    Vetreria tarata in generale

    Difetti e pregiudizi delloperatore

    Gli errori sistematici si possono e si devono eliminare.

  • Postazione di laboratorio

    Bancone sgombro Oggetti in genere ed in particolare colorati e riflettenti

    Apparecchiare il posto con un foglio