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

L’entità della dissociazione di un acido debole è determinatadalla costante d’equilibrio Ka.

HA + H2O A- H3O++Ka

Costanti di dissociazioneLa costante di dissociazione acida Ka è definita da

La concentrazione [H2O] in soluzione acquosa è:

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 è acida quando contiene una quantità di ioni H+ maggiore di quella dovuta alla dissociazione dell’acqua.

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+] pH0,0 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 l’andamento della titolazione sarà

mLNaOHmmoliNaOH Vtot [A-] [HA] [H+] pH0,0 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 è 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 è 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 +=

101logpKpH a +=


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 +=

101logpKpH a +=

1pKpH a ±=Intervallo dell’indicatore

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 l’errore di titolazione.

o sensibilità dell’operatore 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 • Un’analisi chimica è composta da diversi passaggi:

• Pesata

• Portata a volume

• Prelievo

• Titolazione

• ……

• Ad ogni passaggio è associato un errore, che contribuirà addittivamenteall’errore della misura finale.

Cifre significative

Propagazione degli errori

• Se la misura finale Y è funzione di x1,x2, ……… , xn misure intermedie,l’errore su Y può essere calcolato dagli errori Δxi sulle singole misuresecondo la relazione:

• Nel caso della titolazione dell’HCl con il carbonato, la concentrazionedell’acido è ricavata dalla relazione

n

n

2

2

1

1

xx.........

xx

xx

YY D

++D

+D

=D

32CONaHClHCl moliVC =´


• Dalla relazione:

• L’errore sulla concentrazione è dato da

32CONaHClHCl moliVC =´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+

÷øöç

èæ

÷øöç

èæD

=D

HCl

HCl

CONa

CONa

HCl

HCl

VV

gg

CC

32

32 D+

D=

D


HCl

HCl

CONa

CONa

HCl

HCl

VV

gg

CC

32

32 D+

D=

D 201.0

132.0001.0

1.0+=

D HClC

001.000125.0201.0

132.0001.01.0 ==÷

øö

çèæ +´=D HClC

2005.0

1325.00001.0

1.0+=

D HClC

0003.0000325.02005.0

1325.00001.01.0 ==÷

øö

çèæ +´=D HClC

Errore e dispersione dei risultati

• L’errore legato alla strumentazione (errore limite) per la determinazionedel titolo dell’HCl è quindi compreso tra 0.001 e 0.0003.

• In ogni misura oltre l’errore limite vi è l’errore casuale dell’operazionedovuto a piccole singole cause indipendenti e non individualbili.

• Misure ripetute saranno affette da errore casuale.

• L’errore casuale è 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 dell’operatore

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 di carta bianca.

• Esalta il colore e permette di valutare meglio le differenze.

• Si evita di portare all’interno dell’ambiente di reazione sostanzeestranee (bacchetta di vetro poggiata sul bancone)

• Preparare la buretta, la bacchetta di vetro, il quaderno di laboratorio equanto possa occorrere prima di iniziare (leggere la metodica).

Titolazione NaOH

Dopo che l’HCl è stato standardizzato con il Na2CO3, utilizzarel’acido per verificare la concentrazione di un campione incognitodi soda ~0.1 M.

OH- + H+→ H2O

Calcolare la dispersione dei risultati e definire l’ultima cifrasignificativa.

Titolazione NaOH

Fenolftaleina

Titolazione acido base -...

Documents

Transcript of Titolazione acido base -...