PRONTUARIO ESSENZIALE DI FORMULE PER IL LABORATORIO CHIMICO

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1 PRONTUARIO ESSENZIALE DI FORMULE PER IL LABORATORIO CHIMICO GIOVANNI BUTI

2 LA MOLE MOLI Massa = P.A. MASSA = Moli * P. A. NUMERO DI PARTICELLE = Massa * N a P. A. 3 MOLARITA = Moli 4 V Massa = peso in grammi / P.A.= Peso Atomico e/o Molecolare / V = Volume / Na = Numero di Avogadro DENSITÀ E CONCENTRAZIONE DENSITÀ M d = 5 V CONCENTRAZIONE MOLARE DI UNA SOLUZIONE 3 % (dm * d * ) 00 (0* d *%) C Mol = = 6 P. A. P. A. La quantità di sostanza necessaria a preparare un volume di soluzione ad una certa molarità partendo da una più elevata si ottiene dalla formula della Molarità (4): MOLARITA = E quindi: Moli V Moli VOLUME DA DILUIRE = Molarità 7 dove Moli= Moli alla concentrazione da ottenere / Molarità = concentrazione iniziale

3 Ad esempio per preparare 50cc di soluzione HCl 0, M partendo da una soluzione 6M si dovranno diluire: Moli in 50cc di soluzione 0,M = 0,05moli quindi Volume=0,05/6 => V=0,004dmc => 4,cc In modo molto meno rigoroso si può procedere come segue: A=Concentrazione iniziale B=Volume da ottenere C=Concentrazione cercata X=Volume di C in cc (la nostra x) da diluire per ottenere B A:B=C:X O con la regola della croce A D C B E Dove A= Concentrazione soluzione B= Concentrazione soluzione (=0 se solvente puro) C= Concentrazione da ottenere D= Parti di A da usare E= Parti di B da usare Per ottenere la percentuale da usare basta utilizzare le relazioni della Frazione Molare semplificate nelle seguenti relazioni: D/A = %A E/A = %B FRAZIONE MOLARE DI SOLUTO n x = 8 n + n FRAZIONE MOLARE DEL SOLVENTE n x = 9 n + n

4 PARTI PER MILIONE Con PPM si intende una parte per di parti. Ad esempio gr/l si può intendere come 000 ppm poiché gr = 000mg Lt = 000gr = mg In questo caso mg=ml Per diluire si deve considerare il volume finale. Si abbia lt di una soluzione 000ppm e si voglia ottenere 00ml di soluzione a 00ppm. Il fattore di diluzione è 0 (000ppm/00ppm) e quindi il volume da diluire sarà dato dal volume della soluzione diluita diviso il fattore di diluzione e quindi 00ml/0=0ml di soluzione 000ppm in 00ml di solvente: PPM _ Sol _ madre Fattore _ Dil = a) PPM _ richiesti Vol _ da _ Ottenere Volume _ da _ diluire = b) SOL Fattore _ Dil Nel caso si debbano ottenere soluzioni il cui fattore di diluizione è superiore a 000 è conveniente effettuare una doppia diluizione. Per prima si diluisce la soluzione madre e con la soluzione ottenuta si ottengono le soluzioni a concentrazioni più basse riapplicando a) e b). Si vogliano, ad esempio, ottenere 50ml di una soluzione 0,4ppm da una soluzione 3700ppm. Si avrà che il fattore di diluizione è 3700ppm/0,4ppm = 950. E conveniente quindi diluire a 370ppm la soluzione 3700ppm: Fattore di diluizione = 3700ppm/370pm = 0 da cui per ottenere 00ml di soluzione a 370ppm = 00/0 = 0ml di sol 3700pm Avremo quindi una soluzione 370ppm da diluire a 0,4ppm e quindi: Fattore di diluizione = 370/0,4 = 95 da cui per ottenere 50ml di soluzione a 0,4 ppm = 50/95 = 0,054ml di sol 370pm Si può anche applicare la proporzione: C * C = V * V Dove: 3

5 C = concentrazione da ottenere C = Concentrazione disponibile V= Volume di C da diluire = X V = Volume di C da ottenere Ad esempio: si vogliano ottenere 5 di soluzione 0,0ppm da una soluzione ppm. Si avrà che 0,0* = x * 5 => x=5*0,0/ = 0,5ml di sol ppm in 5ml di solvente. Applicando a) e b) si avrebbe avuto: Fattore di diluizione = ppm/0,0ppm = 50 Volume da diluire = 5ml (volume richiesto) / 50 = 0,5ml di sol ppm in 5ml di solvente EQUILIBRIO CHIMICO Data la reazione aa + bb cc + cd c [ C] [ D] a [ A] [ B] d b = k 0 TITOLAZIONE ACIDO O BASE DEBOLE CON BASE O ACIDO FORTE Ricordo che la Keq per la seguente reazione: HA + H 0 A - + H 3 O + K eq = + [ A ][ H ] [ HA ][ H O ] Semplificando: K eq = [ A ][ H [ HA] + ] Quindi : 4

6 [H + [ HA] ]= K [ A ] Dove HA= acido A- = Base coniugata (sale) H+ = concentrazione idrogenionica Quindi [H + [ Ca] ]= K [ Cs] Dove Ca e Cs sono le concentrazioni molari dell acido della suo sale Lo stesso discorso si applica per le basi, ovviamente. ESEMPIO Si abbia 00cc di acido debole (CH3COOH) da titolare con una base forte (NaOH) entrambi 0,M Ka=,8e -5 Punto iniziale si avrà che [ H + ] = Ka * Ca Dove Ca = Concentrazione stechiometrica Quindi [H+] =,3e-3 => ph =,87 Dopo un aggiunta di 99cc si applicherà [H + [ Ca] ]= K [ Cs] [Ca] = (Moli acido Moli della base)/vtot = (0,00 * 0,)-(0,099*0,)=0,000 [Cs] = moli di acido reagite con la base = Cs= Moli base/ Vtot = (0,099*0,0)=0,0099 Vtot si omette perché si semplifica. 0,000 [H+]=,8 e 5* => ph = 6,74 0,0099 Punto equivalente (00ML) tutto l acido è stato neutralizzato dalla base, quindi tutto l acido è trasformato in sale. Si applica [ OH ] = Kb * Cs 5

7 Dove Cs è la concentrazione del sale. In questo caso le moli del sale sono uguali a quelle dell acido e il volume totale = 0,00 quindi la [Cs] = 0,0/0, = 0,05M Quindi [OH-] = 0, => ph = 8,7 Dopo il punto equivalente (0ml) Avrò un eccesso di NaOH quindi: [ OH ] = quindi moli Vtot Moli = (VtotNaOH*Cb)-(Vacido*Ca) = (0*0,)-(00*0,) = 0,000 moli Quindi 0,000/0 = 0,0005 => ph=0,69 SOLUZIONE TITOLATA V * = N 3 N V * V = Volume titolata N = Concentrazione Sconosciuta (X) V = Volume titolante N = Concentrazione titolante ELETTROCHIMICA Data una reazione redox, alle condizioni standard, la reazione procede nel senso in cui la specie a numero di ossidazione superiore della coppia con potenziale maggiore si riduce. ESEMPIO E Cl/Cl- =,36V E I/I- = 0,53 Cl + I- Cl- + I EQUAZIONE DI NERNST RT π[ specie _ ridotta] E = E,303log 4 nf π[ specie _ ossidata] Dove 6

8 R =8,345 J mol - K - (Sistema SI Pascal) F = 9,65*0 4 Coloumb T = Temperatura n = elettroni scambiati Considerando le semicelle, si ha: RT E = E,303log nf [ specie _ ossidata] RT Se le misure sono eseguite a 98K la funzione, 303 nf diventa 0,059 n Quindi 0,059 E = E log n [ specie _ ossidata] Δ E = E a E b COSTANTE DI EQUILIBRIO All equilibrio [ A] K eq = 5 [ B] 0,059 E = 0 = Ea Eb log K n eq K eq = 0 nδe 0,059 ESEMPI: Cu + + e- => Cu => 0,059 E = E log n [ Cu + ] Cu + + Zn Cu + Zn + [Cu + ] = M E Cu = 0,059 0,34 log = 0,3V n 7

9 [Zn + ] =,9M E Zn = 0,059 0,76 log = 0,75V n,9 Δ E =, 06V All equilibrio Δ E = 0 = E 0 Cu E 0 Zn 0,059 LogK eq ELETTROLISI Coloumb = t * i ove t=tempo i= intensità in A Moli = C/96,5*0 3 C GAS Equazione di stato PV=nRT 6 R = Costante R = 8,053*0 - dm 3 atm mol - K - (sistema GCS Atm) R = 8,345 J mol - K - (Sistema SI Pascal) Volume Molare dei Gas =,44 8