Metodi volumetrici di analisi: titolazioni

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1 D.C. Harris, Elementi di chimica analitica, Zanichelli Capitolo 6 1 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni Nell viene misurato il volume di un reagente a concentrazione nota necessario per la reazione con un analita. Da questo volume è possibile ricavare la quantità di analita presente nel campione incognito. 2

2 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni Una è un procedimento analitico nel quale quantità crescenti di un reagente a concentrazione nota il vengono aggiunti alla soluzione contenente l analita (titolando) fino a che la reazione non è completata. 3 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni Un chimico è un composto nel quale una proprietà fisica (generalmente il colore) cambia improvvisamente al termine della. 4

3 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni Il punto equivalente è il punto della nel quale la quantità di aggiunta (volume equivalente) è esattamente quella richiesta per la sua reazione stechiometrica con l analita. 5 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni La determinazione esatta del punto equivalente è il risultato che si vorrebbe ottenere da una. In realtà quello che si determina effettivamente in una è il punto finale, che corrisponde al repentino cambiamento di una proprietà fisica della soluzione, per esempio del colore. 6

4 Metodi volumetrici di analisi: titolazioni La differenza tra il punto finale e il punto equivalente determina un inevitabile errore di. È possibile stimare il valore dell mediante una del bianco, ovvero una condotta in assenza di analita. 7 8

5 Al punto equivalente (in cui viene consumato l ultimo residuo di analita) la soluzione si colora in violetto. In realtà, quello che di determina è il punto finale. Infatti, per osservare la variazione di colore, occorre aggiungere alcune gocce di in eccesso, che costituiscono l errore di. 9 REAZIONE DI TITOLAZIONE: Qualsiasi reazione può essere usata come base di un metodo volumetrico, purché: sia perfettamente nota la stechiometria; sia completa; sia veloce; esista un modo per rilevare il punto equivalente (). 10

6 Tutto questo presuppone che la concentrazione del sia esattamente nota. Ma: come si ottiene una soluzione a titolo noto? 11 Metodi volumetrici di analisi: standard primario Si dice che un reagente è uno standard primario se esso può essere ottenuto sufficientemente puro da potere essere pesato direttamente per ottenerne un numero di moli conosciuto. Uno standard primario: 1. deve avere una purezza del 99,9% o superiore; 2. non deve decomporsi se conservato in condizioni normali; 3. deve potere essere essiccato mediante riscaldamento o sotto vuoto. Esempio: Na 2 CO 3 e TRIS sono buoni standard primari per gli acidi, mentre NaOH non lo è. 12

7 Metodi volumetrici di analisi: standard secondario Nella maggior parte dei casi un non è disponibile come standard primario. In questi casi una soluzione del avente approssimativamente la concentrazione desiderata viene usata per titolare una quantità pesata di un opportuno standard primario. La determinazione della concentrazione di un attraverso la di uno standard primario è detta standardizzazione. Una soluzione di a concentrazione nota è detta soluzione standard. 13 Vi sono due modalità principali con cui viene eseguita una : 1. diretta 2. di ritorno How to do titrations Animation showing titration with phenolphthalein 14

8 Titolazione diretta: analita + INCOGNITO NOTO prodotto Normalmente, lo scopo della è calcolare la concentrazione dell analita CALCOLI Volume di usato (VE) Concentrazione del Moli del Stechiometria della reazione Moli di analita Moli di analita Volume di analita Concentrazione dell analita 15 Stechiometria 1:1 Esempio ml di una soluzione incognita contenente ioni cloruro vengono titolati con una soluzione M di AgNO 3. Il punto equivalente si trova quando sono stati aggiunti ml di AgNO 3. Qual è la concentrazione di cloruro nel titolando? 1) Reazione di : Ag + K = + Cl 1 K ps K AgCl 1 = + [Ag ][Cl (s) = ] 9 (K ps = ) La reazione è completa! 2) Moli di Ag + aggiunte al punto equivalente = = Volume (l) x molarità = l x moli/l = moli 3) Moli di Cl - presenti nel campione = Moli di Ag + (stechiometria 1:1) 4) Molarità di Cl - = Moli di Cl - / volume del titolando (l)= = moli / l = moli/l 16

9 Stechiometria x:y Esempio: standardizzazione di KMnO 4 con ossalato. Una soluzione standard di ossalato è stata preparata sciogliendo 0,3562 g di Na 2 C 2 O 4 (PF 134,00) inh 2 SO 4 1,0 M in un matraccio da 250,0 ml. Un aliquota da 10,00 ml di questa soluzione è stata titolata con 48,39 ml di soluzione di KMnO 4, mentre una del bianco ha richiesto 0,03 ml di KMnO 4. Determinare la molarità della soluzione di KMnO ) Concentrazione della soluzione di ossalato = = n di moli di ossalato/volume = = P(g) / PF / V (l) = g / g mole -1 / l = = moli/l 2) 3) n di moli di ossalato nel titolando (10 ml) = = concentrazione volume (l) = moli/l l = = moli Stechiometria della reazione: 5C 2 O MnO H + 10CO 2 + 2Mn H 2 O n di moli di ossalato : n di moli di permanganato = 5 : 2 4) n di moli di permanganato richieste per ossidare tutto l ossalato = = moli di ossalato x 2/5 = moli 2/5 = moli 5) V E = Volume al punto finale volume richiesto per il bianco = = ml 0.03 ml = ml 6) [MnO 4- ] = n di moli di permanganato / V E = moli / L = = M 18

10 TITOLAZIONI DI RITORNO 1 step: analita + reagente 1 prodotti + eccesso di reagente 1 2 step: eccesso di reagente 1 + reagente 2 prodotti Calcoli 1) 2) 3) 4) 5) Moli impiegate di reagente 2 = V F2 x [reagente2] Moli in eccesso di reagente 1 = = moli di reagente 2 x stechiometria della reazione 2 Moli totali di reagente 1 aggiunte = = volume impiegato di reagente 1 x [reagente1] Moli di reagente 1 che hanno reagito con l analita = = moli totali di reagente 1 moli in eccesso di reagente1 Moli di analita = = moli di reagente 1 che hanno reagito x stechiometria della reazione 1 6) Concentrazione dell analita = moli analita / volume analita 19 20

11 Si comincia a fare i conti dalla reazione (B) La stechiometria della reazione (B) è 1:1 21 La stechiometria della reazione (A) è 4:1 (cianuro:nichel). 22