Titolazioni Acido-Base

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Eleonora Fiori
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1 Titolazioni Acido-Base Queste slides riportano materiale gentilmente concesso dal Dr. alerio Di Marco- Dip. Scienze Chimiche Univ. Padova Le titolazioni acid base permettono di misurare la concentrazione di un acido o una base, presente in un sistema, attraverso un processo di reazione quantitativa con una base forte o un acido forte, rispettivamente. Attraverso questo procedimento è possibile determinare quantitativamente la concentrazione della soluzione acida o basica incognita. Nel seguito si descrivono i seguenti processi di titolazione: Acido forte (analita) con Base forte (titolante) Base forte (analita) con Acido forte (titolante) Acido debole (analita) con Base forte (titolante) Base debole (analita) con Acido forte (titolante) Il titolante è sempre un acido o una base forte dal momento che garantisce una reazione quantitativa e veloce con l analita. 1

2 Titolazione Acido Forte Base Forte Obiettivo della titolazione è determinare la concentrazione di acido forte presente nella soluzione indagata. Il metodo utilizzato per seguire le variazioni che avvengono nell ambiente di reazione per aggiunta del titolante prevede la misura della concentrazione di una delle specie presenti in soluzione come: [H O +, ph o le concentrazioni delle specie acido/base, dal momento che esse variano al variare della composizione della soluzione. La reazione che avviene nella titolazione dell HCl da parte di NaOH è: HCl(aq) NaOH(aq) Na (aq) Cl (aq) H2O Per questa reazione la costante di equilibrio è: w La reazione è quindi molto spostata verso i prodotti; uno dei requisiti richiesti per essere una buona reazione di titolazione. 2

3 Ad un volume noto di soluzione di HCl si aggiungono aliquote crescenti di NaOH, e si misurano (almeno idealmente) le concentrazioni delle specie presenti in soluzione: [Na +, [Cl e [H O + Supponiamo di titolare 1 ml ( HCl ) di una soluzione.1 M di HCl (C HCl ) con una soluzione.1 M di NaOH (C NaOH ) NaOH (.1M) HCl (1 ml,.1m) NB: le aggiunte di NaOH fanno variare il volume totale nella beuta, per conoscere la concentrazione molare delle specie nella beuta, bisogna tenere conto della diluizione operata con l aggiunta del titolante.

4 Calcolo delle concentrazioni di [Na +, [Cl e [H O + tramite foglio elettronico: All equilibrio le specie presenti in soluzione, dopo ogni aggiunta di titolante sono: W [OH [Cl [Na [H O [Cl C C HCl NaOH [OH [H O HCl HCl t HCl t [Na t Sostituendo nel bilancio di carica [OH con W /[H O + e esplicitando rispetto alla concentrazione di [H O + : [H O W [H O [Cl 1 2 [H O [Na 2 [Cl [Na [Cl [Na 4 In un foglio elettronico si possono impostare queste equazioni e calcolare le concentrazioni di [H O +, [Na +, [Cl in funzione di t. w 4

5 t (ml) [Na + (mol l -1 ) [Cl (mol l -1 ) [H O + (mol l -1 ) ph

Si riporta in grafico la variazione delle concentrazione delle specie presenti nel sistema in funzione di t per vedere quale sia meglio seguire per individuare il punto di fine e quindi il punto

6 Si riporta in grafico la variazione delle concentrazione delle specie presenti nel sistema in funzione di t per vedere quale sia meglio seguire per individuare il punto di fine e quindi il punto equivalente per la titolazione: [Cl Nel caso delle concentrazioni degli ioni associati all acido e alla base debole non si notano variazioni nette in corrispondenza del punto equivalente. t [Na + t 6

7 Si riporta in grafico la variazione della concentrazione di [H O+ nel sistema in funzione di t : [H O + t 7

Si riporta in grafico la variazione del ph nel sistema in funzione di t : ph t Come si può notare il grafico che riporta l andamento di ph vs t è quello che permette di

8 Si riporta in grafico la variazione del ph nel sistema in funzione di t : ph t Come si può notare il grafico che riporta l andamento di ph vs t è quello che permette di individuare in maniera più netta il punto di fine e quindi il punto equivalente per la titolazione. Questo punto corrisponde con il punto di massima pendenza nel grafico: 8

9 Se si cambia C la concentrazione iniziale di analita cambiano i ph di inizio e di fine, ma le altre caratteristiche grafiche della curva restano immutate: ph C A = 1-1 M x ph C A = 1 - M x ph C A = 1-5 M x 2. Meno concentrato è l acido da titolare, minore è il salto di ph in corrispondenza del PE Se il salto non è molto accentuato, è più difficile accorgersi che siamo al PE, cioè è più facile sbagliare t(pe) (e quindi n A ) Affinché il PE possa essere identificato con accuratezza, C A dovrebbe essere maggiore di circa 1 4 M 9

10 Titolazione Base Forte Acido Forte Obiettivo della titolazione è determinare la concentrazione di base fortepresente nella soluzione indagata. La reazione che avviene nella titolazione dell NaOH da parte di HCl è: NaOH(aq) HCl(aq) Na (aq) Cl (aq) H2O Per questa reazione la costante di equilibrio è: w La reazione è quindi molto spostata verso i prodotti; uno dei requisiti richiesti per essere una buona reazione di titolazione. Supponiamo di titolare 1 ml ( NaOH ) di una soluzione.1 M di NaOH (C NaOH ) con una soluzione.1 M di HCl (C HCl ) 1

11 Ad un volume noto di soluzione di NaOH si aggiungono aliquote crescenti di HCl, e si misurano (almeno idealmente) le concentrazioni delle specie presenti in soluzione: [Na +, [Cl e [H O + : Per osservare come variano le concentrazioni di [Na +, [Cl e [H O + durante la titolazione utilizziamo le relazioni che legano le concentrazioni delle specie in soluzione: bilancio di carica, bilanci di massa e costante di equilibrio. All equilibrio le specie presenti in soluzione, dopo ogni aggiunta di titolante sono: W [OH [Cl [Na [H O C [Cl C HCl NaOH [OH [H O t NaOH t NaOH NaOH [Na t Sostituendo nel bilancio di carica [OH con W /[H O + e esplicitando rispetto alla concentrazione di [H O + : 11

12 Sostituendo nel bilancio di carica [OH con W /[H O + e esplicitando rispetto alla concentrazione di [H O + : [H O W [H O [Cl 1 2 [H O [Na 2 [Cl [Na [Cl [Na 4 w In un foglio elettronico si possono impostare queste equazioni e calcolare le concentrazioni di [H O +, [Na +, [Cl in funzione di t. 12

13 t (ml) [Na + (mol l -1 ) [Cl (mol l -1 ) [H O + (mol l -1 ) ph

Se si utilizza il ph per osservare il punto equivalente in funzione di t titolazione di un acido forte con una base forte, si nota che: in una Il punto equivalente cade sempre a ph=7.

14 Se si utilizza il ph per osservare il punto equivalente in funzione di t titolazione di un acido forte con una base forte, si nota che: in una Il punto equivalente cade sempre a ph=7. Il punto equivalente corrisponde al punto con massima pendenza nel grafico Se si titola la base con l acido, la curva è opposta: parte da ph basico, arriva a ph acido, ma per il resto conserva le stesse caratteristiche grafiche. Titolazione di 1 ml di NaOH.1 M con HCl.1 M ph t 14

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