Principi-di-ANALISI

Analisi Chimiche Volumetriche
ITIS “Othoca” – Oristano
Classi quinte del Liceo Scientifico Tecnologico
Anno Scolastico 2010-2011
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Analisi Volumetrica
▼ Indagine chimica in cui si determina la
concentrazione di una sostanza in una soluzione
incognita misurando il volume di una soluzione a
titolo noto necessaria per reagire completamente
► Campione incognito (soluzione) = titolato
► Soluzione a titolo noto = titolante
► L’operazione = titolazione
► Titolo = concentrazione di una soluzione
▼ Il campione può essere già in soluzione o la
soluzione può essere preparata con opportuni
accorgimenti
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Condizioni di validità
▼ La stechiometria della reazione deve essere nota
► Sono noti tutti i coefficienti di reazione
▼ La reazione deve essere spostata tutta verso destra
► L’equilibrio è praticamente irreversibile
▼ Non deve esserci formazione di sottoprodotti
► Le reazioni secondarie altererebbero la stechiometria della
reazione principale
▼ La reazione deve essere sufficientemente rapida
▼ Il punto finale deve essere individuabile e
riproducibile
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I calcoli
▼ Il ragionamento di base della titolazione è che
x . molititolante = y . molititolato
► Dove x ed y sono i coefficienti stechiometrici della
reazione
▼ La titolazione permette di ottenere il volume di
titolante necessario di cui si conosce anche la
concentrazione (titolo); per cui
molititolante = Mtitolante . Vtitolante
▼ Conoscendo x e y, M e V del titolante si ottengono
quindi le moli contenute nel campione incognito
▼ Conoscendo anche il volume del campione si può
calcolare la molarità della soluzione incognita
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Esercizio
▼Calcola la concentrazione di un
campione di NaCl di volume 105 mL
che è stato titolato con 12,4 mL di una
soluzione di AgNO3 0,05 M
▼Devi sapere che:
►La temperatura è di 25 °C
►La stechiometria di reazione è 1:1
►La pressione è quella atmosferica
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Punto di equivalenza
▼È il punto in cui il reagente aggiunto alla
soluzione ha reagito completamente con la
specie chimica da analizzare
►È un punto teorico che non può essere raggiunto
realmente
▼Punto di fine titolazione: è il punto in cui la
tecnica volumetrica permette di fermare la
titolazione
►non corrisponde con il punto di equivalenza
quindi le tecniche volumetriche provocano
sempre un errore che con opportuni
accorgimenti può essere ridotto a livelli
accettabili
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In sintesi
▼ Il punto di equivalenza
► = obiettivo ideale (teorico)
► = punto della titolazione in cui la quantità di titolante
aggiunta è esattamente quella richiesta dalla reazione
stechiometrica con l’analita
Na2CO3 +2 HCl  2 NaCl + H2O + CO2
▼ Punto finale
► = individuato dalla improvvisa variazione di una proprietà
fisica della soluzione
▼ Scarto tra p. finale e p. equivalente  errore di
titolazione
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La tecnica di lavoro
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Individuare il P.F.
▼Per capire quando la titolazione è terminata
si deve avere un segnale di ritorno che può
essere
►Ottico: si aggiunge una sostanza che modifica in
modo certo il colore del campione titolato
● La sostanza è chiamata indicatore e deve funzionare in
modo da rendere minimo l’errore
►Fisico: si misura una grandezza fisica il cui valore
indica il termine della titolazione
● Conducibilità elettrica, pH, ecc.
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Il punto finale
▼Il punto finale di una determinazione
volumetrica può essere svelato:
►Da variazioni chimiche o fisiche dovute a
variazioni delle concentrazioni dei
reagenti in vicinanza del punto di
equivalenza
►Cioè nel punto in cui le concentrazioni
delle varie specie subiscono le variazioni
maggiori
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In particolare
▼Il punto finale di una determinazione
volumetrica può essere svelato:
►dal cambiamento di colore del reagente o
dell’analita o di una sostanza appositamente
introdotta definita indicatore;
►dall’intorbidamento
della
soluzione
per
formazione di una fase insolubile;
►dalla conducibilità elettrica della soluzione;
►dalla differenza di potenziale tra due elettrodi
immersi nella soluzione;
►dall’indice di rifrazione della soluzione;
►dalla variazione della temperatura;
►dalla quantità di corrente che passa attraverso
la soluzione
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Nozioni utili per i calcoli
Alcune formule e tipologie di
calcolo
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La mole
▼La mole
►è l’unità di base SI per la quantità di una specie
analitica
►E’ sempre associata ad una formula chimica ed
è in relazione col numero di Avogadro (6,022 x
1023) delle particelle rappresentate da quella
formula
▼La millimole (mmol)
►è 1/1000 di mole (10-3 mol)
▼La massa molare (m.m.) di una sostanza
►è la massa in grammi di una mole di quella
sostanza
►m.m.CH2O= 12 + 2 + 16 = 30,0 g/mol
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Calcoli sulle moli
▼Quante moli sono contenute in 2,00 g
di acido benzoico puro (M = 122,1
g/mol)?
quantitàdi HBz  nHBz
2,00

 0,0164 mol HBz
122,1
▼Per ottenere il numero di millimoli, si
divide per la massa millimolare (0,1221
g/mmol). Cioè,
quantitàdi HBz  nHBz
2,00

 16,4 mmol HBz
0,1221
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Equazioni chiave
moli solutoA
A 
litrisoluzione
▼Molarità (M)
▼Percentuale in peso (volume)
▼Densità
massa(volume)soluto
%p/p 
100
massa(volume)soluzione
massasostanza
densità 
Vsostanza
▼Parti per milione/miliardo
ppm(ppb) 
massasostanza
 106(109 )
massacampione
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Diluizioni
▼Formula della diluizione
Mconc . Vconc = Mdil . Vdil
▼ Dove:
►Mconc = concentrazione (molarità) della soluzione
più concentrata
►Vconc = volume della soluzione più concentrata
►Mdil = concentrazione (molarità) della soluzione
più diluita
►Vdil = volume della soluzione più diluita
▼Quindi se ad esempio Mdil è incognita:
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Metodi
▼1. basati sulla combinazione di ioni o
molecole
►reazioni di neutralizzazione (acido-base)
►reazioni di precipitazione
►reazioni con formazione di complessi
►reazioni per la determinazione di
composti organici
▼2. basati sul trasferimento di elettroni
(reazioni di ossido-riduzione)
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Saltare questa sezione
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SOLUZIONE STANDARD =
reagente a concentrazione esattamente nota
▼ Si ottiene in due modi:
▼ 1. si prepara la soluzione standard a partire da una
quantità esattamente pesata di reagente puro e
diluendo a volume noto.
▼ 2. si titola il reagente con una data quantità di un
composto puro (standard primario)
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STANDARD PRIMARIO (sostanza madre)
•Deve essere:
•1. composto puro ( impurezza massima 0,01%)
•2. stabile, non alterabile all’aria, non deve
reagire con il solvente
•3. non igroscopica, né efflorescente
•4. facilmente reperibile e poco costosa
•5. con peso equivalente sufficientemente alto
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Curva di titolazione
Da completare
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Curve di titolazione
▼Una curva di titolazione consiste in un
grafico
▼nel quale in ascissa è riportato il volume di
reagente
▼e in ordinata una qualche funzione
dell’analita o del reagente,
▼cioè una grandezza correlata alla
concentrazione in funzione del volume del
reagente.
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•Di norma la curva risultante è di tipo sigmoide,
nella quale le osservazioni importanti sono
limitate ad una piccola zona (da  0,1 a  0,5
mL) intorno al punto di equivalenza.
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CALCOLI NELL’ANALISI VOLUMETRICA
▼Un’equazione chimica bilanciata fornisce i
rapporti di combinazione (stechiometria)
– in unità di moli –
tra le sostanze reagenti ed i loro prodotti.
2NaI  Pb( NO3)2  PbI2  2NaNO3
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▼I calcoli in analisi volumetrica servono a
mettere in relazione le moli di titolante con
le moli di analita:
▼t moli di titolante (T) reagiscono con a moli
di analita (A).
▼Le moli di titolante impiegate sono
▼Moli di T = VT(MT)
▼Dove VT è il volume di T e (MT) è la molarità
di T nella buretta.
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•Le moli di A presenti, che hanno reagito con tale
numero di moli di T sono:
a
Moli di A  (moli di T)
t
Ad esempio, se la reazione fosse:
2T  3 A  prodotti
al punto di equivalenza:
3
Moli di A  (moli di T)
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quanti grammi di KOH vengono titolati da 16,45
ml di H2SO4 0,075M
2 KOH + H2SO4  K2SO4 + 2H2O
0,075 x16,45/1000 = 1.23 x 10-3 moli a. solforico
x 2 = 2.46 x 10-3 moli KOH
2.46 x 10-3 x 56,11 = 0.138 grammi
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1) Calcolo delle moli del titolante
2) Calcolo delle moli dell’analita (tenendo conto del
rapporto stechiometrico della reazione)
3) Calcolo della massa dell’analita
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TITOLAZIONE DI RITORNO
QUANDO LA TITOLAZIONE DIRETTA E’:
▼ POCO ACCURATA
▼ PUNTO EQUIVALENTE POCO NETTO
▼ RETROTITOLAZIONE:
▼ REAZIONE DELLA SPECIE IN ESAME CON UNA
QUANTITA’
NOTA
IN
ECCESSO
DEL
TITOLANTE
▼ DETERMINAZIONE DELL’ECCESSO MEDIANTE
TITOLAZIONE CON UN ALTRO REGENTE
▼ SOTTRAZIONE
DELLA
QUANTITA’
DI
QUEST’ULTIMO DALLA QUANTITA’ TOTALE.
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TITOLAZIONE IN BIANCO
SE SI RITIENE CHE IL CONSUMO DI
TITOLANTE NON SIA DOVUTO SOLO ALLA
SPECIE DA DETERMINARE MA ANCHE A
QUALCHE
ALTRO
COMPONENTE
DELLA
SOLUZIONE.
SI TITOLA IN PARALLELO UNA SOLUZIONE
COME
QUELLA
IN
ESAME,
MA
PRIVA
DELL’ANALITA.
IL TITOLANTE IMPIEGATO IN QUESTA PROVA
VIENE SOTTRATTO A QUELLO IMPIEGATO
NELLA PROVA CON L’ANALITA.
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