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PH di soluzioni diluite di acidi e basi forti HNO 3 + H 2 O NO 3 - (aq) + H 3 O + Ka > 1Reazione quantitativa [H + ] = C a pH = -log [HNO 3 ] Se [HNO 3.

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1 pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti HNO 3 + H 2 O NO 3 - (aq) + H 3 O + Ka > 1Reazione quantitativa [H + ] = C a pH = -log [HNO 3 ] Se [HNO 3 ] = 0.1 M pH = 1 Acidi forti coppie acido/base coniugate

2 pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti NaOH OH - + Na + (aq) Kb > 1Reazione quantitativa [OH - ] = C b pOH = -log [NaOH] pH = 14 - pOH Se [NaOH] = 0.1 M pOH = 1 pH = 13 Basi forti

3 pH di soluzioni diluite di acidi e basi deboli CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - (aq) + H 3 O (aq) + Ka « 1 Acidi deboli coppie acido/base coniugate

4 pH di soluzioni diluite di acidi e basi deboli pH = 14 - pOH Basi deboli Kb « 1 NH 3 + H 2 O NH 4 + (aq) + OH - (aq) coppie acido/base coniugate

5 pH di soluzioni di sali IDROLISI I sali derivanti da acidi deboli sono basi deboli CH 3 COONa CH 3 COO - (aq) + Na (aq) + CH 3 COO - (aq) + H 2 O CH 3 COOH (aq) + OH - (aq) pH = 14 - pOH Cs = concentrazione del sale

6 I sali derivanti da basi deboli sono acidi deboli NH 4 Cl NH 4 + (aq) + Cl (aq) - NH H 2 O NH 3(aq) + H 3 O (aq) + Cs = concentrazione del sale pH di soluzioni di sali IDROLISI

7 Le soluzioni tampone Si definiscono soluzioni tampone delle soluzioni contenenti un acido debole e la sua base coniugata (Es.: CH 3 COOH e NaCH 3 COO) o una base debole ed il suo acido coniugato (Es: NH 3 e NH 4 Cl) CH 3 COO - (aq) + H 2 O CH 3 COOH (aq) + OH - (aq) CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - (aq) + H 3 O (aq) +

8 Analisi Volumetrica I Principi Lanalisi volumetrica consente di determinare la quantità di analita (titolo) presente in un campione incognito attraverso la misura del volume di un reagente a concentrazione nota Titolante o Standard Reagire completamente Reagire velocemente Stabile

9 Analisi Volumetrica I Principi Titolazione Il procedimento analitico nel quale quantità crescenti di titolante vengono aggiunti allanalita fino a completamento della reazione Elettrodi Indicatori Spettrofotometria Acido-Base Redox Complessometriche Per precipitazione

10 Punto Equivalente È il punto della titolazione nel quale la quantità di titolante aggiunto è esattamente quella richiesta per la sua reazione stechiometrica con lanalita HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) 20 mL 1 M 20 mmol (20·10 -3 mol) ? 2HCl (aq) + Na 2 CO 3(aq) 2NaCl (aq) + H 2 CO 3 (aq) 20 mL 1 M 20 mmol (20·10 -3 mol) ? Il punto equivalente è un punto teorico e lo si può determinare solo con il calcolo Analisi Volumetrica I Principi

11 Punto Finale È il punto della titolazione che corrisponde al repentino cambiamento di una proprietà della soluzione: colore, conducibilità, pH, etc. La scelta dellindicatore va fatta in modo da minimizzare la differenza tra il punto equivalente e il punto finale Titolazione del bianco Condotta in assenza dellanalita permette di stimare lerrore di titolazione Analisi Volumetrica I Principi

12 AffidabilitàAccuratezza Concentrazione del titolante Volume prelevato di analita Volume utilizzato di titolante Standard Primario Purezza >99.9% NON igroscopico Stabile Standard Secondario Determinazione della concentrazione per titolazione con uno standard primario Standardizzazione Analisi Volumetrica I Principi Standard primari Na 2 CO 3 anidro Na 2 C 2 O 4 KIO 3 Na 2 EDTA NaCl

13 Calcolo delle moli di titolante A partire dal volume di soluzione standard utilizzato Determinazione delle moli di analita Conoscendo le moli di titolante consumate e la stechiometria della reazione Determinazione della concentrazione dellanalita Conoscendo il volume di analita titolato Analisi Volumetrica I Calcoli

14 HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) 10.00±0.01 mL NaOH x M 22.97±0.05 mL HCl M Stechiometria 1:1 K = 1·10 14 Moli di titolante n HCl = M HCl ·V HCl = 22.97·10 -3 L · mol L -1 = 1.15·10 -3 mol Dalla stechiometria della reazione risulta che 1 mol HCl reagisce con 1 mole di NaOH da cui: n NaOH = n HCl = 1.15·10 -3 mol Moli di analita M NaOH = n NaOH /V NaOH = 1.15·10 -3 mol / 10.00·10 -3 L = 1.15·10 -1 molL -1 Concentrazione dellanalita

15 2HCl (aq) + Na 2 CO 3(aq) 2NaCl (aq) + H 2 CO 3 (aq) 10.00±0.01 mL HCl x M 23.02±0.05 mL Na 2 CO 3 preparata sciogliendo g di Na 2 CO 3 in 1.000±0.001 L di H 2 O. Stechiometria 2:1 K = 5·10 16 n Na2CO3 = 23.02·10 -3 L · 5.06·10 -2 mol L -1 = 1.16·10 -3 mol Dalla stechiometria della reazione risulta che 2 mol HCl reagiscono con 1 mole di Na 2 CO 3 da cui: n HCl = 2·n Na2CO3 = 2.32·10 -3 mol Moli di analita M HCl = n HCl /V VHCl = 2.32·10 -3 mol /10.00·10 -3 L = 2.32·10 -1 molL -1 Concentrazione dellanalita Moli di titolante n Na2CO3 = M Na2CO3 ·V Na2CO3 M Na2CO3 = g/PM·1/V = g / g mol -1 ·1 / 1 L M Na2CO3 = 5.06·10 -2 mol L -1 Analisi Volumetrica I Calcoli

16 Analisi Volumetrica Titolazioni acido-base Un acido può essere titolato con una soluzione standard di base e viceversa acido forte - base forte H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) acido debole - base forte H A (aq) + OH - (aq) A - (aq) + H 2 O (l) HCOOH (aq) + OH - (aq) HCOO - (aq) + H 2 O (l) base debole - acido forte B (aq) + H 3 O + (aq) BH + (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq) NH 4 + (aq) + H 2 O (l) P.E. pH = 7 P.E. pH > 7 P.E. pH < 7

17 Analisi Volumetrica Indicatori acido-base HInd (aq) + H 2 O Ind - (aq) + H 3 O + (aq) [HInd] [Ind - ] [H 3 O + ] K Ind = 10Colore della specie acida [HIn] [In - ] 0.1Colore della specie basica [HIn] [In - ] = 1Colore intermedio [HIn] [In - ] pH = pK Ind ± 1 [H 3 O + ] = 10 K Ind pH = pK Ind + 1 [H 3 O + ] = 0.1 K Ind pH = pK Ind - 1 [H 3 O + ] K Ind pH pK Ind

18 Analisi Volumetrica Indicatori acido-base acido forte - base forte H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) La scelta dellindicatore va fatta in modo da minimizzare la differenza tra il punto equivalente e il punto finale 10.0 mL 0.1 M HCl 10.0 mL 0.1 M NaOH Verde Malachite Blu Bromotimolo Metilarancio Fenolftaleina P.E. pH = 7 pH mL OH Ve

19 Costruzione della curva di titolazione acido forte-base forte 1)pH iniziale: [H + ] = [HCl] = 0.1 M 2) pH dopo laggiunta di 9.0 mL NaOH: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) 10.0 mL 0.1 M HCl 10.0 mL 0.1 M NaOH pH = 2.28 pH = 1 3) pH dopo laggiunta di 11.0 mL NaOH: pOH = 2.32 pH = pH pH = = 9.4


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