Titolazioni e termini usati nelle titolazioni Calcoli volumetrici Esempi numerici

Titolazioni I metodi di titolazione sono procedimenti analitici nei quali la concentrazione incognita dell’analita viene determinata misurando la quantità di una specie standard che reagisce completamente con l’analita. Il reagente può essere una soluzione a concentrazione nota di una specie chimica, di cui si misura il volume o la massa. In questo caso si parla di titolazioni volumetriche o gravimetriche. Se la specie che reagisce con l’analita è l’elettrone, la grandezza misurata è una quantità di carica, e si parla di titolazioni coulometriche.

Titolazioni – Glossario Soluzione (o titolante) standard: reagente a concentrazione nota usato in un’analisi di titolazione. Standard primario: composto ad alto grado di purezza che serve a preparare soluzioni standard per titolazioni volumetriche. Titolazione: processo in cui un reagente standard viene aggiunto ad una soluzione di un analita fino a che la reazione tra analita e reagente non viene giudicata completa. Retro-titolazione: processo in cui una soluzione standard viene aggiunta in eccesso alla soluzione di analita, e tale eccesso viene titolato con una seconda soluzione standard.

Titolazioni – Glossario Punto di equivalenza (o punto equivalente): è il punto di una titolazione in cui la quantità di reagente standard aggiunta è esattamente uguale alla quantità di analita. Punto finale: è il punto di una titolazione in cui si verifica un cambiamento fisico che permette all’operatore (o a un sistema automatizzato) di giudicare completa la titolazione. Errore di titolazione: è la differenza (espressa, a seconda dei casi, in volume, massa o quantità di carica) tra punto di equivalenza e punto finale. Indicatore: sostanza aggiunta alla soluzione del campione, in grado di produrre in corrispondenza del punto di equivalenza un cambiamento fisico osservabile della soluzione.

Titolazioni Punto di equivalenza Al punto di equivalenza, la quantità di titolante aggiunto è chimicamente equivalente alla quantità di analita, in base alla stechiometria della reazione. Es: 2MnO4- + 5C2O42-  2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O Titolante Titolato In questo caso, al punto di equivalenza, sono state aggiunte 2 mol di MnO4- per ogni 5 mol di C2O42- che erano contenute nel campione iniziale.

Titolazioni Punto finale Il punto finale è il punto che l’operatore (o un sistema strumentale) giudicano come la migliore approssimazione possibile del punto equivalente. Siccome al punto equivalente si ha una netta variazione della concentrazione relativa di titolante e titolato, si ha anche una netta variazione in una qualche proprietà osservabile della soluzione (colore, torbidità, conducibilità) che permette di determinare il punto finale con un ridotto errore di titolazione. Spesso di aggiunge alla soluzione un indicatore, cioè una sostanza in grado di evidenziare il punto finale con una evidente variazione di una sua proprietà osservabile.

Determinazione del punto finale Titolazioni Determinazione del punto finale Le variazioni osservabili della soluzione possono essere sia rilevate direttamente dall’operatore (comparsa o variazione di colore, comparsa di torbidità), oppure rivelate strumentalmente. Fra gli strumenti utilizzati per determinare il punto finale si hanno i colorimetri, i turbidimetri, i termometri, gli amperometri, i voltmetri, i conduttimetri.

Titolazioni Standard primari Gli standard primari servono come materiali di riferimento nei metodi di titolazione, e ne determinano l’accuratezza. I loro principali requisiti sono: Elevata purezza. Stabilità agli agenti atmosferici. Assenza di acqua di idratazione. Costo modesto. Sufficiente solubilità nel mezzo di titolazione. Massa molare sufficientemente grande.

Soluzioni standard Una soluzione standard per titolazioni dovrebbe: Essere sufficientemente stabile Reagire rapidamente con l’analita Reagire completamente con l’analita Essere coinvolto con l’analita in una reazione selettiva e descritta da una equazione stechiometrica semplice.

Titolazioni Soluzioni standard Per stabilire la concentrazione di una soluzione standard si possono utilizzare due metodi: metodo diretto: una quantità pesata di standard primario è disciolto in un solvente fino ad un volume noto. standardizzazione: la concentrazione della soluzione viene determinata mediante titolazione con una massa o un volume esatto di standard primario.

Titolazioni Standard secondari Alcuni composti non sono abbastanza puri per essere considerati standard primari, ma possono essere utilizzati per preparare soluzioni standard, la cui concentrazione è determinata con il metodo della standardizzazione. Tali composti sono detti standard secondari, e le soluzioni standardizzate di questi composti si dicono soluzioni standard secondarie.

Relazioni algebriche fondamentali Calcoli volumetrici Relazioni algebriche fondamentali

Espressione dell’equivalenza chimica Calcoli volumetrici Espressione dell’equivalenza chimica Al punto di equivalenza le moli aggiunte di titolante e le moli iniziali di analita (titolato) stanno fra loro come i rispettivi coefficienti stechiometrici Espressioni alternative Queste espressioni sono utili quando non si conoscono concentrazione e volume del titolante, oppure il volume del titolato (ad es. quando sono aggiunti in forma solida), e quindi è necessario ragionare in termini di moli e non di concentrazioni

Equazione per la diluizione di soluzioni Calcoli volumetrici Equazione per la diluizione di soluzioni Questa equazione è formalmente simile all’equazione che esprime l’equivalenza chimica (se nanalita = ntitolante = 1), perché entrambe esprimono un’uguaglianza fra numeri di moli. Le moli di analita nella soluzione concentrata sono uguali alle moli nella soluzione diluita

Soluzione di un problema di titolazione Calcoli volumetrici Soluzione di un problema di titolazione Individuare titolante e titolato Scrivere la reazione titolante/titolato e bilanciarla Convertire opportunamente le unità di misura dei dati del problema (concentrazioni in molarità e quantità in numero di moli) Applicare l’espressione di equivalenza chimica nella forma opportuna, considerando i coefficienti stechiometrici Esprimere i risultati nella forma richiesta dal problema

Esempio Calcolo delle molarità dai dati di standardizzazione Calcoli volumetrici Esempio Calcolo delle molarità dai dati di standardizzazione 50,00 mL esatti di una soluzione di HCl hanno reagito con 29,71 mL di Ba(OH)2 0,01963 M per raggiungere il punto finale. Calcolare la molarità di HCl nella soluzione titolata. Ba(OH)2 + 2HCl  BaCl2 + 2H2O

Esempio Calcolo della quantità di analita dai dati di titolazione Calcoli volumetrici Esempio Calcolo della quantità di analita dai dati di titolazione Un campione di 0,8040 g di un minerale di ferro viene solubilizzato per dare ioni Fe2+ in soluzione. La soluzione viene titolata con 47,22 mL di una soluzione 0,02242 M di KMnO4. Calcolare la percentuale (w/w) di Fe (M = 55,874 g/mol) nel campione. MnO4- + 5Fe2- + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Titolante Titolato