Titolazioni di neutralizzazione Curve di titolazione acido-base Curve di titolazione per acidi e basi forti Curve di titolazione per acidi e basi deboli Titolazioni potenziometriche

Titolazioni di neutralizzazione In una titolazione di neutralizzazione (o acido-base), la reazione chimica tra titolante e titolato è una reazione fra un acido e una base. Il punto finale di una titolazione acido-base è evidenziato da un indicatore acido-base, o strumentalmente mediante misurazioni di pH. Le soluzioni standard impiegate nelle titolazioni di neutralizzazione sono acidi forti o basi forti, perché queste sostanze reagiscono completamente con l’analita

Titolazioni di neutralizzazione Soluzioni standard di acidi o basi forti Reagendo completamente con l’analita, rispetto ad acidi o basi deboli, queste soluzioni danno origine a punti finali meglio definiti. Le soluzioni standard acide più utilizzate sono soluzioni diluite di HCl, HClO4 e H2SO4. Per le soluzioni standard basiche si utilizzano NaOH, KOH e a volte Ba(OH)2..

Titolazioni di neutralizzazione Curve di titolazione Stadio di pre-equivalenza Punto di equivalenza Stadio di post-equivalenza La curva di titolazione per una titolazione volumetrica acido/base è un grafico che riporta il pH della soluzione in funzione del volume di titolante aggiunto.

Titolazioni di neutralizzazione Costruzione di una curva di titolazione Vanno distinti tre tipi di calcoli: Nello stadio di pre-equivalenza, la concentrazione del titolante è nulla e la concentrazione del titolato si calcola in base al volume e alla concentrazione del titolante aggiunto. Nello stadio di post-equivalenza, la concentrazione del titolato è nulla e quella del titolante è data dal suo eccesso rispetto al titolato. Al punto di equivalenza, la concentrazione degli ioni idrossido e idronio è direttamente derivata dalla costante del prodotto ionico dell’acqua.

Titolazioni acido forte/base forte Effetto della concentrazione Al diminuire della concentrazione dei reagenti, il punto finale si fa meno marcato. Per soluzioni più diluite la scelta dell’indicatore è critica per non commettere errori di titolazione. Curve di titolazione di HCl con NaOH. Curva A: 50 mL di HCl 0,05 M con NaOH 0,1 M. Curva B: 50 mL di HCl 0,0005 M con NaOH 0,001 M

Titolazioni acido forte/base forte Titolazione di una base forte con un acido forte Le curve di titolazione per le basi forti sono analoghe a quelle ottenute per gli acidi forti.

Titolazioni acido/base Curve di titolazione per acidi e basi deboli Per costruire la curva di titolazione per un acido debole (o una base debole) sono necessari quattro tipi di calcoli: 1. Quando, all’inizio, la soluzione contiene sono un acido debole, il pH viene calcolato in base alla concentrazione analitica e alla costante di dissociazione acida. 2. Dopo l’aggiunta di titolante, ma prima di raggiungere l’equivalenza, la soluzione è costituita da una serie di tamponi, il cui pH si calcola dalla concentrazione analitica del titolante e dalla concentrazione residua del titolato.

Titolazioni acido/base Curve di titolazione per acidi e basi deboli 3. Al punto di equivalenza, la soluzione contiene solo la specie coniugata del titolato (il sale formato dal titolante e dal titolato). Il pH si calcola in base alla concentrazione di questa specie. 4. Oltre il punto di equivalenza, l’eccesso di titolante (acido o base forte) determina in modo prevalente il pH della soluzione.

Titolazioni di neutralizzazione Indicatori acido/base Un indicatore acido/base è una sostanza le cui soluzioni assumono colorazioni diverse a seconda del pH. Sono acidi o basi organiche deboli, la cui forma indissociata è di colore diverso dalla relativa specie coniugata. HIn + H2O  In- + H3O+ Colore dell’acido Colore della base 

Titolazioni di neutralizzazione Indicatori acido/base Poiché l’occhio umano è sensibile alle differenze di colore solo quando il rapporto [In-]/[Hin] è >10 o minore di 0.1, la variazione di colore è percepibile nell’intervallo di pH = pKa ± 1 Le stesse considerazioni valgono per un indicatore basico.

Titolazioni potenziometriche Potenziometria Titolazioni potenziometriche La lettura potenziometrica è più accurata e affidabile degli indicatori per la determinazione del punto finale. Inoltre, la possibilità di determinare tutta la curva di titolazione, e non solo evidenziare il punto finale, permette di evitare errori dovuti a specie interferenti. Le titolazioni potenziometriche hanno lo svantaggio di essere più lunghe se eseguite manualmente, ma possono essere facilmente automatizzate.

Determinazione del punto finale Potenziometria Determinazione del punto finale Il punto equivalente di una curva di titolazione è, in tutti i casi, un punto di flesso verticale, che presenta quindi un massimo per la derivata prima e un cambiamento di segno per la derivata seconda. Una volta determinata la curva per via potenziometrica, il problema della determinazione del punto finale si riconduce alla identificazione del punto di flesso. Un metodo efficace è quello di trovare, per via grafica o numerica, il punto di intersezione del grafico in derivata seconda con l’asse delle ascisse.

Determinazione del punto finale Potenziometria Determinazione del punto finale Curva della derivata prima Curva della derivata seconda Curva di titolazione

Titolazioni acido/base Potenziometria Titolazioni acido/base Le titolazioni acido/base possono essere seguite per via potenziometrica misurando il pH con un elettrodo a vetro. Siccome l’elettrodo a vetro misura l’attività, e non la concentrazione dello ione idronio, la curva può risultare diversa da quella teorica, ma l’ascissa del punto finale non cambia. Dal potenziale di semineutralizzazione, al quale si ha pH = pKa, è possibile determinare le costanti di dissociazione acida e basica.