Analisi chimica Classe 3 chimico biologico 2011/12 LEZIONE N° 1 SETTIMANA DEL 19 SETTEMBRE 2011 Mauro Sabella www.smauro.it chimica@smauro.it

Acidimetria- alcalimetria ossidimetria complessometria Analisi chimica quantitativa volumetrica Acidimetria- alcalimetria ossidimetria complessometria Precipitometria. gravimetrica strumentale qualitativa Ricerca di cationi ed anioni

Analisi volumetrica Acidimetria e Alcalimetria (Reazioni di salificazione o neutralizzazione) basi libere con acidi standard (acidimetria) acidi liberi con una base standard (alcalimetria) Ossidimetria (Reazioni redox);tutte le reazioni che coinvolgono variazioni del numero di ossidazione o trasferimento di elettroni fra i reagenti Complessometria (reazioni di formazione di sali complessi), si basano sulla combinazione di ioni per formare uno ione o un composto poco solubile es. titolazione di una soluzione di un cianuro con nitrato di argento titolazione con EDTA Precipitometria (Reazioni di precipitazione): combinazione di ioni per formare un precipitato

Titolazioni di neutralizzazione I punti finali si basano su improvvise variazioni di pH che avvengono nelle vicinanze dei punti di equivalenza le piu’ grandi variazioni avvengono quanto uno o entrambi i reagenti sono completamente ionizzati pertanto le soluzioni standard impiegate nelle titolazioni sono acidi forti oppure basi forti (forniscono punti finali piu’ definiti rispetto agli acidi o basi deboli) Soluzioni standard di acidi HCl HClO4 e H2SO4 (pericolosi se concentrati o a caldo HNO3 (ossidante) Soluzioni standard di basi NaOH KOH Ba(OH)2

Preparazione di soluzioni standard E’ possibile preparare le soluzioni standard in due modi differenti, per pesata o per diluizione. In entrambe i casi si possono ottenere soluzioni a concentrazione perfettamente nota o soluzioni a concentrazione approssimata e quindi da standardizzare successivamente. Ciò dipende dalle caratteristiche della sostanza di partenza.

PREPARAZIONE DI SOLUZIONI PER PESATA. se si parte da sostanze madri, si possono ottenere soluzioni a titolo perfettamente noto cioè soluzioni chiamata STANDARD PRIMARI. Se si parte da sostanze NON madri le soluzioni che si ottengono avranno titolo approssimato quindi è necessario standardizzarle successivamente con uno standard primario.

2. Preparazioni di soluzioni per diluizione: Se si diluiscono soluzioni standard NORMEX (a titolo noto) si otterranno soluzioni comunque a titolo esatto dette standard primari . Se la diluizione parte da una soluzione preparata da soluzioni a titolo approssimato ovviamente si otterranno soluzioni con titolo impreciso quindi diventa importante standardizzare tali soluzioni con uno standard primario.

COS’È UNA SOSTANZA MADRE? Si tratta di sostanze che hanno le seguenti caratteristiche chimico fisiche: Possedere un elevato grado di purezza (99,98%). Reagire con la sostanza da titolare secondo un stechiometria ben definita Avere massa molare MM sufficientemente elevata, per rendere minimo l’errore di pesata. Non essere ossidabile dall’ossigeno atmosferico. Non essere igroscopiche e non essere efflorescente (non perdere l’acque di cristallizzazione).

SOSTANZE MADRI PIÙ USATE metalli: rame, zinco e ferro. Ossidi: HgO e ZnO Acidi: ossalico (H2C2O4 x 2H2O) e ftalato acido di potassio (KHC8H4O4)- Sali: carbonato di sodio, tetraborato di sodio X 10 H2O, cloruro di sodio, bicromato di potassio, nitrato d’argento, bromato di potassio e iodato di potassio.

Preparazione e standardizzazione di una soluzione di NaOH 0,1 M la massa di soda da pesare si ottiene moltiplicando la molarità per il volume della soluzione espressa in L per la Massa Molare dell’NaOH (MM=40 g/mol). (m=MxVxMM ) Pesare circa 4 g di sostanza e portarli in soluzione in un beker da 250 mL utilizzando il minimo d’acqua necessaria, trasferire la soluzione in un matraccio da litro, sciacquare più volte il beker ed infine attendere che la soluzione si raffreddi a T ambiente e portare a volume. m=0,1mol/Lx1 Lx 40 g/mol=4 g

Questa soluzione ha un titolo incerto in quanto l’ idrossido di sodio non è una sostanza madre (è fortemente igroscopica). Risulta necessario, per usare tale soluzione ai fini analitici, standardizzarla con uno standard primario. Il metodo più usato è quello dello ftalato acido di potassio. Questo sale reagisce con l’idrossido di sodio in un rapporto molare di reazione (Rmr) di 1: 1.

Stechiometria della reazione NaOH + KHC8H4O4 C8H4O42- + K+ + Na+ Il rapporto molare di reazione è 1:1

Standardizzazione della soluzione di NaOH Supponiamo di voler standardizzare un volume di base compreso tra i 30/40 mL e ripetere la titolazione almeno 3 volte, è necessario pesare una quantità di ftalato acido di potassio calcolata nel seguente modo: m = (MxV)NaOHx MMftalatox Rd x Rmr

La quantità di ftalato da pesare è dato dal prodotto delle moli di soda presenti in 30/40 mL di soluzione (MxV) moltiplicate per la MM dello ftalato acido di potassio (MM= 204,22 g/mol) moltiplicato per il Rd (rapporto di diluizione che si ottiene considerando 3 titolazioni da 25 mL ognuna prelevate da un matraccio da 100 mL quindi dovrà essere 4 volte più concentrata.) moltiplicato per il Rmr (rapporto molare di reazione ) dato dalla stechiometria della reazione stessa nel nostro caso 1:1

m= (0,1x0,030) x 204,22x 4 x 1=2,4506 g pesare circa esattamente la quantità teorica (registrare quella reale, considerando le 4 cifre decimali della bilancia analitica) , portare in soluzione in un matraccio da 100 mL.

Procedimento: prelevare un aliquota da 25 mL e trasferirli in una beuta da 250 mL, aggiungere un po’ d’acqua distillata, circa 100 mL. Aggiungere 7-8 gc di indicatore (fenolftaleina) Riempire la buretta con la soluzione di soda, preventivamente avvinata con la stessa soluzione. Titolare fino a viraggio della soluzione da incolore a rosa persistente. Leggere il volume di soda usato considerando 2 cifre decimali ed usando per la lettura la linea di shellbach.

Calcoli finali Nb ripetere la titolazione per tre volte. Riportare i volumi di NaOH utilizzati nella seguente tabella Calcolo della molarità esatta dell’NaOH: si applica la formula inversa della (form 1.1) M= ____m _ftalato___________ MM ftalato x VNaOH x Rd x Rmr Volume 1 Volume 2 Volume 3 Volume medio

Appendice: PRECISIONE: si intende la riproducibilità di una misura. ACCURATEZZA: una misura è tanto più accurata quanto più tende al valore reale. SENSIBILITA’ : è la misura minima che uno strumento può apprezzare ( e non misurare). CAPACITA’: è il volume massimo che uno strumento può contenere. PORTATA: è il valore massimo che uno strumento può misurare esattamente. Errore assoluto= valore ottenuto – valore vero Errore relativo %=( err Ass/val Vero) x 100

Da completare per la prossima lezione Cifre significative. Le cifre significative di una misura sono tutte quelle i cui valori sono noti con certezza più la prima il cui valore è incerto. La posizione della virgola non ha importanza Da completare per la prossima lezione