Introduzione ai metodi basati sulla titolazione: analisi volumetrica

I metodi basati sulla titolazione comprendono una serie di procedimenti quantitativi che si

basano sulla misura di una quantità di un reagente a concentrazione nota (soluzione

standard) consumato quantitativamente dall’analita.

Titolazione volumetrica: si misura il volume di una soluzione a conc. nota

Titolazione gravimetrica: si misura la massa del reagente

Con il termine di titolo si intende il peso di una sostanza chimica equivalente ad 1 ml delle soluzione di titolante (l’uso del termine titolo per indicare una concentrazione è comune ma improprio)

Sodium carbonate, anhydrous (Mr 106.0)

ASSAY

Dissolve 1.000 g in 25 ml of water R. Add 0.2 ml of methyl orange solution R as indicator. Titrate with 1 M hydrochloric acid until the colour changes from yellow to red.

1 ml of 1 M hydrochloric acid is equivalent to 52.99 mg of Na2CO3

Na2CO3 2Na + CO32-

CO32- + 2H+ H2CO3

Sulla base della stechiometria di reazione, 1ml di una soluzione 1M ovvero 1mmole di H+ reagisce con 0.5 mmoli di carbonato ovvero con 52.99 mg

Il punto di equivalenza è quel punto della titolazione in cui la q.tà del titolante aggiunto è esattamente quella richiesta dalla reazione stechiometrica con l’analita

Punto di equivalenza: aggiunta di 2000 mmoli di MnO4-

2 MnO4- + 6H+ 10 CO2 + 2 Mn2+ + 8H2OC C OHHO

O O

5 +

Analita (5000 mmoli) titolante

rosaincolore incolore incolore

Il colore rosa si può apprezzare solamente in presenza di un eccesso di MnO4

-

Il punto di equivalenza è solo teorico. Sperimentalmente si determina il punto finale a cui è associato il cambiamento chimico-fisico (cambiamento colore, intorbidimento, variazione della conducibilità, ecc.) e conseguente alla variazione delle concentrazioni dei reagenti.

L’errore di titolazione è la differenza tra il punto finale e il punto di equivalenza e può essere determinato per mezzo di una titolazione in bianco (titolazione senza analita)

La soluzione std. può essere preparata in due modi:a) a partire da un reagente puro (std. primario), pesato e diluito con esattezzaRequisiti di uno std. primario:

- deve essere puro (impurezza max= 0.01%)- deve essere stabile- non deve essere igroscopico- deve essere facilmente recuperabile in commercio- deve essere poco costoso- massa molare relativamente grande (per minimizzare errori di pesata)

b) Si prepara una soluzione a concentrazione approssimata e si titola usando uno std. primario

-soluzione a concentrazione nota: si prepara sciogliendo in un dato volume una quantità

esattamente pesata di sostanza madre

-Soluzione a concentrazione approssimata: si prepara usando una bilancia tecnica o

vetreria non tarata. Richiede standardizzazione cons std. primario

Preparazione di soluzioni standard per titolazione

Tipi di reazioni impiegate nell’analisi volumetrica

Perché una reazione chimica possa essere utilizzata in una analisi volumetrica si

devono soddisfare le seguenti condizioni:

- reazione rapida

- reazione spostata a destra

- stechiometria di reazione nota

- punto finale individuabile

Solitamente nell’analisi volumetrica si utilizzano le seguenti reazioni:

a) reazioni basate sulla combinazione di ioni e molecole

- reazioni di neutralizzazione

- reazioni di precipitazione

- reazione con formazione di complessi e chelati

b) reazioni basate sul trasferimento di elettroni (reazioni redox)

Curve di titolazione

Si supponga di dover titolare 50 ml di una soluzione 0.1 M di NaCl con una soluzione 0.1 M di AgNO3 (PS= 1.8X10-10)

+ 10 ml di AgNO3 = 1 mmole di Ag+

Cl-= 4 mmoli

Volume finale= 60 ml

[Cl-]= 0.067 M

[Ag+]= 1.8x10-10/0.067= 0.27x10-8

Curve di titolazione

0 10 20 30 40 50 60 70

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

[Ag]+[Cl]-

Volume (ml)

Co

nc

en

tra

zio

ne

(M

)

Punto di finale

Curve di titolazione

0 10 20 30 40 50 60 70

0123456789

[Ag]+[Cl]-

Volume (ml)

-lo

g[M

] Punto di finale

Il punto finale si trova al centro del tratto verticale di massima pendenza della sigmoide

Uso delle derivate per individuare il punto finale

Derivata prima: si media ogni coppia di volumi e si calcola la q.tà pH/ V dove pH è la

variazione di pH tra due letture consecutive e V è la variazione in volume tra due

aggiunte consecutive. Il punto finale è il massimo della curva risultante

Derivata seconda: Il punto finale è il volume al quale la derivata seconda è 0

USO DELLA BURETTA

1. Montare la buretta in posizione corretta e con rubinetto chiuso

2. Avvinare la buretta (5-10 ml di titolante) e ruotarla per inumidire l’interno.

1 2 3

3. Lasciare sgocciolare attraverso la punta. Ripetere per almeno 3 volte

3. Riempire la buretta allo zero

0 ml

N.B. Eliminare le bolle anche nella punta(aprire chiudere rapidamente o “strattonare”)

Una volta assicurata l’assenza di bolle portare il livello allo 0

Assicurarsi di eliminare eventuali gocce con agitatore

1. Assicuratevi che la punta della buretta sia ben inserita all’interno del recipiente di

titolazione e far scolare il titolante ad aliquote di 1 ml (con la sinistra si impugna il

rubinetto mentre la mano destra agita il recipiente di titolazione). NB NON RIMUOVERE

MAI L’AGITATORE DAL BECKER FINO A FINE TITOLAZIONE

6. Mano a mano che la titolazione progredisce ridurre il volume aggiunto

7. Nelle immediate vicinanze del punto finale aggiungere il titolante goccia goccia (1

goccia = 0.05 ml). Si può far formare una frazione di goccia sulla punta della

buretta e si fa quindi toccare la punta contro la parete della buretta

8. Inclinare la buretta in modo che la massa del liquido raccolga tutte le gocce che

aderiscono alla parete interna oppure far scendere la porzione di goccia con

l’agitatore

Utilizzo del potenziometro

elettrodo

Stativo elettrodo

Agitatore magnetico

Ancoretta magnetica

Prima di iniziare e al termine della titolazione è obbligatorio pulire l’elettrodo con H2O distillata

buretta

Soluzione da titolare

Ancoretta magnetica

Agitatore magnetico