Elementi di Teoria
Le titolazioni sono il cavallo di battaglia
della stechiometria, oltre che per i gas,
sono le titolazioni. La titolazione è
quando, conoscendo le moli di una reazione
chimica, si versi un reagente nell’altro
conoscendone il titolo (la concentrazione).
Ad esempio, conoscendo i titoli di A e B, ma
il volume solo di B, versando A poco a poco
fino ad esaurimento reazione si può calcolare
il volume di A versato, a patto che si conosca
il rapporto molare della reazione. I limiti della
titolazione è che per prodotti non colorati
e non gassosi non si sa quando smettere di
versare, e quindi la titolazione non può essere
svolta.
Per cui, la sua applicazione principe è nelle
reazioni acido-base dove la soluzione acida
o basica tende alla neutralità portando un
cambio netto di colore (argomento di chimica
analitica I).
LE TITOLAZIONI – Esercizio titolazione redox
Conoscendo la reazione fra acido solforico e
zinco metallico, e sapendo che nel becher vi
sono esattamente 5,0 g di zinco, si versa dell’
acido solforico a titolo 0,100 molare fino a che
cessa l’idrogeno gassoso prodotto. Si calcoli il
volume di acido solforico. Data la reazione:
\scriptsize \begin{matrix} Zn + H_{2}SO_{4}\rightarrow ZnSO_{4} + H_{2g} \end{matrix}
molzn = molacido
0,100 M =\frac{mol_{Zn}}{xl}
\small \begin{matrix}\frac{5g}{64,4\frac{g}{mol}}= 7,752\cdot 10^{-2} mol\end{matrix}
\small \begin{matrix}\frac{7,752\cdot 10^{-2} mol}{0,100 M}= 7,752\cdot 10^{-1} l\end{matrix}
Superato tale volume di acido, le bollicine di
idrogeno cessano e bisogna arrestarti nel versare.
Non è una procedura precisa come il viraggio cromatico.
Titolazione acido/base- Bocconi di Teoria
L’acido e la base sono due specie chimiche
che assieme non possono stare perché si
sottrarrebbero le moli fra loro, e la specie
residua deterrebbe l’acidità della soluzione.
L’acido procura un’acidità inferiore a 7, mentre
la base superiore a 7. L’acidità in una soluzione
inibisce e/o fomenta la reattività delle specie in
soluzione. L’acido cede ioni idronio H+
e la base cede ione ossidrile OH–Tale definizione
è sufficiente per svolgere esercizi stechiometrici.
LE TITOLAZIONI – Esercizio titolazione acido-base
1) Ad una soluzione di 25,0 cm3 0,770 M potassa
caustica viene aggiunto poco a poco acido cloridrico
0,525 M fino a neutralità verificata dal cambio di colore.
Si calcoli il volume di acido cloridrico.
\scriptsize \begin{matrix} HCl+KOH& \rightarrow H_2O&+KCl\\ H^++OH^-& \rightarrow H_2O& \end{matrix}
Si possono trascurare gli “ioni spettatori”. Viene
versato poco a poco acido cloridrico fino a far
scendere l’acidità della potassa caustica verso
la neutralità 7 e ci si ferma notato il cambiamento
cromatico. Quanto acido cloridrico è stato versato?
Dalla reazione notiamo che i rapporti molari sono
uguali, quindi:
molHCl = molKOH
\scriptsize \begin{matrix} mol_{KOH}=(0,0770 \frac{mol}{{\color{Red} l}})(\frac{1{\color{Red} l}}{10^{3}{\color{Red} cm^{3}}})({\color{Red} 25cm^{3}})\\ \end{matrix}
\begin{matrix} mol_{KOH}=19,25\cdot 10^{-3} \end{matrix}
Meglio lasciare il 10-3 da parte…
I litri di acido cloridrico saranno:
\large \begin{matrix} \frac{19,25\cdot 10^{-3}{\color{Red} mol}}{0,525\frac{{\color{Red} mol}}{l}}=\\ \end{matrix}
\small \begin{matrix} =36,7 \cdot 10^{-3}l = 36,7 cm^{-3} \end{matrix}
I prelievi in laboratorio non sono mai espressi
in litri, per cui lasciare 10-3 da parte è stato comodo.
Esercizio titolazione versando base
Una soluzione è fatta di 1 g idrogeno solfato di
ammonio 35% e sodio solfato 65%. Viene versata
potassa caustica 0,150 M fino ad esaurimento della reazione. Si calcoli il volume di potassa.
Da 1 g abbiamo: 0,35 g di (NH4)2SO4 e 0,65g NaHSO4
Le moli corrispondono a:
\small\begin{matrix} mol_{(NH_{4})_{2}SO4}:\\ \frac{0,35g}{132\frac{g}{mol}}= 2,65 \cdot 10^{-3}\\ \\ mol_{NaHSO{4}}:\\ \frac{0,65g}{120\frac{g}{mol}}=5,42 \cdot 10^{-3} \end{matrix}
Innanzitutto, vediamo le semplici reazioni
chimiche che avvengono.
\scriptsize \begin{matrix} (NH_4)_2SO_4 \rightarrow &SO_{4}^{2-}&+2NH_{4}^{+}\\ &2(2,65 \cdot10^{-3})\\ NaHSO_4 \rightarrow &+HSO_{4}^{-}&+Na^{+}\\ &5,42 \cdot10^{-3}\\ \end{matrix}
Si noti come in acqua i due sali esistono in forma
acida, ecco perchè fanno una reazione acido-base
con potassa caustica:
\footnotesize \begin{matrix} NH_{4}^{+}+OH^- \rightarrow NH_3+H_2O & \\ & \\ HSO_{4}^{-}+OH^- \rightarrow SO_{4}^{2-}+H_2O& \end{matrix}
Le moli di potassa caustica sono:
(2,65 · 2 + 5,42) · 10-3 = 10,72 · 10-3
Da qui in poi siamo in discesa:
\large \begin{matrix} \frac{10,72\cdot 10^{-3}{\color{Red} mol}}{0,150\frac{{\color{Red} mol}}{l}}= \end{matrix}
\small \begin{matrix} 71,46 \cdot 10^{-3} l = 71,46 cm^{-3} \end{matrix}
Si ricordi di usare il trucco del 10-3 per la
conversione istantanea.