Titolazioni applicative

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Titolazioni applicative

Titolo:

Acido forte, Base forte

 

Obiettivo:

Costruire la curva di titolazione per una reazione acido forte (HCl) – base forte (NaOH)

 

Materiali ed apparecchiature utilizzate:

  • Buretta ( portata =25ml; sensibilità =0,1ml)
  • Sostegno per buretta
  • pHmetro
  • Indicatore (Fenolftaleina)
  • Becher
  • Fornello elettrico
  • Sostanze:      
      • Idrossido di sodio (NaOH) (0,1M)
      • Acido Cloridrico (HCl) normex (0,1M)
      • H2O distillata

 

Descrizione esperienza:

La prima operazione svolta è stata l’avvinamento, abbiamo messo all’interno della buretta una piccola parte di soluzione e l’abbiamo fatta ruotare per eliminare residui d’acqua e altre sostanze posizionati sulle pareti dello strumento.

Abbiamo riempito la buretta da 25ml di HCl.

Abbiamo acceso il pHmetro e abbiamo posizionato la sua sonda nel becher contenente 20ml di NaOH (0,1N), l’indicatore fenolftaleina, unito ad un po’ di H2O.

Abbiamo posizionato il becher, in cui all’interno c’era un agitatore magnetico, sul fornello e questo grazie al campo magnetico faceva agitare la soluzione così da far combinare più velocemente le due sostanze.

Abbiamo iniziato a far scendere il titolante (HCl) all’interno del titolato.

Questa operazione è stata eseguita lentamente facendo scendere dalla buretta 1ml di titolante a volta.

Ad  ogni aggiunta di HCl siamo andati a leggere il valore di pH misurato dallo strumento.

Ai primi 5ml di volume di HCl aggiunto il pHmetro non è funzionato correttamente e quindi le abbiamo eliminate e non ne abbiamo tenuto conto, dai 6ml abbiamo iniziato a trascrivere i valori di pH. 

Quando ci siamo avvicinati al punto di viraggio precisamente a 18,5ml di volume aggiunto, abbiamo iniziato a far scendere il titolante nel becher di un decimo di ml, questo per riuscire a calcolare il valore di pH al viraggio precisamente.

Alla misura di 18,8ml, di volume aggiunto di HCl, ed un pH di 8,45 abbiamo notato il viraggio di colore, grazie all’indicatore da rosa a trasparente.

Il pH neutro l’abbiamo rilevato ad una misura di 19,3ml di volume aggiunto.

Poi, quando l’Acido Cloridrico è finito nella buretta ne abbiamo rimesso un po’ in più per il tratto constante della curva.

 

Reazione:

 

La reazione di neutralizzazione che avviene fra le due sostanze è la seguente

 

 

Tabelle e Grafici:

 

VHCl (ml)Aggiunto

pH

0

12,3

6

12,1

7

12,07

8

12,03

9

11,97

10

11,92

11

11,87

12

11,8

13

11,72

14

11,63

15

11,5

16

11,33

17

11,07

17,5

10,85

18

10,44

18,5

9,85

18,6

9,65

18,7

9,25

18,8

8,45

18,9

7,95

19

7,73

19,1

7,59

19,2

7,35

19,3

7

19,4

5,45

19,5

4,20

19,6

3,90

19,7

3,75

19,8

3,63

19,9

3,54

20

3,47

20,1

3,40

20,2

3,34

20,3

3,29

20,4

3,25

20,5

3,22

20,6

3,18

20,7

3,15

20,8

3,13

20,9

3,10

21

3,07

22

2,86

23

2,75

24

2,66

25

2,59

26

2,53

27

2,48

28

2,44

29

2,40

30

2,37

31

2,34

32

2,31

33

2,29

34

2,26

 

 

Grafico sperimentale:

 

 

                            1° Derivata

 

 

                             2°Derivata

 

Calcolo teorico:

 

M = moli / V

n°moliNaOH = MNaOH * VNaOH = 0,1* 0,02L = 2*10-3moli

 

Prima del punto di equilibrio:

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

1) V agg = 1ml

n°moli HCl agg = M HCl * V HCl = 0,1 * 0,001L = 1*10-4moli

 

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

[OH-]= (2*10-3moli -1*10-4moli) / (0,02 + 0,001) = 1,9*10-3/0,021= 0,09moli/litro

 

pOH = -log[OH-]= -log 0,09= 1,04

pH= 14 – 1,04= 12,96

 

2) V agg = 6ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,006L = 6*10-4 moli

 

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

[OH-]= (2*10-3moli -6*10-4moli) / (0,02 + 0,006) = 0,054 moli/litro

pOH = -log[OH-]= -log 0,054= 1,27

pH= 14 – 1,27= 12,73

 

3)  V agg = 12ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,012L =1,2*10-3 moli

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

[OH-]= (2*10-3moli -1,2*10-3moli) / (0,02 + 0,012) =0,0025 moli/litro

pOH = -log[OH-]= -log 0,0025= 1,6

pH= 14 – 1,6= 12,4

 

4)V agg = 18,7ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0187L =1,87*10-3 moli

 

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

[OH-]= (2*10-3moli -1,87*10-3moli) / (0,02 + 0,0187) = 3,36 *10-3  moli/litro

 

pOH = -log[OH-]= -log3,36 *10-3   = 2,47

pH= 14 – 1,04= 11,53

 

5)V agg = 18,9ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0189L =1,89*10-3 moli

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

[OH-]= (2*10-3moli -1,89*10-3moli) / (0,02 + 0,0189) = 2,83*10-3  moli/litro

 

pOH = -log[OH-]= -log3,36 *10-3   = 2,55

pH = 14 – 2,55 = 11,45

 

6)V agg = 19,2ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0192L =1,92*10-3 moli

 

[OH-]= (moliNaOHiniziali - moliHCl agg) / (Viniz + Vagg)

 

[OH-]= (2*10-3moli -1,92*10-3moli) / (0,02 + 0,0192) = 2,04*10-3  moli/litro

 

pOH = -log[OH-]= -log 2,04 *10-3   = 2,69

pH = 14 – 2,69 = 11,3

 

Dopo punto di equivalenza:

[H30+]= (moliHCl - moliNaOH) / (Viniz+Vagg

 

7)V agg = 20,1ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0201L =2,01*10-3 moli

[H30+]= (moliHCl agg- moliNaOH iniz) / (Viniz+Vagg

 

[H30+]= (2,01*10-3 – 2*10-3) / (0,02 + 0,021 ) =  2,49 * 10-4  moli/litro

 

pH = - log [H+]= - log 2,49 * 10-4 = 3,6

 

8)V agg = 20,5ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0205L =2,05*10-3 moli

[H30+]= (moliHCl agg- moliNaOH iniz) / (Viniz+Vagg

 

[H30+]= (2,05*10-3 – 2*10-3) / (0,02 + 0,0205 ) =   1,23 * 10-3  moli/litro

 

pH = - log [H+]= - log 1,23 * 10-3 = 2,91

 

9)V agg = 21ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,021L =2,1*10-3 moli

 

[H30+]= (moliHCl agg- moliNaOH iniz) / (Viniz+Vagg

 

[H30+]= (2,1*10-3 – 2*10-3) / (0,02 + 0,021 ) =   2,44 * 10-3  moli/litro

 

pH = - log [H+]= - log 2,44 * 10-3 = 2,61

 

10)V agg = 27ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,0195L =2,7*10-3 moli

 

[H30+]= (moliHCl agg- moliNaOH iniz) / (Viniz+Vagg

 

[H30+]= (2,7*10-3 – 2*10-3) / (0,02 + 0,027 ) =  0,015  moli/litro

pH = - log [H+]= - log 0,015 = 1,8

 

11)V agg = 34ml

n°moli HClagg = M HCl * V HCl = 0,1* 0,034L =3,4*10-3 moli

[H30+]= (moliHCl agg- moliNaOH iniz) / (Viniz+Vagg

 

[H30+]= (3,4*10-3 – 2*10-3) / (0,02 + 0,034) =  0,025  moli/litro

 

pH = - log [H+]= - log 0,025 = 1,5

 

Grafico sperimentale:

 

 

 

Confronto tra grafico sperimentale e grafico teorico

 

 

 

 


Conclusioni

 

In questa esperienza abbiamo svolto la titolazione fra un acido forte e una base forte, con lo scopo di determinare la curva di titolazione, ovvero il grafico che rappresenta la variazione del pH della soluzione acida all’aggiunta di ioni OH- .

Essa è un metodo chimico usato per determinare la concentrazione di un soluto in una soluzione. Tale scopo si raggiunge aggiungendo alla soluzione di concentrazione incognita una soluzione di composizione nota in modo da determinare una reazione chimica che proceda rapidamente nel nostro caso di neutralizzazione.

La soluzione reattiva viene aggiunta goccia a goccia utilizzando la buretta, in modo che al termine della reazione sia immediato misurare il volume di reattivo aggiunto; da questa misura si risale alla concentrazione di soluto nella soluzione.

Nel nostro caso il viraggio è avvenuto ad un valore di pH di 8,45 e non a 7 perché abbiamo usato l’indicatore fenolftaleina che vira di colore in un intervallo di unità che và da 8,2 a 10, sarebbe stato meglio utilizzare l’indicatore blu di bromotimolo che vira in un intervallo che va dà 6 a 7,6 per visualizzare meglio il punto di equivalenza.

Intorno al punto di equivalenza (p.e.) si verifica una notevole variazione del pH ( salto di pH ) in quanto, vicino alla neutralità, ove si ha
[OH -] = [H3O+] = 1 · 10-7 M, anche un piccolo eccesso di base o di acido provoca notevoli variazioni della concentrazione degli stessi ioni e, di conseguenza, del pH.

L'eccesso di base o di acido ha, ovviamente, effetti tanto meno evidenti sul pH quanto maggiore è il valore di [OH -] o di [H3O+] che si trovano in soluzione

Possiamo, inoltre notare dal 1° grafico che i punti iniziali e i punti finali della curva si trovano in una zona a debole pendenza, in cui la variazione del pH è scarsa, di conseguenza la concentrazione dell’acido forte e della base forte sono circa uguali e quindi assumono una caratteristica di soluzioni tampone: una soluzione in grado di opporsi a variazioni del pH conseguenti all’aggiunta di limitate quantità di acidi e basi forti                       

Molte volte nelle nostre esperienze  le soluzioni tampone vengono utilizzate come standard per la misurazione del pH.

 

Fonte: http://lnx.itislanciano.it/joom/files/MATERIALI%20DIDATTICI/Chimica/titol_%20ac%20for_%20base%20for.doc

Sito web da visitare: http://lnx.itislanciano.it/

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

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