TITOLAZIONE ACIDO DEBOLE CON BASE FORTE

La titolazione di un acido debole con una base forte prevede che vi sia una reazione chimica tra l’acido debole e la base forte.

L’acido debole è l’analita, ovvero la sostanza che deve essere titolata.
La base forte è il titolante, ovvero la sostanza che viene aggiunta all’analita.

Nella curva di titolazione viene graficato il valore del pH al variare del volume di titolante aggiunto.

La titolazione avviene fino al raggiungimento del punto equivalente, in cui la quantità di equivalenti di base eguaglia la quantità di equivalenti di acido.

Per la titolazione di un acido debole con una base forte, esistono due punti caratteristici che sono:

Il punto di semiequivalenza in cui il pH è uguale alla pK_a dell’acido debole.
Il punto equivalente in cui il pH risulta basico.

Titolazione di CH₃COOH con NaOH

Si considerino 50 ml di una soluzione 0,1 M di CH₃COOH (K_a = 1,75 · 10^-5 e pK_a = 4,76) che vengono titolati con una soluzione 0,1 M di NaOH. La reazione può essere descritta come:

CH₃COOH + OH^– → CH₃COO^– + H₂O

Essendo CH₃COOH una acido debole, il pH iniziale può essere calcolato tramite la formula semplificata:

$pH = -log_{10}\sqrt{K_{a}\cdot C_{a}}$

$pH = -log_{10}\sqrt{1,75\cdot10^{-5}\cdot 0,1}= 2,88$

PRIMA DEL PUNTO EQUIVALENTE

La reazione tra CH₃COOH e NaOH porta alla formazione di una soluzione tampone in cui CH₃COO^– rappresenta la base coniugata dell’acido acetico.

Prima del raggiungimento del punto equivalente, è l’acido acetico a essere in eccesso, mentre l’idrossido di sodio è il reagente limitante.

Il pH può essere determinato tramite l’equazione di Henderson-Hasselbach.

$pH = pK_{a} + log_{10}\frac{[CH_{3}COO^{-}]}{[CH_{3}COOH]}$

PUNTO SEMIEQUIVALENTE

Una volta addizionate un numero di moli di NaOH pari alla metà del numero di moli di CH₃COOH, risulta che:

[CH₃COOH] = [CH₃COO^–]

Metà del numero di moli di CH₃COOH sono state convertite in CH₃COO^–.

Il valore di pH coincide con il valore di pK_a. Questo rappresenta il punto semiequivalente.

$pH = pK_{a} + log_{10}1 = pK_{a} = 4,76$

PUNTO EQUIVALENTE

Al raggiungimento del punto equivalente, tutte le moli di CH₃COOH sono state convertite in CH₃COO^–. Le uniche specie presenti sono CH₃COO^– e H₂O.

Lo ione CH₃COO^– dà reazione di idrolisi salina basica:

CH₃COO^– + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^–

La formula per esprimere il pH è la seguente:

$pH = 14-(-log_{10}(\sqrt{K_{b}\cdot [CH_{3}COO^{-}]})$

Da questo è possibile concludere che nella titolazione di un acido debole con una base forte, il pH al punto equivalente è basico.

DOPO IL PUNTO EQUIVALENTE

Aggiungendo un ulteriore quantità di base forte, il pH si sposta verso valori più basici. Essendo questa volta la base in eccesso e l’acido il reagente limitante, la concentrazione di ioni OH^– può essere calcolata come:

$[OH^{-}] =\frac{C_{NaOH}V_{NaOH}\;-\;C_{CH_{3}COOH}V_{CH_{3}COOH}}{V_{HCl}\;+\;V_{NH_{3}}}$

pH = 14 – (-log₁₀[OH^–])

TITOLAZIONE ACIDO DEBOLE CON BASE FORTE