TITOLAZIONE BASE DEBOLE CON ACIDO FORTE

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

La base debole è l’analita, ovvero la sostanza che deve essere titolata.
L’acido 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 una base debole con un acido forte esistono due punti caratteristici che sono:

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

Titolazione di NH₃ con HCl

Si considerino 50 ml di una soluzione 0,1 M di NH₃ (K_b = 1,75 · 10^-5 e pK_b = 4,76) che vengono titolati con una soluzione 0,1 M di HCl.

La reazione può essere descritta come:

NH₃ + HCl → NH₄⁺ + Cl^–

Essendo NH₃ una base debole, il pH iniziale può essere calcolato tramite la formula semplificata:

$pH = 14-(-log_{10}\sqrt{K_{b}\cdot C_{b}})$

$pH = 14-(-log_{10}\sqrt{1,75\cdot10^{-5}\cdot 0,1})= 11,12$

PRIMA DEL PUNTO EQUIVALENTE

La reazione tra NH₃ e HCl porta alla formazione di una soluzione tampone in cui NH₄⁺ rappresenta l’acido coniugato dell’ammoniaca. Il valore di pK_adello ione ammonio può essere determinato come:

pK_a = 14 – pK_b = 9,24

Prima del raggiungimento del punto equivalente, è l’ammoniaca a essere in eccesso e l’acido rappresenta il reagente limitante.

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

$pH = pK_{a} + log_{10}\frac{[NH_{3}]}{[NH_{4}^{+}]}$

PUNTO SEMIEQUIVALENTE

Una volta addizionate un numero di moli di HCl pari alla metà del numero di moli di NH₃, risulta che:

[NH₃] = [NH₄⁺]

Metà del numero di moli di NH₃vengono convertite in NH₄⁺.

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

$pH = pK_{a} + log_{10}1 = pK_{a} = 9,24$

PUNTO EQUIVALENTE

Al raggiungimento del punto equivalente, tutte le moli di NH₃ sono state convertite in NH₄⁺. Le uniche specie presenti sono NH₄⁺ e Cl^–.

Lo ione Cl^– non è in grado di dare reazione di idrolisi salina a differenza dello ione NH₄⁺ che dà reazione di idrolisi salina acida:

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺

La formula per esprimere il pH è la seguente:

$pH = -log_{10}\sqrt{K_{a}\cdot [NH_{4}^{+}]}$

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

DOPO IL PUNTO EQUIVALENTE

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

$[H^{+}] =\frac{C_{HCl}V_{HCl}\;-\;C_{NH_{3}}V_{NH_{3}}}{V_{HCl}\;+\;V_{NH_{3}}}$

TITOLAZIONE BASE DEBOLE CON ACIDO FORTE