Categoria: TITOLAZIONE BASE FORTE CON ACIDO FORTE

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 pKa 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 (Kb = 1,75 · 10-5 e pKb = 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 pKa dello ione ammonio può essere determinato come:

pKa = 14 – pKb = 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 NH3 vengono convertite in NH4+.

Il valore di pH coincide con il valore di pKa. 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}}}

CURVA DI TITOLAZIONE CON CALCOLI

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 pKa 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 (Ka = 1,75 · 10-5 e pKa = 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 pKa. 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–])

CURVA DI TITOLAZIONE

TITOLAZIONE BASE FORTE CON ACIDO FORTE

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

  • La base forte 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.

Titolazione di NaOH con HCl

Si considerino 50 ml di una soluzione 0,1 M di NaOH che vengono titolati con una soluzione 0,1 M di HCl. La reazione può essere descritta come:

NaOH + HCl → H2O + Na+ + Cl–

Essendo NaOH una base forte, il pH iniziale può essere calcolato come:

pH = 14-(-log10(0,1M)) = 13,00

Prima del raggiungimento del punto equivalente, è la base a essere in eccesso rispetto all’acido e la concentrazione di ioni OH– può essere calcolata in accordo con la seguente formula:

[OH^{-}] =\frac{C_{b}V_{b}-C_{a}V_{a}}{V_{a}+V_{b}}

Al raggiungimento del punto equivalente, le moli di NaOH sono state neutralizzate da un uguale numero di moli di HCl. L’uniche specie presenti sono H2O, Na+ e Cl–. Gli ioni non sono in grado di dare reazione di idrolisi salina e pertanto il pH al punto equivalente risulta uguale a 7, in virtù della reazione di autoprotolisi dell’acqua.

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

[H^{+}] =\frac{C_{a}V_{a}-C_{b}V_{b}}{V_{a}+V_{b}}

CURVA DI TITOLAZIONE CON CALCOLI

PRIMA DEL PUNTO EQUIVALENTE

Volume titolante  
(ml)		Concentrazione ioni OH–
(mol/L)
(CbVb-CaVa)/(Va+Vb)		pH
14-(-log10[OH–])
01,00 10-113,00
58,18 10-212,91
106,67 10-212,82
155,38 10-212,73
204,29 10-212,63
253,33 10-212,52
302,50 10-212,40
351,76 10-212,25
401,11 10-212,05
455,26 10-311,72
482,04 10-311,31
48,11,94 10-311,29
48,21,83 10-311,26
48,31,73 ∙ 10-311,24
48,41,63 ∙ 10-311,21
48,51,52 ∙ 10-311,18
48,61,42 ∙ 10-311,15
48,71,32 ∙ 10-311,12
48,81,21 ∙ 10-311,08
48,91,11 ∙ 10-311,05
491,01 ∙ 10-311,00
49,19,08 ∙ 10-410,96
49,28,06∙ 10-410,91
49,37,05 ∙ 10-410,85
49,46,04 ∙ 10-410,78
49,55,03 ∙ 10-410,70
49,64,02 ∙ 10-410,60
49,73,01∙ 10-410,48
49,82,00 ∙ 10-410,30
49,91,00∙ 10-410,00
49,919,01 ∙ 10-59,95
49,928,01 ∙ 10-59,90
49,937,00∙ 10-59,85
49,946,00 ∙ 10-59,78
49,955,00 ∙ 10-59,70
49,964,00 ∙ 10-59,60
49,973,00 ∙ 10-59,48
49,982,00 ∙ 10-59,30
49,991,00 ∙ 10-59,00
49,9919,00 ∙ 10-68,95
49,9928,00∙ 10-68,90
49,9937,00 ∙ 10-68,85
49,9946,00 ∙ 10-68,78
49,9955,00 ∙ 10-68,70
49,9964,00 ∙ 10-68,60
49,9973,00 ∙ 10-68,48
49,9982,00 ∙ 10-68,30
49,9991,00 ∙ 10-68,00
49,99919,00 ∙ 10-77,95
49,99928,00 ∙ 10-77,90
49,99937,00 ∙ 10-77,85
49,99946,00 ∙ 10-77,78
49,99955,00 ∙ 10-77,70
49,99964,00 ∙ 10-77,60
49,99973,00 ∙ 10-77,48
49,99982,00 ∙ 10-77,30
49,99991,00 ∙ 10-77,00

PUNTO EQUIVALENTE

Volume titolante aggiunto: 50 ml

Concentrazione ioni H+ = 1,00 ∙ 10-7 M

pH = 7,00

DOPO IL PUNTO EQUIVALENTE

Volume titolante  (ml)Concentrazione ioni H+
(mol/L)
(CaVa-CbVb)/(Va+Vb)		pH
-log10[H+]
50,00011,00 ∙ 10-77,00
50,00022,00 ∙ 10-76,70
50,00033,00 ∙ 10-76,52
50,00044,00 ∙ 10-76,40
50,00055,00 ∙ 10-76,30
50,00066,00 ∙ 10-76,22
50,00077,00 ∙ 10-76,15
50,00088,00 ∙ 10-76,10
50,00099,00 ∙ 10-76,05
50,0011,00 ∙ 10-66,00
50,0022,00 ∙ 10-65,70
50,0033,00 ∙ 10-65,52
50,0044,00 ∙ 10-65,40
50,0055,00 ∙ 10-65,30
50,0066,00 ∙ 10-65,22
50,0077,00 ∙ 10-65,15
50,0088,00 ∙ 10-65,10
50,0099,00 ∙ 10-65,05
50,011,00 ∙ 10-55,00
50,022,00 ∙ 10-54,70
50,033,00 ∙ 10-54,52
50,044,00 ∙ 10-54,40
50,055,00 ∙ 10-54,30
50,066,00 ∙ 10-54,22
50,077,00 ∙ 10-54,16
50,087,99 ∙ 10-54,10
50,098,99 ∙ 10-54,05
50,19,99 ∙ 10-54,00
50,22,00 ∙ 10-43,70
50,32,99 ∙ 10-43,52
50,43,98 ∙ 10-43,40
50,54,98 ∙ 10-43,30
50,65,96 ∙ 10-43,22
50,76,95 ∙ 10-43,16
50,87,94 ∙ 10-43,10
50,98,92 ∙ 10-43,05
519,90 ∙ 10-43,00
521,96 ∙ 10-32,71
554,76 ∙ 10-32,32
609,09 ∙ 10-32,04
651,30 ∙ 10-31,88
701,67 ∙ 10-21,78
752,00 ∙ 10-21,70
802,31 ∙ 10-21,64
852,59 ∙ 10-21,59
902,86 ∙ 10-21,54
953,10 ∙ 10-21,51
1003,33 ∙ 10-21,48