• Preparare una soluzione standard di carbonato di sodio.
• Determinare la forza di una data soluzione di acido cloridrico titolandola contro una soluzione standard di carbonato di sodio.

Che cos’è la titolazione?

Uno dei metodi importanti nell’analisi quantitativa è l’analisi volumetrica, una tecnica di laboratorio comunemente usata. Si usa per determinare la concentrazione sconosciuta di un campione misurandone il volume. Questo processo è anche chiamato titolazione. In una titolazione, una soluzione di concentrazione sconosciuta viene fatta reagire con una soluzione di concentrazione nota. La soluzione presa nella buretta è chiamata titolante e la soluzione presa nella beuta è chiamata analita.

Cosa significa il punto finale di una titolazione?

Il punto finale di una titolazione è il punto in cui la reazione tra il titolante e l’analita diventa completa. Generalmente il punto finale di una titolazione è determinato usando degli indicatori.

Cos’è una soluzione standard?

Una soluzione di concentrazione nota è chiamata soluzione standard. Una soluzione standard può essere preparata sciogliendo una quantità nota della sostanza in un volume definito di solvente. La sostanza usata per preparare la soluzione standard può essere classificata in due tipi.

Standard primario

Uno standard primario ha le seguenti caratteristiche.

• È altamente puro e poco costoso.
• È altamente solubile in acqua.
• Non è né deliquescente né igroscopico.
• È altamente stabile.

Acido ossalico, sale di Mohr, bicromato di potassio sono alcuni esempi di standard primari.

Standard secondari

Sostanze le cui soluzioni standard non possono essere preparate direttamente sono chiamate standard secondari.

Alcuni esempi sono l’idrossido di sodio e il permanganato di potassio.

Come si esprime la concentrazione di una soluzione?

La concentrazione di una soluzione può essere espressa nei seguenti modi.

Normalità: È definita come il numero di grammi equivalenti di soluto dissolti in un litro di soluzione. È indicata dalla lettera ‘N’.

Molarità: Si definisce come il numero di moli grammo di soluto disciolto in un litro di soluzione. È indicata dalla lettera “M”.

Molalità: È definita come il numero di moli del soluto dissolte in 1Kg di solvente. È indicata dalla lettera ‘m’.

Cosa significa titolazione acido-base?

La titolazione può essere classificata in vari tipi a seconda delle reazioni chimiche che avvengono durante la titolazione. Una delle titolazioni comunemente conosciute è la titolazione acido-base. È un metodo usato per determinare la forza di un acido o di un alcali e questo tipo di titolazione si basa sulla reazione di neutralizzazione. In questa reazione, acidi e basi reagiscono per formare sale e acqua.

Cos’è un indicatore?

Un indicatore è una sostanza chimica che subisce un cambiamento di colore al punto finale. Il punto finale di una titolazione acido-base può essere determinato usando indicatori acido-base. Gli indicatori acido-base sono acidi organici deboli o basi organiche deboli. Il cambiamento di colore di un indicatore dipende dal pH del mezzo. La forma non ionizzata di un indicatore ha un colore, ma la sua forma ionizzata ha un colore diverso.

Per esempio, consideriamo l’indicatore fenolftaleina, la cui ionizzazione può essere scritta come,

Alcuni esempi comuni di indicatori acido-base

Indicatori	pH Range	Acido	Base
Fenolftaleina	8.0 – 10.0	Incolore	Rosa
Arancione metile	3.1 – 4.4	Rosso	Arancione
Rosso metile	4.4 – 6.2	Rosso	Giallo
Rosso fenolo	6.4 – 8.0	Giallo	Rosso
Blu timolo	1.2 – 2.8	Rosso	Giallo
Blu Timolo	8.0 – 9.6	Giallo	Blu
Giallo Metile	2.9 – 4.0	Rosso	Giallo

Quali sono i diversi tipi di titolazioni acido-base?

La titolazione acido-base può essere classificata nei seguenti tipi.

1. Titolazione acido forte-base forte: In questo tipo, un acido forte è titolato contro una base forte. Sia l’acido che la base sono di forza uguale, quindi al punto finale, il pH sarà neutro. Gli indicatori utilizzati sono la fenolftaleina e l’arancio di metile.
   • Esempio: Titolazione di HCl Vs NaOH
2. Titolazione acido forte-base debole: In questo tipo, un acido forte reagisce con una base debole per formare una soluzione acida. Quindi il pH della soluzione è <7. L’arancio di metile è l’indicatore usato per determinare il punto finale.
   • Esempio: Titolazione di HCl Vs NH4OH
3. Titolazione base forte-acido debole: Qui una base forte reagisce con un acido debole per formare una soluzione basica. Quindi il pH della soluzione è >7. In questo tipo la fenolftaleina è un indicatore adatto per la determinazione del punto finale.
   • Esempio: Titolazione di CH3COOH Vs NaOH
4. Titolazione acido debole-base debole: Questo tipo di titolazione non è molto pratico. Qui sia l’acido che la base sono molto deboli quindi non si ionizzano completamente. Quindi, è difficile determinare l’intervallo di pH intorno al punto finale ed è difficile scegliere un indicatore adatto per questo tipo di titolazione.
   • Esempio: Titolazione di CH3COOH Vs NH4OH

Come si determina la forza di un dato acido o base?

La determinazione della forza si basa sulla legge degli equivalenti. Secondo questa legge, il numero di equivalenze della sostanza da titolare è uguale al numero di equivalenze del titolante utilizzato.

Considera una titolazione acido-alcalino. V1 cm3 è quello di una soluzione acida di normalità N1 necessario per neutralizzare V2 cm3 di una base di normalità N2.

Sappiamo che 1000 cm3 di soluzione acida 1N contengono acido = 1 grammo equivalente

V1 cm3 di soluzione acida 1N contiene acido= V1/1000 grammi equivalenti

Quindi il numero di grammi equivalenti di acido in V1 cm3 di soluzione acida N1 è;

Similmente, il numero di grammi equivalenti di base in V2 cm3 di soluzione basica N2 è;

Per la legge degli equivalenti, nel punto finale,

i.e,

Questa è chiamata equazione di normalità.

Similmente, l’equazione di molarità può essere scritta come,

Qui si determina la forza dell’HCl titolandolo contro una soluzione standard di carbonato di sodio e reagiscono per formare NaCl, CO2 e acqua. La reazione chimica può essere rappresentata come;

Qui 1 mole di carbonato di sodio reagisce con 2 moli di HCl. Quindi secondo l’equazione di molarità,

Risultati dell’apprendimento

1. Gli studenti comprendono i termini: stima quantitativa, titolazioni acido-base, punto finale, soluzioni standard, molarità, molalità, normalità e indicatori.
2. Gli studenti possono calcolare la forza di un dato acido o base usando equazioni di molarità o normalità.
3. Gli studenti acquisiscono l’abilità di preparare la soluzione standard e di determinare il punto finale.
4. Gli studenti acquisiscono l’abilità di selezionare gli indicatori in base alla natura della soluzione.
5. Gli studenti hanno familiarità con l’apparato usato per la titolazione.
6. Gli studenti acquisiscono l’abilità di eseguire la titolazione usando carbonato di sodio e acido cloridrico nel laboratorio reale una volta che hanno visualizzato i diversi passaggi.