Individuazione del PD in una titolazione acido base

Individuazione del PD in una titolazione acido base
L’individuazione del Punti di Fine in una titolazione Acido-Base può essere
effettuato usando due strategie:
Indicatore colorimetrico del punto di fine
Utilizzando uno strumento che misura il pH: pHmetro (elettrodo a vetro)
1
Indicatori Colorimetrici
Gli indicatori colorimetrici sono a loro volta delle sostanze che presentano
equilibri acido base deboli, ma caratterizzate dal possedere colore diverso a
seconda della forma (acido o base coniugata ) in cui si trovano.
Esempio: Verde di Bromocresolo
Il verde di bromocresolo è un acido organico
⇔
Giallo-Verde
HB
Blu
B‒
pK = 4.7
2
Come per tutti gli acidi deboli, anche gli indicatori sottostanno ad un
equilibrio acido base:
HIn(aq) + H 2 O(solv) →H 3 O + (aq) + In − (aq)
K HIn
[H 3O + ]][In − ]
=
[HIn]
La forma predominante in soluzione, e quindi il colore della soluzione,
dipende dal pH della soluzione stessa.
Per calcolare le forme presenti in soluzione in corrispondenza del pH si
utilizzano le frazioni di dissociazione:
α HIn
[H 3O + ]
[HIn]
= 0 =
C HIn K HIn + [H 3O + ]
α In −
[In − ]
K HIn
= 0 =
C HIn K HIn + [H 3O + ]
3
Le frazioni di dissociazione nel caso del verde di bromocresolo sono:
1,2
In‒
HIn
1
0,8
pK = 4.7
0,6
0,4
0,2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
A pH < pKa -1 la soluzione è
gialla
A pKa-1 < pH < pKa + 1 la
soluzione è verde (miscela di
giallo e blu)
A pH > pKa +1 la soluzione è
blu
4
Un indicatore acido/base o indicatore colorimetrico può essere usato perciò per
determinare il pH della soluzione.
L’indicatore può influenzare il pH della soluzione?
In genere la concentrazione di indicatore sciolta in soluzione è estremamente
basse (ordine di 10‒4‒ 10‒5 M), per cui, pur fornendo una netta colorazione alla
soluzione non ne influenza il pH.
Gli indicatori sono usati per determinare il punto di fine di una titolazione.
Se il pH a cui cambiano il loro colore (in gergo: virano) coincide o è simile con il
pH del punto equivalente, essi permettono di rilevare tale punto.
Accorgimenti:
Non è detto che entrambe le forme, acido e base coniugata, abbiano la stessa
intensità di colorazione, inoltre l’occhio umano è più sensibile a certi colori che ad
altri.
Per ogni indicatore viene dato un pH di viraggio piuttosto che il valore di pKa. Il
pH di viraggio è simile ma non identico alla pKa
5
Lista di indicatori colorimetrici e dei loro intervalli di viraggio:
Vi
D.C. Harris, Elementi di Chimica Analitica
6
L’intervallo di pH di viraggio tiene conto anche di alcuni fattori soggettivi ed
ambientali che possono modificare la percezione del colore:
viraggio dipende da: temperatura
concentrazione dell’indicatore
illuminazione del laboratorio
capacità visive dell'operatore
Un altro indicatore molto utilizzato è la fenolftaleina che vira da incolore a
viola nell’ intervallo di pH 8.00 – 9.60
7
Uso dell’ Indicatore in titolazioni acido-base
Alla soluzione da titolare, contenente l’analita, si aggiunge una minima quantità
di indicatore (sufficiente a colorare la soluzione, ma senza modificarne il pH).
Si sceglie un indicatore che abbia l’intervallo di pH di viraggio opportuno, ed in
particolare che “abbracci” il pH del PE
Ad esempio, per la titolazione acido forte - base forte (HCl-NaOH), nella quale il
pH al PE è 7, l’indicatore migliore tra quelli prima elencati è il blu di bromotimolo
(DpH viraggio 6.0-7.6).
12
10
punto
equivalenza
8
pH
6
4
2
0
50
100
V NaOH
150
200
8
Uso dell’ Indicatore in titolazioni acido-base
14
12
pH
La fenolftaleina (pH 8.0–
9.8) va benissimo: Vt(PE)
che si ottiene è
praticamente identico a
quello corretto.
10
fenolftaleina
8
timolo
blublu
di bromotimolo
6
4
metilarancio
2
Vt sbagliato
0
Il metilarancio (pH 3.1–4.4)
va “così così”: Vt(PE) che si
ottiene è un po' minore di
quello corretto
Vt corretto
V NaOH
9
9
Titolazioni base debole - acido forte
Per poter osservare una titolazione e le operazioni ad essa connesse è sufficiente
andare su
e cercare :
«titolazione» o «titration». Si trovano video di Università italiane o esetre che
presentano esempi di titolazione acido-base come anche di altri tipi di titolazione.
Parte1:tecnica
http://www.youtube.com/watch?v=sFpFCPTDv2w
Parte 2: calcoli
http://www.youtube.com/watch?v=2z4mlE6MK0U
Video in italiano
http://www.youtube.com/watch?v=A35tSmzGozM
10
Elettrodo a vetro sensibile alla concentrazione di ioni [H3O+]
descritto dal Prof. Durante :
http://www.horiba.com/sci
entific/products/waterquality/phmeters/details/b-211-212213-twin-compact-phmeter-416/
B-212
B-213
(U.S. only)
MODEL
B-211
Principle
Glass Electrode
Readout
31/2-digit LCD
Measurement
range
pH 2 - pH 12
Repeatability
±0.1 pH
Sample
temperature
5 - 40°C (Actual temperature of sample is compensated for to give
value at ambient temperature.)
Two-point (pH7,
pH4) Calibration,
AutoCalibration(Calibrati
on value backup),
Waterproof, Autoshut off, Direct
measure
Feature
One-point (pH7)
Calibration, AutoCalibration(Calibrati
on value backup),
Waterproof, Autoshut off, Direct
measurement
Dimensions
165 mm x 29 mm x 19 mm
6.5 in x 1.1 in x 0.7 in
Weight
approx. 53 g.
Power
Two 3-volt lithium batteries (Model CR-2032)
U.S. Standard based
Two-point (pH7,
pH4) Calibration,
AutoCalibration(Calibrati
on value backup),
Waterproof, Autoshut off, Direct
measure
11
Measuring Object & Range
(Measuring Method)
pH 0.00 to 14.00 (Glass electrode
method)
(Resolution 0.01pH)
Temperature 0.0 to 100.0°C
(Resolution 0.1°C)
Repeatability
pH ±0.01pH ±1 digit
Temperature ±0.1°C ±1 digit
Power Supply
DC3V (LR6 dry cell battery)
Mass
approx. 300g
Option
AC adaptor
http://www.horiba.com/scientific/products/w
ater-quality/ph-meters/details/d-50-serieshandheld-water-quality-meters-72/
12
Cartina Al Tornasole
La cartina al tornasole è una striscia di carta imbevuta di una miscela di
indicatori acido-base, che viene utilizzata largamente per le misure del pH
Se si pone una goccia della
soluzione a pH incognito sulla
carta, essa si colora in base al
pH della soluzione stessa.
Ad es. rosso vivo => pH=1
arancione => pH=3
Una scala colorimetrica prestampata aiuta a definire qual è
il pH della soluzione.
verde scuro => pH=8
13