In questa relazione di laboratorio vedremo come si esegue la standardizzazione acido cloridrico 0,1 N ed idrossido di sodio 0,1 N.
1. Scopo della determinazione
Lo scopo dell’esperienza è quello di determinare il titolo in Normalità di una soluzione di HCl circa 0,1 N ed una soluzione di NaOH circa 0,1 N. Trattandosi di soluzioni ottenute da composti che non sono standard primari, la titolazione è essenziale per l'utilizzo di queste come titolanti nell'analisi volumetrica (acidimetria) in chimica analitica.
2. Principio del metodo
Le soluzioni di HCl ed NaOH vengono fatte reagire con quantità note di un opportuno standard primario per titolazione diretta. Dal numero di equivalenti di standard primario pesato e dal volume di soluzione consumato al punto di arresto, si risale al titolo dei nostri nuovi standard secondari.
HCl. Lo standard primario utilizzato per l'HCl è il Na2CO3 anidro, dalla curva di titolazione si vede che sono presenti due punti di equivalenza corrispondenti ai seguenti equilibri:
CO32- + HCl HCO3- + Cl- pHeq = 8,34
HCO3- + HCl H2O + CO2 + Cl- pHeq = 4,08
Il primo punto di equivalenza è messo in evidenza mediante l'uso di fenolftaleina come indicatore (pKa 9.5, intervallo 8.0-9.8), mentre per il secondo si usa l'indicatore metilarancio (pKa = 3.4, intervallo 3.1-4.4). Vista la maggiore difficoltà a percepire l'esatta variazione di colore da rosa ad incolore per il primo punto di equivalenza, ai fini del calcolo si utilizza il secondo punto di equivalenza dove la prima variazione di colore da giallo-arancio a rosso è maggiormente apprezzabile.
Per rendere più netto il salto di pH in corrispondenza del p.e. è necessario riscaldare ad una temperatura di circa 60 °C. Questo permette alla CO2 atm di non passare in soluzione e non consumare OH- , e di allontanare la CO2 che viene dalla dissociazione dell'acido carbonico formatosi durante il secondo equilibrio. L'acido carbonico forma un tampone HCO3-/ H2CO3 , distruggendo tale tampone il salto di pH sarà più netto.
NaOH. Lo standard primario utilizzato per l'NaOH è lo ftalato acido di potassio, tenuto in stufa a 110 °C per almeno 2 ore prima dell'uso. La reazione acido-base è la seguente:
C6H5(COO)2H- K+ + NaOH <-> C6H5(COO)22- Na+K+ + H2O pHeq circa 9
Il pH al p.e. è dato dall'idrolisi dello ione ftalato C6H5(COO)22- ed è circa 9, dunque un indicatore adatto ad apprezzare il punto di fine titolazione è la fenolftaleina che passerà da incolore (all'inizio ho solo il sale acido) a rosa chiaro.
3. Materiale e strumentazione
- Buretta graduata da 50 mL
- Becker da 100 mL e da 400 mL
- bacchettina di vetro
- barchette in plastica
- Bilancia analitica con risoluzione 0,0001 g
- Piastra riscaldante
4. Reattivi
- Soluzione di HCl circa 0,1 N
- Soluzione di NaOH circa 0,1 N
- Na2CO3 anidro puro per analisi
- C6H5(COO)2H- K+ puro per analisi
- Soluzione alcolica all'1% di Fenolftaleina
- Soluzione acquosa all'1% di Metilarancio
5. Procedimento
5.1 Standardizzazione HCl
Pesare circa 0,24 g di Na2CO3 annotando il peso fino alla quarta cifra decimale, trasferirli nel becker da 100 mL e solubilizzarlo con circa 20 mL di acqua. Aggiungere 1 goccia di indicatore fenolftaleina e riscaldare a 60 °C, iniziare a titolare con la soluzione di HCl fino a viraggio da rosa ad incolore. Annotare il volume di titolante al punto di viraggio e continuare la titolazione senza azzerare la buretta. Aggiungere 2-3 gocce di metilarancio e continuare la titolazione fino alla prima variazione di colore da giallo-arancio a debolmente rosso. Ripetere almeno 3 volte la titolazione.
5.2 Standardizzazione NaOH
Pesare circa 0,92 g di C6H5(COO)2H- K+ annotando il peso fino alla quarta cifra decimale, trasferirli nel becker da 400 mL e solubilizzarlo con circa 70mL di acqua. Aggiungere 1 goccia di indicatore fenolftaleina ed iniziare a titolare con la soluzione di NaOH fino a viraggio da incolore a rosa. Ripetere almeno 3 volte la titolazione.
6. Espressione dei risultati
Il titolo della soluzione è espresso in Normalità (eq/L). Al valore medio ottenuto dalle 3 ripetizioni è associata l'accuratezza espressa come scarto tipo di ripetibilità (DEV.ST).
7. Calcoli e dati ottenuti
La formula da applicare per il calcolo della normalità è la seguente:
N (eq/L) = m / P.E. * V
Dove:
m = massa dello standard primario utilizzato durante la titolazione (in g)
P.E. = peso equivalente dello standard primario utilizzato (in g/eq)
V = volume di titolante utilizzato fino al punto di arresto (in L)
Tabella 1 - Dati ottenuti per la standardizzazione dell' HCl
|
# |
Massa (g) |
V HCl 1° p.e. (mL) |
V HCl 2° p.e. (mL) |
Normalità (eq/L) |
Valore medio (eq/L) |
Dev.St (eq/L) |
|
1 |
0,2347 |
20,90 (0,1060 N) |
41,90 |
0,1057 |
0,1058 |
± 0,0001 |
|
2 |
0,2157 |
19,20 (0,1060 N) |
38,50 |
0,1057 |
||
|
3 |
0,2508 |
22,10 (0,1071 N) |
44,70 |
0,1059 |
Tabella 2 - Dati ottenuti per la standardizzazione dell' NaOH
|
# |
Massa (g) |
V NaOH (mL) |
Normalità (eq/L) |
Valore medio (eq/L) |
Dev.St (eq/L) |
|
1 |
0,8846 |
42,95 |
0,1010 |
0,1010 |
± 0,0001 |
|
2 |
0,9285 |
45,10 |
0,1009 |
||
|
3 |
0,8537 |
41,40 |
0,1011 |
8. Conclusioni
Le determinazioni effettuate sono tutte molto precise, lo scarto tipo è infatti sulla quarta cifra decimale.
Un accorgimento che ho utilizzato e che mi ha permetto di aumentare la mia riproducibilità è stato quello di usare sempre la stessa bilancia analitica tra quelle disponibili in laboratorio.
Dalla tabella si vede inoltre che per l'HCl, la normalità calcolata al primo punto di equivalenza (viraggio rosa-incolore) è leggermente più alta di quella al secondo punto di equivalenza. Questo perchè, contrariamente a quando di solito accade, il volume di titolante che ho utilizzato al primo punto di equivalenza è leggermente minore di quello usato al secondo punto di equivalenza.
Esempio n° 1:
VHCl 1° p.e = 20,90 ;
VHCl 2° p.e = 41,90-20,90 = 21,00 ;
Evidentemente io apprezzo il viraggio da rosa ad incolore leggermente in anticipo, quando cioè la soluzione è ancora di colore rosa molto chiaro.
