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Condizioni per impiegare analisi<br />

volumetrica<br />

• Elevata velocità di reazione<br />

• Stechiometria nota della reazione<br />

• Completezza della reazione<br />

• Netta variazione di una proprietà del<br />

sistema presente nella soluzione al p.<br />

equivalenza<br />

• Disponibilità di adatto indicatore<br />

• Assenza di specie interferenti


• Neutralizzazione<br />

• Complessazione<br />

• Ossido-riduzione<br />

• Precipitazione<br />

Metodi


Calcoli<br />

• Al p. equivalenza<br />

n eq1 (sost da titolare)=n eq2 (sost. Titolante)‏<br />

con n eq = g/PE = (N/1000) V ml<br />

Per cui<br />

a) la normalità N1 può essere det da:<br />

• Vol di titolante (V 2) a normalità N 2 necessario per titolare un volume<br />

V 1 di analita<br />

N 1 = (N 2 V 2 )/ V 1<br />

b) Il peso in grammi (g1) della sostanza presente<br />

nella sol (o nel nel peso di campione prelevato)<br />

può essere det da:<br />

g1 = (V 2 N 2 PE 1 )/1000


Normalità = n equivalenti/litro<br />

EQUIVALENTI varia a seconda del tipo di reazione e dei reagenti.<br />

Per determinare il n equivalenti è necessario sapere il tipo di reazione e come le<br />

specie coinvolte nella reazione effettivamente si combinano<br />

Reazione acido_base;<br />

PE<br />

=<br />

( ACIDO )<br />

+<br />

n°<br />

H3<br />

PMacido<br />

O scambiati<br />

Reazione di ossido-riduzione<br />

PE<br />

=<br />

( BASE) −<br />

PM base<br />

n°<br />

OH scambiati<br />

PE = PM / numero elettroni acquisiti o ceduti<br />

Formazione di precipitato<br />

PE = PM/ carica dello ione<br />

72


6<br />

STANDARD PRIMARIO<br />

Uno standard primario: è una sostanza che può essere usata per<br />

preparare soluzione a concentrazione nota con esattezza. Uno standard<br />

primario deve:<br />

essere stabile e reagire rapidamente completamente e<br />

selettivamente con l’analita<br />

poter essere reperito facilmente e deve essere essiccabile<br />

(preferibilmente a 110-120°C) e conservabile allo stato puro;<br />

rimanere inalterato durante le operazioni di pesata (non deve<br />

essere igroscopico, ossidabile all'aria o assorbire anidride<br />

carbonica);<br />

poter essere analizzato con metodi idonei al fine della<br />

determinazione della purezza (maggiore del 99,98%);<br />

avere preferibilmente un alto peso equivalente in modo da<br />

minimizzare l'errore di pesata;<br />

essere facilmente solubile in acqua.<br />

L’accuratezza del risultato analitico dipende dall’accuratezza della misura<br />

della concentrazione del titolante


Curva di titolazione<br />

• Sull’ascissa è riportato il volume di titolante<br />

(variabile indipendente) mentre sull’ordinata è<br />

riportata la variabile dipendente (pH, pM….).<br />

Essa può essere calcolata teoricamente.<br />

Comunque si assume come criterio generale :<br />

• Una variazione di 3 unità logaritmiche per<br />

l’aggiunta di poche gocce prima e dopo il<br />

p.equivalente è sufficiente per ammettere<br />

che la titolazione sia quantitativa.


• Errore di titolazione : differenza tra il volume<br />

aggiunto praticamente per raggiungere il punto<br />

finale e il volume necessario per avere l’esatta<br />

equivalenza . Può essere di 0.1 %<br />

• Errore= (V F –V t ) *100/Vt con V t valore teorico e<br />

V F Volume aggiunto<br />

• Una soluzione si considera a titolo noto quando<br />

se ne conosce la concentrazione con<br />

un’accuratezza dello 0.1-0.2 %


TITOLAZIONI COMPLESSOMETRICHE<br />

Le titolazioni complessometriche sono basate sulla formazione di un complesso<br />

tra il titolante e il titolato.<br />

Una reazione di complessazione può essere usata a fini analitici se:<br />

•complessi stabili: la Ki deve essere abbastanza piccola in modo che vicino al punto<br />

equivalente si registri una notevole variazione dello ione cercato<br />

•Rapporto di reazione tra ione coordinante e la specie coordinata esattamente noto<br />

•raggiungere l’equilibrio rapidamente


Costanti di formazione<br />

• M + L ML K 1 = [ML]/[M][L]<br />

• ML + L ML2 K 2 = [ML 2]/[ML][L]<br />

•ML n-1 + L MLn Kn = [MLn]/[MLn-1][L]<br />

M + n L MLn βn = [MLn]/[M][L] n =<br />

K 1 * K 2 *…..Kn<br />

Costante di formazione globale


Costante di instabilità (Ki)<br />

•Il reciproco di βn esprime la costante di<br />

instabilità Ki ed è un altro modo di<br />

rappresentare l'equilibrio (in questo caso<br />

in funzione della dissociazione):<br />

• Ki= [M][L] n /[ML n]


CHELOMETRIA: i chelanti saturano la sfera di coordinazione degli ioni<br />

metallici a cui si legano in uno stadio singolo e con un rapporto<br />

stechiometrico ben definito, di solito 1:1<br />

• L’EDTA è il chelante di<br />

scelta nelle titolazioni<br />

complessometriche per i<br />

seguenti motivi:<br />

• - forma chelati con tutti<br />

i cationi (eccetto metalli<br />

alcalini)<br />

• - la maggior parte dei<br />

chelati è stabile (struttura a<br />

gabbia del chelato)


Chelante multidentato (legante esadentato)<br />

acido etilendiamino-tetra-acetico (EDTA)<br />

M n+ + Y 4- MY n-4 K = [MY n-4 ] / ( [M n+ ][Y 4- ] )<br />

Costante di stabilità dipende da T e forza ionica<br />

Metallo logK stab Metallo logK stab Metallo logK stab<br />

Na +<br />

Li +<br />

Ba 2+<br />

Mg 2+<br />

Ca 2+<br />

Mn 2+<br />

1.8<br />

2.9<br />

7.8<br />

8.7<br />

10.7<br />

13.8<br />

Fe 2+<br />

Ce 3+<br />

Co 2+<br />

Al 3+<br />

Cd 2+<br />

Zn 2+<br />

14.3<br />

15.9<br />

16.3<br />

16.4<br />

16.5<br />

16.6<br />

Pb 2+<br />

Ni 2+<br />

Cu 2+<br />

Hg 2+<br />

Cr 3+<br />

Fe 3+<br />

18.1<br />

18.7<br />

18.8<br />

21.8<br />

24.0<br />

25.1


Struttura delle forme<br />

protonate dell’EDTA<br />

Le specie H 6 Y 2+ e H 5 Y +<br />

a pH>1.5 sono<br />

deprotonate e quindi non<br />

vengono considerate<br />

Ka 1 = 1.02x10 -2<br />

Ka 2 = 2.14x10 -3<br />

Ka 3 = 6.92x10 -7<br />

Ka 4 = 5.5x10 -11<br />

Aggiungendo acido<br />

a Y 4- si protonano<br />

per primi i 2 atomi di<br />

azoto (+ basici).<br />

ACIDO<br />

pH<br />

BASE


• Per cui si vede dalle costanti acide :<br />

• ~pH5 H 2Y 2-<br />

• 7>pH 11 Y 4-<br />

• .


Calcoli di equilibrio relativi all’EDTA<br />

M n+ + Y 4- MY (n-4)+ K stabilità<br />

=<br />

[MY (n-4)+ ]<br />

[M n+ ][Y 4- ]<br />

Dove sono le conc rispettivamente dello ione metallico<br />

e della specie deprotonata Y 4- [Mn+] [Y<br />

libera.<br />

4- ]<br />

La K condizionale effettiva dipende non solo dalla stabilità del complesso e dalla temperatura<br />

e dal mezzo in cui si opera la titolazione ma in particolare dal pH (α) e dalla presenza di<br />

altri complessanti (β) in quanto possono influenzare [M] e [L] a seguito di reazioni<br />

secondarie


• K cond =<br />

Costanti condizionali<br />

[ ML]<br />

[ M '][<br />

L']<br />

Dove [M’] e [L’] sono le conc totali del<br />

metallo in soluzione non complessato da<br />

L e di L non complessato da M.<br />

Es. Ag+ e NH 3 in sol acquosa si formano i complessi Ag(NH 3 )+ e Ag(NH 3 ) 2 *. Si può<br />

anche avere: NH 3 + H+ ↔ NH 4 + pKa = 9.23 Ka = [NH 3 ][H+]/[NH 4 +] (1)<br />

per cui per pH > 9.23 [NH 3 ]= C NH3<br />

per pH < 9.23 C NH3 = [NH 3 ] + [NH 4 +] (2)<br />

per cui ricavando [NH4+] da 2) e mettendo [NH3] in funzione di [NH4+] mediante la<br />

1) si ottiene:<br />

K<br />

Ag ( NH 3)<br />

+<br />

+<br />

Ka<br />

[ H+<br />

] + Ka<br />

[ NH3<br />

] = CNH3<br />

[ AgNH 3 ] [ AgNH 3 ]<br />

=<br />

=<br />

[ Ag+<br />

][ NH<br />

Ka<br />

3]<br />

[ Ag+<br />

] CNH<br />

3<br />

[ H + ] + Ka<br />

+<br />

K<br />

cond<br />

=<br />

[ AgNH<br />

[ Ag+<br />

] C<br />

+<br />

3<br />

]<br />

NH 3


[EDTA]= la somma di tutte le specie<br />

di EDTA in forma libera<br />

Influenza del pH: α<br />

H 4 Y H 3 Y - + H +<br />

H 3 Y - H 2 Y 2- + H +<br />

H 2 Y 2- HY 3- + H +<br />

HY 3- Y 4- + H +<br />

K a1<br />

K a2<br />

K a3<br />

K a4<br />

=<br />

=<br />

=<br />

=<br />

[H + ]<br />

[H + ]<br />

[H + ]<br />

[H 4 Y]<br />

[H 3 Y - ]<br />

[H 3 Y - ]<br />

[H 2 Y 2- ]<br />

[HY 3- ]<br />

[H 2 Y 2- ]<br />

[H + ] [Y 4- ]<br />

[HY 3- ]<br />

[EDTA ]= [H 4 Y]+ [H 3 Y - ] + [H 2 Y 2- ] + [HY 3- ] + [Y 4- ] +[H 6 Y 2+ ] + [H 5 Y+ ]<br />

[H3Y- K ]<br />

[EDTA] = [H4Y] + a1 [H4Y] Ka2 Ka3 +<br />

+<br />

[H] +<br />

[H] +<br />

[H] +<br />

Le specie H 6 Y 2+<br />

e H 5 Y + a pH>2<br />

sono trascurabili<br />

[1]<br />

[H2Y2- ] Ka4 [HY3- ]<br />

+<br />

[H] +<br />

[2]


[EDTA]= [H<br />

Ka1 [H4Y] Ka2 4Y] [H3Y +<br />

+<br />

- ] Ka3 [H2Y +<br />

2- ] Ka4 [HY3- ]<br />

+<br />

HY 3- Y 4- + H +<br />

H 2 Y 2- HY 3- + H +<br />

H 3 Y - H 2 Y 2- + H +<br />

H 4 Y H 3 Y - + H +<br />

[EDTA]=<br />

[H] +<br />

Esprimendo in funzione di [Y 4- ] e [H + ]<br />

Ka4 = [H+ ]<br />

[HY3- [Y<br />

]<br />

4- ]<br />

[H] +<br />

Ka3 = [H+ ]<br />

[H2Y2- [HY<br />

]<br />

3- ]<br />

K a2 =<br />

[H + ] 4 [Y 4- ]<br />

K a1 K a2<br />

[H + ] [H2Y2- ]<br />

[H 3 Y -]<br />

K<br />

[H<br />

a1 = + ] [H3Y [H4Y] - ]<br />

K a3<br />

K a4<br />

[HY 3- ]<br />

[H 2 Y 2- ]<br />

[H 3 Y - ]<br />

=<br />

[H] +<br />

[H + ] [Y4- ]<br />

K a4<br />

[H + ] [HY -<br />

3 ]<br />

= =<br />

K a3<br />

[H] +<br />

[3]<br />

[H + ] 2[Y4-<br />

]<br />

K a3<br />

[2]<br />

K a4<br />

[H + ] [H2Y2- ]<br />

= = [H+ ] 3[Y4-<br />

]<br />

K a2<br />

[H4Y] = [H+ ] [H3Y Ka1 - ]<br />

=<br />

K a2<br />

K a3<br />

K a4<br />

[H + ] 4 [Y 4- ]<br />

K a1 K a2<br />

K a3<br />

K a4<br />

[H + ] 3[Y4-<br />

] [H + ] 2[Y4-<br />

] [H + ] [Y4- ]<br />

[Y4- + + + + ] [7]<br />

K a2<br />

K a3<br />

K a4<br />

K a3<br />

K a4<br />

K a4<br />

[4]<br />

[5]<br />

[6]


[EDTA]<br />

=<br />

[H + ] 4 [Y 4- ]<br />

K a1 K a2<br />

( )(<br />

K a3<br />

K a4<br />

[H + ] 3[Y4-<br />

] [H + ] 2[Y4-<br />

] [H + ] [Y4- ]<br />

[Y4- + + + + ] [7]<br />

K a2<br />

K a3<br />

K a4<br />

[EDTA]= 1 [H + ] 3<br />

+ [H+](K )-1<br />

a4 + [H +<br />

+ ] 2<br />

[Y4- ] (Ka3 K )-1<br />

a4 (Ka2 Ka3 K )-1<br />

a4<br />

αH<br />

=<br />

-<br />

K a3<br />

K a4<br />

+ [H + ] 4<br />

K a4<br />

(K a1 K a2 K a3 K a4 )-1)<br />

1+[H + ] (K )-1<br />

a4 [H + ] 2<br />

(Ka3Ka4 )-1 + (Ka2 Ka3 K )-1<br />

a4 [H + ] 3 + + (Ka1 Ka2 Ka3K )-1<br />

a4 [H] 4<br />

αH è funzione solo di [H],<br />

tende a 1 in soluzione alcalina [ΣY]=[Y4-]<br />

Non dipende dal metallo che forma il complesso<br />

Quindi a pH costante α costante K cond costante<br />

A pH alcalino la K cond tende al valore della K termodinamica.<br />

Necessita quindi tamponare le soluzioni durante la titolazione.<br />

αH = [EDTA]/[Y4-] e quindi<br />

K cond = K MY/ α H<br />

[8]<br />

[9]


Impiego della costante di formazione condizionale<br />

Calcolare le costanti condizionali di CaY 2- 0.1 M a pH 10 e a pH 6<br />

La reazione di formazione del complesso è la seguente:<br />

Ca 2+ + EDTA CaY 2- Kf= 4.9x10 10<br />

Determinando α<br />

Y4-come descritto si calcolano<br />

le costanti di formazione condizionale<br />

A pH = 10 α =2.78 K’cond=(4.9 x 10 10 )/2.78 = 1.8 x10 10<br />

A pH = 6 α = 0.43 10 5 K’cond= (4.9 x 10 10 )/0.43 10 5 = 1.1 x10 6<br />

Il complesso metallo-EDTA diventa meno stabile al diminuire del valore del pH.Al diminuire<br />

del pH la K di equilibrio si riduce e la reazione di fatto giunge meno a “completamento”


EFFETTO della presenza di complessanti diversi da EDTA-<br />

Spesso ammoniaca, acetato, tartrato, citrato, fosfato,vengono aggiunti<br />

come costituenti dei tamponi usati per fissare il pH. Questi possono agire<br />

da leganti monodentati o bidentati e quindi dar luogo a complessi con il<br />

metallo:<br />

M + A MA MA 2<br />

……. Man<br />

Con [MAn] = Kn [MA n-1 ][A] [MAn] = [βn][Μ][Α] n<br />

Analogamente al pH si può scrivere:<br />

[CM]= [M] + [MA] + ……[MAn] introducendo le costanti si può scrivere:<br />

[CM]= [M] (1+ K1 [A] + [β2] [Α] 2 +…….. [βn][Α] n ) = [M] β L<br />

β L dipende solo dalla concentrazione di A (legante) e dalle costanti di stabilità dei<br />

complessi<br />

Affinchè un catione possa essere titolato con un chelante Y è necessario che i complessi<br />

fra M ed A abbiano una stabilità inferiore a quelli formati tra M ed Y in modo da avere lo<br />

scambio dei leganti : MAn + EDTA MEDTA + n A-


Costanti condizionali<br />

• Quindi considerando<br />

• α = C tot / [L] e<br />

• β = C Me /[M]<br />

K<br />

cond<br />

K<br />

= ML<br />

α ∗<br />

β


Influenza dell’agente complessante


CURVE DI TITOLAZIONE<br />

Si ottengono riportando pM in funzione di Vt<br />

Es: abbiamo 100 ml (Vo) di Me 0.1 M<br />

All’inizio ho pM = 1<br />

Prima del punto di equivalenza: [M]= (VoMo-VtYt)/(Vo+Vt)<br />

è indipendente dal valore della costante Kcond<br />

All’equivalenza: [M]=[EDTA]<br />

M + EDTA MEDTA<br />

K cond o K eff = [MEDTA]/[M][EDTA]<br />

[M] 2 = [MEDTA]/K cond<br />

VoMo 1<br />

[M] = Vo + Vt Kcond (dipende da Kcond )<br />

Dopo p-equivalenza<br />

19<br />

[Y]= (VtYt-VoMo)/(Vo+Vt) una volta<br />

1<br />

determinato il legante libero si può calcolare pM<br />

attraverso la costante K<br />

Curva simmetrica


Si osserva che per titolazione di un metallo 0.1M Il p.equivalenza è<br />

K eff p. eq<br />

10 7 4.15<br />

10 10 5.65<br />

10 15 8.15<br />

10 20 10.65<br />

Il valore di K pari a 10 7 rappresenta il valore limite per avere una<br />

titolazione con una bassa incertezza (salto di 3 unità di pM)<br />

Dato che la concentrazione del Me influenza il salto, al suo diminuire il<br />

salto diminuirebbe e la titolazione non sarebbe più effettuabile.<br />

La condizione di titolabilità diventa quindi:<br />

K cond C > 10 6 .


Dato che il p. equivalenza dipende da K cond<br />

e tale costante dipende a sua volta dal pH e<br />

dalla presenza di leganti ausiliari è<br />

fondamentale fissare un valore limite di pH<br />

che permetta di soddisfare la condizione di<br />

titolabilità.<br />

A tal fine è stato determinato il diagramma di<br />

Ringbom ove le coordinate sono log K MEDTA e<br />

pH anche se tra i due non vi è alcuna<br />

dipendenza


q<br />

CONCLUSIONI<br />

<<br />


Dopo p. equivalenza<br />

la curva è dipendente<br />

solo della Kcond<br />

NiEDTA e da αΗ<br />

Innalzamento è<br />

dovuto alla<br />

formazione dei<br />

complessi di Ni con<br />

NH 3 la cui stabilità<br />

è influenzata dal<br />

pH<br />

Non si formano i<br />

complessi del Ca<br />

con NH 3


Indicatori metallocromici


Indicatori metallocromici<br />

•reazione cromatica deve essere sensibile , rapida e selettiva<br />

•K indicatore-catione < K EDTA-catione<br />

•Il contrasto di colore tra indicatore libero ed quello complessato con il metallo<br />

deve essere facilmente rilevabile<br />

•Il complesso indicatore-metallo si deve formare in prossimità del punto<br />

equivalente cioè quando la concentrazione di ioni metallici è molto piccola<br />

•La reazione tra metallo ed indicatore deve essere rapida e reversibile e deve<br />

verificarsi al pH in cui si opera la titolazione


NERO ERIOCROMO T = NET<br />

Rosso < pH 6 -Blu -pH 12 > Arancio<br />

pH ottimale di lavoro è 10, si opera<br />

In tampone ammoniacale<br />

Si evita di superare pH 11 altrimenti il<br />

viraggio è da rosso ad arancione e si<br />

vede poco.<br />

Nero mordente C 20 H 12 N 3 NaO 7 S. (Mr 461,4).<br />

e' un acido triprotico, H 3 In (pK1 = 3,9, pK2<br />

= 6,4 e pK3 = 11,5).<br />

Nell'intervallo di pH utile ai fini delle<br />

titolazioni con EDTA (5 < pH < 13) esistono<br />

le specie H 2 In-, HIn 2- e In 3- , di colore rosso,<br />

blu e arancione, rispettivamente.<br />

HO<br />

-<br />

O3S N N<br />

O2N<br />

Sodio 2-idrossi-1-[(1-idrossi-2-naftil)azo]-6-nitronaftalen-4-solfonato.<br />

Nero eriocromo T.<br />

Polvere nero-brunastra, solubile in acqua e in alcool.<br />

Viraggio : libero BLU complesso VIOLETTO<br />

OH<br />

Gruppo cromoforo


OH<br />

N<br />

N<br />

HO<br />

O<br />

N +<br />

O -<br />

O<br />

S<br />

Nero Eriocromo T<br />

(nero mordente)<br />

M<br />

HIn 2- (blu)<br />

N<br />

O<br />

H<br />

N<br />

M<br />

O<br />

(rosso)<br />

O<br />

N +<br />

O<br />

O -<br />

Na +<br />

Acido<br />

solfonico<br />

O -<br />

O<br />

S<br />

O<br />

O -<br />

Na +<br />

H 2 O + H 2 In - HIn 2- + H 3 O +<br />

rosso<br />

blu<br />

H 2 O + HIn 2- In 3- + H 3 O +<br />

blu arancione<br />

K 1 = 5x10 -7<br />

K 2 = 2.8x10 -12<br />

Il Nero ET è anche un indicatore acido-base.<br />

I complessi metallici del Nero ET sono rossi e per tale motivo<br />

si tampone il pH a 7 (o maggiore) per avere la forma HIn 2-<br />

(blu). L’aggiunta del metallo comporta la formazione del<br />

complesso MIn 2- (rosso).<br />

Al primo eccesso di EDTA la soluzione diventa blu in<br />

conseguenza della reazione (M= metallo bivalente):<br />

MIn - + HY 3- HIn 2- + MY 2-<br />

Il nero ET si usa per il magnesio, zinco, cadmio e piombo e<br />

non per il calcio in quanto la K stabilità Ca 2+ -Ind è troppo bassa


36<br />

Curve di titolazione di 30<br />

mL di una soluzione<br />

0,005 M di ioni calcio e<br />

di 50 mL di una<br />

soluzione 0,005 M di ioni<br />

magnesio con EDTA 0,01<br />

M in presenza di NET a<br />

pH 10.<br />

Il salto di pM al p.e. è<br />

tanto maggiore quanto<br />

maggiore è la costante<br />

condizionale.<br />

K<br />

'<br />

MY<br />

=<br />

K MY<br />

α<br />

[ MY ]<br />

=<br />

[ M ] ⋅C<br />

Ovviamente esistono<br />

molti altri indicatori<br />

metallocromici.<br />

Y


Si può anche utilizzare il metodo per spostamento: Si aggiunge alla soluzione di<br />

Calcio (con NET indicatore) una piccola quantità di MgEDTA senza influenzare la<br />

stechiometria della reazione (quantità equimolare di Mg ed EDTA). Quando si<br />

aggiunge EDTA si ha:<br />

MgEDTA +Ca Mg + CaEDTA ; CaNET + Mg MgNET + Ca<br />

EDTA si lega prima con Ca : Ca + EDTA CaEDTA<br />

Al p.equiv. :MgNET + EDTA MgEDTA + NET<br />

rosso blu (pH 10)


CALCONE<br />

Acido calconcarbossilico.<br />

C 21H 14N 2O 7S.3H2O. (Mr 492,5).<br />

Acido 2-idrossi-1-(2-idrossi-4-solfo-1-naftilazo)naftalen-3-carbossilico.<br />

Polvere nero-brunastra, poco solubile in acqua, molto poco solubile in<br />

acetone e in alcool, moderatamente solubile nelle soluzioni di sodio<br />

idrossido.<br />

Viraggio : libero BLU complesso VIOLETTO<br />

DITIZONE<br />

Ditizone. C 13H 12N 4S. (Mr 256,3). 1033900. [60-10-6].<br />

1,5-Difeniltiocarbazone.<br />

Polvere nero bluastra, nero brunastra o nera, praticamente insolubile in acqua,<br />

solubile in alcool.<br />

Viraggio : libero BLU VERDASTRO complesso VIOLETTO ROSSASTRO


Muresside<br />

HO N OH O N OH Ca2+ N<br />

OH<br />

Si sceglie<br />

pH 12 per<br />

poter avere<br />

una buona<br />

variazione<br />

di colore<br />

anche se la<br />

condizione<br />

di titolabilità<br />

di Ca<br />

sarebbe<br />

soddisfatta<br />

già a pH 8<br />

(diagramma<br />

Ringbom)<br />

N<br />

OH<br />

N<br />

pH= 12<br />

HO N OH O N OH<br />

N<br />

OH<br />

Ca 2+<br />

Blu-violetto rosso<br />

N<br />

OH<br />

N


A) Titolazione diretta<br />

Titolazioni chelometriche: classificazione<br />

Il metodo consiste nell’aggiunta di un indicatore metallico ad una soluzione<br />

tampone.<br />

A tale soluzione si aggiunge la soluzione di chelante fino al viraggio (si<br />

possono aggiungere agenti ausiliari). Il metodo non può essere utilizzato<br />

nei seguenti casi:<br />

- non si abbia a disposizione l’indicatore adatto<br />

- si abbia difficoltà a mantenere lo ione in soluzione a causa del pH<br />

Esempi: dosaggio Mg, Zn, Fe(III), Co(II), Ni(II)


B) Titolazione per spostamento<br />

Si usa quando la titolazione non può essere effettuata perché non c’è<br />

un indicatore adatto. Si aggiunge alla soluzione un sale di EDTA che<br />

contiene un metallo che forma un complesso meno stabile di quello<br />

del metallo da determinare, solitamente sali di Mg 2+ o Zn 2+ .<br />

Il complesso Mg(EDTA) 2- Mg(EDTA)<br />

può essere aggiunto in:<br />

2- + M2+ M(EDTA) 2- + Mg2 +<br />

• Difetto rispetto al Me da titolare. Verrà rilasciato tutto Mg2+ che<br />

sarà presente in soluzione insieme allo ione Me in eccesso. EDTA<br />

titolerà prima Me (con cui forma complessi più forti) e poi Mg liberato<br />

per spostamento.<br />

• Eccesso Verrà liberata una quantità di Mg pari a quella del Me.<br />

EDTA titolerà quindi il Mg liberato<br />

Ma per entrambi i casi al p. di equivalenza si avrà:<br />

MgIn + EDTA Mg(EDTA) + In<br />

Questa tecnica è utilizzata per la standardizzazione dell’EDTA con CaCO3


C) Titolazioni indirette<br />

E’ usata per determinare alcuni anioni che formano Sali insolubili con gli ioni<br />

metallici.<br />

Esempio: Analisi solfati<br />

Si sfrutta la precipitazione del solfato con una quantità in eccesso di bario(II).<br />

Il bario in eccesso viene titolato con EDTA-. Non c’è bisogno di filtrare il<br />

precipitato solo se non si ridiscioglie a seguito dell’aggiunta di EDTA.


D) Retrotitolazione<br />

Si usa quando:<br />

•A)Non è disponibile un indicatore<br />

•B)Precipitazione come idrossido del catione da dosare<br />

• C) reazione di complessazione lenta<br />

•Metodo: aggiunta di eccesso di EDTA e retrotitolazione con una<br />

soluzione standard di un catione bivalente (M2= Mg2+ o Zn2+)<br />

•Caso b) L’EDTA tende a non far precipitare l’idrossido di M1 mediante la<br />

formazione di un complesso molto forte M1(EDTA) quindi l’eccesso di<br />

EDTA viene titolato con M2 e quando l’EDTA finisce , M2 reagirà con<br />

l’indicatore formando M2Ind e quindi una variazione di colore.


Caso C:<br />

•M1 + EDTA M1(EDTA) + EDTA eccesso + Ind<br />

reaz lenta + M2<br />

Reaz veloce<br />

M2(Ind) M2(EDTA) + ind<br />

•.I complessi M2(EDTA devono essere meno stabili dei complessi<br />

M1(EDTA) in modo da essere certi che M2 non sostituisce M1 ma la<br />

reazione tra M2 ed EDTA deve essere veloce<br />

• CM1 KM1Y> CM2 KM2Y > 10 6


APPLICAZIONI<br />

Titolazioni complessometriche sono usate per det Metalli ad<br />

eccezione dei metalli alcalini.<br />

IL pH regola la selettività dell’EDTA.<br />

A pH acidi si possono titolare gli ioni trivalenti senza avere<br />

interferenza degli ioni bivalenti (V. diagramma Ringbow)<br />

A pH 7 si possono det Cd e Zn senza avere interferenza di Mg<br />

Per eliminare molte volte eventuali interferenze di ioni si<br />

utilizzano “agenti mascheranti” come per es. cianuro che forma<br />

complessi molto forti con Cd, Co, Zn, Cu, Ni e che quindi<br />

impediscono la loro reazione con EDTA o per es. OH- che<br />

favorisce la precipitazione di alcuni ioni trivalenti come Al. O<br />

NH3 che forma complessi molto forti con alcuni ioni come per<br />

es. Co.


PREPARAZIONE e STANDARDIZZAZIONE della soluzione di<br />

EDTA 0.1 N Metodo di spostamento)<br />

1 ) Preparazione del complesso MgEDTA nel beker piccolo. In<br />

beckerino mettere 30 mL Della soluz.di MgNO3 + 5 mL di<br />

tampone ammoniacale e NET. Titolare con EDTA fino a viraggio<br />

(rosso a blu)<br />

2) Pesare x g di Na 2 H 2 EDTA in modo da avere soluz. 0.1 M e<br />

metterli in bottiglia di plastica dove verranno disciolti con 250<br />

mL di H 2 O<br />

3)Pesare 0.400 g di CaCO 3 ( seccato in stufa a 120 °C) ed<br />

annotare il valore esatto<br />

4) Trasferire il sale nel becker grande aggiungere 30 ml H2O e<br />

aggiungere HCl in modo da disciogliere il sale.<br />

CaCO3(s) + 2 HCl(aq) --> CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)<br />

quindi riscaldare per alcuni minuti e dopo RAFFREDDAmento<br />

neutralizzare con tampone ammoniacale. Aggiungere 7-8 ml DI<br />

mgEDTA, 5 ml Tamp ammoniacale e <strong>net</strong>. Titolare


• Denominazione: Acido Etilendiamminotetraacetico Sale Disodica 2-idrato<br />

• Formula: C10H14N2Na2O8.2H2O M.=372,24 CAS [6381-92-6]<br />

• Identificazione dei pericoli:Nocivo per ingestione.<br />

• Misure a prendere in caso di versamento accidentale<br />

• 6.1 Precauzioni individuali:<br />

• Evitare il contatto con la pelle, gli occhi ed i vestiti.<br />

• 6.2 Precauzioni per proteggere l’ambiente:<br />

• Non permettere il passaggio al sistema di scarico. Evitare la contaminazione del suolo, acque e<br />

scarichi.<br />

• 7. Manipolazione e stoccaggio<br />

• 7.1 Manipolazione:<br />

• Senza altre particolari indicazioni.<br />

• 7.2 Stoccaggio:<br />

• Recipienti ben chiusi. Ambiente secco. Temperatura ambiente.<br />

• 8. Controlli di esposizione/protezione personale<br />

• 8.1 Misure tecniche di protezione:<br />

• ——-<br />

• 8.2 Controllo limite di esposizione:<br />

• ——-<br />

• 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti.<br />

• 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti.<br />

Misure igieniche particolari:<br />

Togliere gli abiti contaminati. Lavarsi le mani prima degli intervalli e<br />

alla fine del lavoro.


nome chimico carbonato di calcio<br />

• stato fisico solido, tipo poroso e non compatto<br />

• odore inodore<br />

• temp. di fusione si decompone tra gli 800<br />

• e i 1300 °C<br />

• infiammabilità non combustibile<br />

• proprietà esplosive nessuna<br />

• solubilità insolubile in acqua<br />

• pressione di vapore non volatile<br />

• Provoca irritazione cutanea.<br />

• Provoca gravi lesioni oculari.<br />

Può irritare le vie respiratorie.<br />

• · Tossicità acquatica: Prevedibilmente non rilevante<br />

• Metodi di trattamento dei rifiuti<br />

• · Non smaltire il prodotto insieme ai rifiuti domestici. Non immettere nelle fognature.<br />

• Riciclare se possibile altrimenti rivolgersi ad azienda autorizzata per smaltimento<br />

rifiuti industriali.


Titolazione Ca con EDTA 0.1 N<br />

pM<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

0 10 20 30 40 50 60<br />

ml EDTA


ml moli Ca [EDTA] V EDTA moli EDTA [EDTA] [Ca] PM<br />

0 0.004 0.09524 1.02<br />

10 0.004 0.1 0.010 0.0010 0.05769 1.24<br />

20 0.004 0.1 0.020 0.0020 0.03226 1.49<br />

30 0.004 0.1 0.030 0.0030 0.01389 1.86<br />

35 0.004 0.1 0.035 0.0035 0.00649 2.05<br />

40 0.004 0.1 0.040 0.0040 0.16 10 -5 5.78<br />

45 0.004 0.1 0.045 0.0045 0.00575 4.44 10 -10 9.35<br />

50 0.004 0.1 0.050 0.0050 0.01086 2.22 10 -10 9.60<br />

p. eq α =2.78 K’cond=(4.9 x 10 10 )/2.78 = 1.8 x10 10<br />

[M] =<br />

VoM<br />

0<br />

( V + V ) K<br />

o<br />

Dopo p.eq<br />

T<br />

cond<br />

[EDTA]= (VtYt-VoMo)/(Vo+Vt e<br />

[M] = [ML]/[L]K cond


DUREZZA DELL’ACQUA<br />

Per durezza dell'acqua si intende un valore che esprime il contenuto<br />

di ioni di calcio e magnesio (provenienti dalla presenza di sali solubili<br />

nell'acqua) oltre che di eventuali metalli pesanti presenti nell'acqua.<br />

Generalmente con questo termine si intende riferirsi alla durezza<br />

totale;<br />

I sali della durezza sono solitamente presenti nell'acqua come solfati,<br />

cloruri, nitrati, carbonati o bicarbonati<br />

La durezza viene generalmente espressa in gradi francesi (°f,), dove<br />

un grado è 1 °f = 10 mg/l di CaCO 3. Possono anche essere espressi<br />

in altre unità di misura:<br />

gradi tedeschi (°T o °d) molto usati dagli acquariofili con 1° T = quantità<br />

di sali equivalenti a 10 mg/l di CaO<br />

gradi inglesi (o di Clark) ° I dove 1°I = 1 g di CaCO3 in 70 litri di acqua<br />

gradi °USA dove 1 °USA = 1 mg/l di carbonato di calcio


la durezza permanente esprime invece la quantità di cationi rimasti in<br />

soluzione dopo ebollizione prolungata, mentre la durezza<br />

temporanea, ottenuta per differenza tra durezza totale e quella<br />

permanente<br />

TIPI DI DUREZZA<br />

classificazione definizione Principali anioni<br />

Durezza temporanea Scompare facendo<br />

bollire l’acqua<br />

Durezza permanente Indifferente<br />

all’ebollizione<br />

Durezza totale Somma delle<br />

precedenti<br />

Bicarbonati dei metalli<br />

della durezza<br />

Solfati,cloruri, nitrati<br />

dei metalli della<br />

durezza<br />

Tutti i Sali della<br />

durezza


Metodo complessometrico<br />

La misura della durezza viene fatta in modo preciso titolando il campione<br />

di acqua con una soluzione di acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) a<br />

concentrazione esattamente nota in presenza di nero eriocromo T (NET),<br />

un indicatore che forma un complesso di colore rosso con gli ioni di calcio<br />

e magnesio.<br />

All'interno di un intervallo di valori di pH ben definito, l'EDTA forma con gli<br />

ioni calcio e magnesio un complesso molto stabile (più stabile di quello con<br />

il nero eriocromo T). Il pH viene portato al valore ottimale di 10 per<br />

aggiunta di una soluzione tampone a base di ammoniaca e si inizia ad<br />

aggiungere EDTA al campione. Quando tutti gli ioni di calcio e magnesio<br />

risultano complessati dall'EDTA, il nero eriocromo T vira da rosso a blu<br />

scuro.<br />

Mg 2+ + NET --> [Mg-NET] 2+ (rosso)<br />

Mg-NET] 2+ + EDTA --> [Mg-EDTA] 2+ + NET (blu scuro)


DETERMINAZIONE CALCIO E<br />

MAGNESIO<br />

Il Calcio può essere determinato utilizzando sempre la titolazione<br />

complessometrica ma impiegando un indicatore specifico per Ca(II) come il<br />

calcon. Inoltre necessita far precipitare il Mg come idrossido impiegando un<br />

pH 12.<br />

Il magnesio può essere determinato per differenza dei volumi di equivalenza<br />

trovati per la durezza totale e per il calcio.


Esempio: 150 ml di CH 3 COOH sono titolati con 100ml di una<br />

soluzione NaOH 0,10 M. Determinare la concentrazione dell'acido<br />

(ka= 1,8 * 10^-5). Il risultato è:<br />

150 x = 100 0.10 x = 0.067 o 6.66 10-3 M ?????<br />

Esempio: pH 4.57 calcolare la conc di H+<br />

Risultato della calcolatrice [H]= 2.691534804 10 -5<br />

Log 6.000 10 -5 = -4.22184875 quante cifre ??????

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