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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 ??????