Determinazione del manganese in un acciaio
Apr22

Determinazione del manganese in un acciaio

L’acciaio è una lega ferro-carbonio in cui sono contenute tracce di elementi di transizione come manganese, cromo, nichel e rame. Il manganese comunemente presente nell’acciaio per le sue caratteristiche di desolforante e deossidante con concentrazioni intorno allo 0.3% ma in particolari tipi di acciaio la sua concentrazione aumenta fino a superare l’1%. Tali acciai, detti acciai al Mn conferiscono all’acciaio una maggiore durezza e resistenza all’usura sebbene lo rendano più fragile e quindi la determinazione quantitativa del manganese fornisce informazioni relative al tipo e alla qualità dell’acciaio. La determinazione quantitativa del manganese può essere effettuata con metodi spettroscopici o con metodi volumetrici. Per procedere alla determinazione del manganese per via volumetrica si devono preparare due soluzioni standard: una soluzione standard di permanganato e una soluzione standard di ferro (II) ammonio solfato esaidrato noto come sale di Mohr. La standardizzazione del permanganato avviene con uno standard primario come l’ossalato secondo la reazione: 2 MnO4– + 5 C2O42- + 16 H+ → 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O La standardizzazione dello ione ferro (II) contenuto nel sale di Mohr viene fatta con il permanganato secondo la reazione: 2 MnO4– + 5 Fe2+ + 8 H+ → 2 Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O Si procede trattando circa 1 g di acciaio debitamente pesato con una bilancia analitica con 50 mL di HNO3 a concentrazione 4 M fino all’ebollizione in un becker da 250 mL coperto con un vetrino da orologio. Il processo di digestione dura circa un’ora ed è quindi necessario eventualmente aggiungere altro acido nitrico per mantenere il volume intorno ai 50 mL. Successivamente viene aggiunto lentamente 1 g di perossidisolfato di ammonio e si lascia bollire per circa 15 minuti. Durante l’ebollizione il perossidisolfato ossida il carbonio presente secondo la reazione: 2 S2O82- + C + 2 H2O →  4 SO42- + CO2 + 4 H+ Se la soluzione appare rosa o contiene un precipitato scuro si aggiungono 0.1 g di solfito acido di sodio per la presenza di permanganato si riscalda per altri 5 minuti per ridurre a manganese (II) il permanganato eventualmente presente secondo la reazione: 5 HSO3– + 2 MnO4– + H+ → 5 SO42- + 2 Mn2+ + 3 H2O La soluzione viene lasciata raffreddare a temperatura ambiente e successivamente travasata quantitativamente in un pallone tarato da 250 mL e portata a volume. Lo ione Mn2+ viene ossidato a ione MnO42- con un eccesso di bismutato di sodio fin quando la soluzione diventa viola per la presenza di permanganato. Avviene la reazione: 2 Mn2+ + 5 BiO3– +  14 H+→ 2 MnO4– + 5 Bi3+ + 7 H2O Si uniscono 25 mL della soluzione...

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Determinazione di SO2 libero nel vino
Mar20

Determinazione di SO2 libero nel vino

L’aggiunta di biossido di zolfo detto anche anidride solforosa costituisce una diffusa pratica enologica giacché esso agisce da conservante, antiossidante, previene l’instabilità microbiologica durante il processo di vinificazione e le fermentazioni secondarie nei vini dolci. Il biossido di zolfo si combina con le aldeidi e in particolare con l’acetaldeide e i chetoni mentre quello in eccesso detto biossido di zolfo libero può essere presente sotto forma di HSO3– e SO32- secondo gli equilibri: SO2(aq) + H2O(l) ⇌ H+(aq) + HSO3–(aq) HSO3–(aq) ⇌ H+(aq) + SO32-(aq) La posizione degli equilibri è influenzata dal pH della soluzione idroalcolica infatti in soluzioni più acide è presente una maggiore quantità di SO2. Per ottenere vini di buona qualità è necessario mantenere il livello di SO2 a valori ottimali per evitare che il vino assuma odori sgradevoli o si decolori e quindi la maggior parte delle aziende vinicole si avvolgono del metodo di Ripper per ottenere risultati affidabili in tempi brevi e in modo economico. Questo metodo che si basa su una titolazione iodometrica e, nello specifico, sulla reazione redox tra iodio e biossido di zolfo: SO2(aq) + I2(aq) + 2 H2O(l) → 4 H+(aq) + SO42-(aq) + 2 I–(aq) Questa metodica è utilizzata prevalentemente per i vini bianchi in quanto il colore rosso del vino non consente di rilevare con accuratezza il punto finale della titolazione corrispondente al viraggio della salda d’amido che viene usata come indicatore. Procedimento Un volume di vino pari a 50.0 mL viene messo in una beuta a cui vengono aggiunti 5 mL di acido solforico al 25 m/m e 2-3 mL di salda d’amido. Si titola con una soluzione 0.01 M di iodio e si esegue la titolazione fin quando appare un colore blu che persiste per almeno un minuto. Calcoli: Dal volume della soluzione di iodio, nota la sua molarità si calcolano le moli: moli di I2 = Molarità ∙ Volume (in Litri) Poiché il rapporto stechiometrico tra SO2 e I2 è di 1:1 le moli di I2 sono pari a quelle di SO2. Noto il volume di vino utilizzato per la titolazione si calcolano la concentrazione molare di SO2: Molarità di SO2 = moli di SO2/volume del vino (in Litri) Poiché la concentrazione del biossido di azoto libero viene espressa in mg/L si moltiplica il valore ottenuto per 64.066 che corrisponde al peso molecolare di SO2 ottenendo la concentrazione in g/L. moltiplicando il valore ottenuto per 1000 si ottiene la concentrazione in...

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Determinazione dei grassi nel latte
Mar18

Determinazione dei grassi nel latte

Il latte è un sistema complesso costituito da tre fasi: Una fase costituita dalla frazione lipidica sotto forma di particelle di grasso emulsionate nel mezzo acquoso Una fase costituita dalla frazione proteica sotto forma di micelle colloidali disperse nel mezzo acquoso Una fase acquosa in cui sono disciolti ioni inorganici La determinazione dei grassi presenti nel latte e nei suoi derivati assume particolare importanza sia per la stima del suo valore commerciale sia per evidenziare eventuali adulterazioni ottenute sottraendo il grasso e commercializzandolo come latte intero. Per determinare la quantità di grassi si possono utilizzare due metodi diversi: il metodo di Gerber e quello di Rose-Gottlieb che è utilizzato nei protocolli ufficiali. Esso è un metodo gravimetrico che si esegue separando quantitativamente il grasso dal latte aggiungendo ammoniaca che fluidifica le proteine, e etanolo che ne determina la precipitazione; successivamente il grasso viene estratto mediante etere etilico ed etere di petrolio. Procedimento Una quantità pesata di campione avente massa di circa 10 g viene posta in cilindro graduato munito di tappo a smeriglio  a cui vengono aggiunti 1 mL di ammoniaca concentrata e 10 mL di etanolo. Dopo aver agitato si aggiungono 25 mL di etere dietilico e 25 mL di etere di petrolio a 45-60°C. Dopo aver agitato vigorosamente si aspetta che lo strato etereo sovrastante risulti perfettamente limpido ed allontanarlo dal resto della soluzione. Ripetere almeno due volte l’estrazione usando 15 mL di dietiletere e 15 mL di etere di petrolio ogni volta. Letto il volume occupato dalla fase eterea si sifona una parte di esso in un pallone precedentemente pesato e si lascia evaporare il solvente a bagnomaria e si pone il residuo in una stufa a 100°C fino a costanza di peso. La percentuale di grasso presente nel campione è data da: % (m/m) = E ∙ P ∙ 100/ S∙ g Dove: E è il volume totale espresso in millilitri della fase eterea, P è la massa in grammi del grasso estratto, S è il volume della soluzione sifonata e g è la massa iniziale di campione di latte sottoposto a...

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Determinazione dei polifenoli nel vino
Mar12

Determinazione dei polifenoli nel vino

I composti polifenolici sono contenuti nella buccia dell’uva e sono presenti nel vino in diversa quantità a seconda del tipo di uva e della tecnica di vinificazione. Essi influenzano il colore, il gusto e l’odore del vino, conferiscono il gusto astringente, possono portare alla formazione di precipitati oltre ad esercitare un’azione antiossidante. Infatti sono in grado di catturare i radicali liberi e di chelare i metalli come ferro, rame e manganese che catalizzano la formazione dei radicali dalla decomposizione del perossido di idrogeno. L’analisi quantitativa dei polifenoli  può essere effettuata con diversi metodi tra cui l’HPLC ma la metodologia adottata nei protocolli ufficiali prevede la determinazione spettrofotometrica tramite il reagente di Folin–Ciocalteu. Quest’ultimo è costituito da una miscela di fosfomolibdato PMo12O403- e fosfotungstato PW12O403- che in ambiente basico ossida il gruppo –OH contenuto nei polifenoli a gruppo carbonilico riducendosi a una miscela di ossidi di molibdeno Mo8O23 e di tungsteno W8O23 avente una colorazione blu che ha un massimo di assorbimento intorno a 750 nm. Si procede costruendo la curva di calibrazione utilizzando una soluzione di acido gallico a diverse concentrazioni alcalinizzato con carbonato a cui viene aggiunto il reagente di Folin–Ciocalteu. Dopo 30 minuti si misura l’assorbanza delle singole soluzioni e si costruisce la retta di taratura riportando in ascissa la concentrazione e in ordinata l’assorbanza. Si effettua quindi l’analisi dei polifenoli totali nelle stesse condizioni e si misura l’assorbanza. Dalla retta di taratura, nota l’assorbanza si risale alla concentrazione di polifenoli totali presenti nel vino che viene espressa il g/L di equivalenti di acido gallico. Il reagente di Folin-Ciocalteu non è tuttavia specifico per i polifenoli essendo in grado di reagire con altre specie riducenti ed infatti viene utilizzato per la determinazione di altre specie come le proteine e composti contenenti azoto. Recentemente il metodo viene quindi proposto per la misura di un generico potere riducente...

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Rappresentazione di una cella elettrochimica
Gen26

Rappresentazione di una cella elettrochimica

Una cella, sia galvanica che di elettrolisi, è costituita in generale da una fase liquida capace di condurre corrente elettrica con trasporto di materiali in cui sono immersi due elettrodi collegati a un circuito elettrico esterno che consentono lo scambio di elettroni tra la fase liquida e il circuito esterno. La fase liquida, contenente elettroliti, è costituita spesso da due soluzioni a diversa composizione qualitativa o quantitativa e in ogni soluzione viene immerso un elettrodo ottenendosi due semicelle. Le due soluzioni vengono separate in modo che non avvenga il mescolamento e collegate da un ponte salino che garantisce l’elettroneutralità delle soluzioni. La cella sia basata sul processo redox globale Cd(s) + 2 Fe3+(aq) ⇌ Cd2+(aq) + 2 Fe2+(aq) Consideriamo i potenziali normali di riduzione: per la semireazione di riduzione Cd2+ + 2 e– → Cd   si ha che E° = – 0.403 V mentre per la semireazione di riduzione Fe3+ + 1 e– → Fe2+ si ha che E° = + 0.771 V Poiché avviene una reazione di ossidoriduzione in cui una specie si ossida e un’altra si riduce la reazione avviene spontaneamente infatti per la semireazione Cd → Cd2+ + 2 e– il potenziale normale di ossidazione vale + 0.403 V e quindi il potenziale della cella è dato da + 0.403 + 0.771 = + 1.17 V. Essendo il potenziale maggiore di zero questa reazione può essere utilizzata per una cella galvanica in cui l’energia chimica viene convertita in energia elettrica. Avvengono quindi le seguenti semireazioni: polo negativo Cd→ Cd2+ + 2e– polo positivo Fe3+ + 1 e– → Fe2+ Una semicella viene realizzata immergendo un elettrodo di cadmio in una soluzione contenente ioni Cd2+ mentre l’altra immergendo un elettrodo di platino in una soluzione contenente ioni Fe2+ e Fe3+. Per rappresentare una cella si può usare un diagramma che contiene le specie coinvolte nella reazione di ossidoriduzione che contiene le specie coinvolte nella reazione di ossidoriduzione. La superficie di separazione di soluzioni viene simboleggiata da una linea verticale mentre una doppia linea verticale indica la presenza del ponte salino. Per avere una rappresentazione completa si deve fornire anche l’indicazione della direzione in cui passa la corrente. Secondo la convenzione internazionale stabilita dalla I.U.P.A.C. a sinistra viene indicata la semicella in cui avviene la semireazione di ossidazione ossia il polo negativo (anodo) mentre a destra viene indicata la semicella in cui ha luogo la semireazione di riduzione ovvero il polo positivo (catodo). Pertanto la cella descritta viene rappresentata come: Cd|Cd2+|| Fe2+, Fe3+|Pt Inoltre devono essere indicate le concentrazioni degli ioni presenti in soluzione. Per poter rappresentare una cella basta quindi seguire determinati passaggi. Ad esempio si voglia...

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Chimica analitica esercizi svolti
Nov03

Chimica analitica esercizi svolti

Molti esercizi di chimica analitica propongono la determinazione quantitativa di una specie tramite metodi volumetrici. Nella pratica spesso il titolante viene aggiunto in eccesso e successivamente retrotitolato e/o in altri casi il suo titolo viene determinato tramite uno standard secondario. Questi esercizi che non sono puramente teorici vanno risolti tenendo presente tutte le reazioni coinvolte e seguendo un ragionamento logico in quanto non si può ipotizzare un metodo generale di risoluzione. Vengono proposti quindi esercizi guidati che possono essere di ausilio per inquadrare casi simili senza trovarsi in difficoltà nella loro risoluzione. Esercizi 1) Il ferro (II) viene ossidato a ferro (III) dal permanganato che si riduce a manganese (II) in ambiente acido. Si vuole determinare la percentuale di ferro in un filo di acciaio di massa 1.51 g: il campione viene solubilizzato in acido solforico diluito e la soluzione viene portata a un volume di 250.0 cm3. Un’aliquota di questa soluzione di volume pari a 25.0 cm3 viene titolata da 25.45 cm3 di una soluzione di permanganato di potassio 0.0200 M. Si calcoli la percentuale di ferro contenuta nel campione. Innanzi tutto scriviamo le due semireazioni: MnO4– + 8 H+ + e– → Mn2+ + 4 H2O Fe2+ → Fe3+ + 1 e– Poiché il numero di elettroni acquistati deve essere uguale al numero di elettroni persi moltiplichiamo la seconda semireazione per 5 e sommiamo membro a membro per ottenere la reazione bilanciata: MnO4– + 8 H+ + 5 Fe2+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O Le moli di permanganato di potassio occorse per la titolazione sono pari a: moli di KMnO4 = 0.0200 M x 0.02545 dm3 = 5.09 ∙ 10-4 Dalla reazione bilanciata si ha che il rapporto tra permanganato e ferro (II) è di 1:5 quindi: moli di Fe2+ contenute in 25.0 cm3 =  5.09 ∙ 10-4 x 5 = 2.55 ∙ 10-3 Le moli di Fe2+ contenute in 250.0 cm3 sono quindi pari a 2.55 ∙ 10-3 x 250.0/25.0= 0.0255 Massa di ferro = 0.0255 mol x 55.845 g/mol=  1.42 g % di ferro nel campione = 1.42 x 100/1.51 = 94.1 2) Un campione impuro avente massa 620.0 mg contenente arseniato di potassio è stato analizzato per determinarne la sua percentuale. Il campione è stato solubilizzato in acqua e sono stati necessari 50.00 cm3 di nitrato di argento 0.1111 M per precipitare l’arseniato di potassio sotto forma di arseniato di argento. L’eccesso di nitrato di argento è stato retrotitolato con 12.00 cm3 tiocianato di potassio 0.1010 M. Si determini la percentuale di arseniato di potassio nel campione L’arseniato di potassio in acqua si solubilizza dando ioni potassio e ioni arseniato: K3AsO4...

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