Alcalinità dell’acqua. Calcoli

L’alcalinità di un’acqua rappresenta la sua capacità di neutralizzare gli acidi ed è data dalla somma di tutte le basi titolabili. Essa è dovuta principalmente agli ioni carbonato, carbonato acido e, se il pH è elevato, agli ioni ossidrili.

In genere lo ione idrogeno carbonato è quello che maggiormente contribuisce all’alcalinità di un’acqua; le reazioni di neutralizzazione sono quelle tra ione:

idrossido: OH + H+ → H2O
carbonato: CO32- + 2 H+ → H2CO3
carbonato acido: HCO3+ H+ → H2CO3

Se il pH della soluzione è maggiore di 8.3 si determina, tramite titolazione con HCl o H2SO4 la cosiddetta alcalinità alla fenolftaleina ovvero la somma delle concentrazioni di [OH] e di [CO32-]. La soluzione viene infatti titolata usando l’indicatore  fenolftaleina fino alla sua decolorazione.

Se il pH del campione è inferiore a 8.3 si può assumere che l’alcalinità alla fenolftaleina sia zero ovvero [OH] + [CO32-] ⁓ 0 e si procede alla determinazione del solo carbonato acido usando quale indicatore il metilarancio.

Se sono presenti ioni idrossido, carbonati e carbonati acidi si definisce l’alcalinità totale come:

alcalinità totale = [OH] + 2 [CO32-] + [HCO3]

Si noti che la concentrazione di ioni carbonato viene raddoppiata in quanto ogni ione carbonato neutralizza due ioni H+ quando viene titolato fino a pH pari a 4.2.

In genere l’alcalinità è espressa come mg/L di CaCO3.

Calcoli

Supponiamo che il campione di acqua avente pH maggiore di 8.3 sia pari a 80.0 mL e che siano stati necessari 8.90 mL di HCl 0.0190 M per raggiungere il viraggio della fenolftaleina.

L’alcalinità alla fenolftaleina è così calcolata:

moli di HCl aggiunte = 0.00890 L ∙ 0.0190 mol/L = 0.000156

per calcolare le moli/L di [H+] si ha: 0.000156:1000 mL = x:80.0

da cui [H+] = 0.00195 M = alcalinità alla fenolftaleina

Tuttavia, poiché l’alcalinità è espressa come mg/L di CaCO3 ovvero con la quantità di carbonato di calcio in grado di neutralizzare gli ioni H+ si deve tener presente che 0.000156 moli di H+ reagiscono con 0.000156/2 =0.0000780 moli di ione carbonato pertanto la massa di carbonato di calcio in 80.0 mL è pari a 0.0000780 mol ∙ 100 g/mol=0.00780 g = 7.80 mg

L’alcalinità alla fenolftaleina espressa come mg/L di CaCO3 è data da: 7.80 mg ∙ 1000 mL/80.0 mL = 97.5 mg/L
Tenendo conto che il peso equivalente di CaCO3 è pari al peso molecolare diviso 2 ovvero 100/2 = 50 si può utilizzare la seguente formula:

alcalinità alla fenolftaleina espressa come mg/L di CaCO3 = A∙ N∙50/volume campione
dove A è il volume di acido necessario per raggiungere il punto finale della titolazione espresso in mL, N è la normalità dell’acido e il volume del campione è espresso in mL.

Noto il pH della soluzione è possibile calcolare la concentrazione dello ione carbonato sottraendo all’alcalinità alla fenolftaleina la concentrazione dello ione OH.

Con analogo ragionamento si può determinare l’alcalinità totale utilizzando la seguente formula:

alcalinità totale espressa come mg/L di CaCO3 = B∙ N∙50/volume campione

essendo B il volume di acido necessario per raggiungere il secondo punto finale della titolazione al metilarancio espresso in mL

 

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Beuta

Biocompositi, usi

TI POTREBBE INTERESSARE

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Curva di calibrazione: soluzioni e retta più probabile

La curva di calibrazione detta retta di lavoro o retta di taratura costituisce un metodo indispensabile nell’ambito della chimica analitica per la determinazione della...