La standardizzazione dell’acido cloridrico è necessaria per conoscere il titolo della soluzione che è poi impiegata come standard secondario nelle titolazioni.
L’acido cloridrico fu scoperto dall’alchimista Jabir ibn Hayyan intorno all’800 a.C. ed è uno degli acidi maggiormente utilizzati in laboratorio ed è commercializzato in una soluzione al 37% m/m con densità di 1.19 g/mL.
Esso ha pertanto una concentrazione pari a 12 M e a seconda degli scopi per i quali è utilizzato va opportunamente diluito.
Preparazione della soluzione a titolo approssimato
Si supponga che si vogliano ottenere 500 mL di tale acido a concentrazione 0.1 M. Usando la formula delle diluizioni: M1V1=M2V2 si ha:
12V1 = 0.500 ∙0.1
Da cui V= 0.500∙0.1/12 = 0.0042 L
Si prelevano quindi 4.2 mL di acido concentrato e si aggiunge tanta acqua fino al volume di 500 mL.
La soluzione così ottenuta ha una concentrazione approssimata pari a 0.1 M. Quindi per conoscere il titolo della soluzione è procedere alla standardizzazione dell’acido ricorrendo a uno standard primario. Esso è una sostanza solida sufficientemente pura dalla quale si può preparare la soluzione standard pesandone una certa quantità e diluendola in un matraccio fino a un volume noto. che deve avere determinate caratteristiche:
- Elevata purezza
- Stabilità all’aria
- Non deve essere igroscopico, né ossidabile all’aria o assorbire biossido di carbonio
- Deve essere essiccabile e conservabile allo stato puro
- Solubilità nel mezzo di titolazione
- Deve dare reazione quantitativa, rapida e selettiva con l’analita
Nel caso di HCl lo standard primario che è usato è il carbonato di sodio che reagisce con l’acido cloridrico secondo la reazione:
Na2CO3 + 2 HCl → H2O + CO2 + 2 NaCl
Bisogna, tuttavia, tener presente che in primo luogo, il carbonato di sodio è igroscopico ed è pertanto necessario, prima del suo utilizzo tenerlo in forno per diverse ore e successivamente conservarlo in un essiccatore.
L’altro problema che si pone è che nel corso della standardizzazione dell’acido è la formazione di CO2 che interferisce con il pH e conseguentemente con la rilevazione del punto finale della titolazione.
Una volta giunti al viraggio dell’indicatore quindi la CO2 va rimossa mediante ebollizione della soluzione a cui va aggiunto altro HCl fino al nuovo viraggio.
Standardizzazione dell’acido cloridrico
Per la standardizzazione dell’acido cloridrico si deve innanzi tutto calcolare la massa di carbonato di sodio da pesare che possa reagire con 25 mL della soluzione di HCl a titolo approssimato.
Supponendo che la soluzione sia 0.1 M le moli di HCl contenute in 25 mL sono pari a:
moli di HCl = 0.1 M ∙ 0.025 L = 0.0025
Poiché il rapporto stechiometrico tra carbonato di sodio e acido cloridrico è di 1:2 le moli di carbonato di sodio necessarie sono pari a 0.0025 ∙ 1/2 =0.00125
La massa di carbonato di sodio necessaria sarà quindi pari a 0.00125 mol ∙ 105.9888 g/mol = 0.132 g
Effettuare tre pesate di carbonato di sodio in modo da non discostarsi oltre il 10% rispetto alla massa calcolata annotando i rispettivi valori.
Solubilizzare i tre campioni di carbonato di sodio in tre beute aggiungendo circa 25 mL di acqua.
Aggiungere tre gocce di verde di bromocresolo quale indicatore il cui intervallo di viraggio va da pH pari a 4 dove si presenta verde chiaro a poco più di 5 dove si presenta blu.
Essendo la soluzione di carbonato di sodio basico la colorazione assunta dall’indicatore è di colore blu.
Titolare con HCl fino alla colorazione verde chiaro dell’indicatore che indica il punto finale della titolazione.
Riscaldare la soluzione fino all’ebollizione in modo da allontanare il biossido di carbonio e il colore della soluzione ritornerà ad essere blu.
Aggiungere HCl dalla buretta fin quando la soluzione ritorna nuovamente a presentarsi verde chiaro e annotare il volume dell’acido.
Effettuare tre titolazioni
Calcoli
Si supponga che siano stati pesati 0.1362 g di carbonato di sodio e che siano occorsi 24.9 mL di HCl per raggiungere il punto finale
Moli di Na2CO3 = 0.1362 g/105.9888 g/mol= 0.001285
Moli di HCl = 0.001285 ∙ 2 = 0.002570
Molarità di HCl = 0.002570/0.0249 L = 0.103 M
Ripetere lo stesso calcolo per le tre titolazioni effettuate e se i risultati non si discostano tra loro fare la media delle tre molarità ottenute per ottenere il titolo di HCl