Titolazioni acido forte-base forte. Esempio svolto

Le titolazioni acido forte-base forte sono analisi chimiche utilizzate per determinare il titolo ovvero la concentrazione di una specie

Curva di titolazione acido forte-base forte

Spesso si è interessati a costruire una curva di titolazione acido forte-base forte e per fare ciò si riporta in grafico il volume di titolante aggiunto in funzione del pH. Consideriamo il caso di una titolazione tra un acido forte e una base forte

Si considerino 50.0 mL di una soluzione di HCl 0.100 M. Si vuole calcolare il pH:

a)      Prima che inizi la titolazione

dopo l’aggiunta di :

b)     10.0 mL di NaOH 0.100 M

c)     30.0 mL di NaOH 0.100 M

d)     49.0 mL di NaOH 0.100 M

e)     50.0 mL di NaOH 0.100 M

f)      51.0 mL di NaOH 0.100 M

Caso a): per conoscere il pH prima che inizi la titolazione basta calcolare il pH di una soluzione di HCl 0.100 M. Poiché l’acido cloridrico è un acido forte ovvero può essere considerato dissociato al 100% ciò implica che [H⁺] = 0.100 M da cui il valore del pH = – log [H⁺] = – log 0.100 = 1.00

Caso b): Per determinare il pH in questo e nei casi successivi si adotti la seguente strategia:

calcolare le moli di acido; calcolare le moli di base; fare la differenza tra il numero più grande e il numero più piccolo ottenendo le moli di acido (o di base) in eccesso. Sommare il volume di acido al volume di base e trasformarlo in litri. Determinare la concentrazione molare dell’acido (o della base) da cui il pH.

Prima del punto equivalente

Applichiamo quanto indicato:

moli di HCl = 0.0500 L ∙0.100 M = 0.00500

moli di NaOH = 0.0100 L ∙ 0.100 M = 0.00100

Le moli di acido in eccesso = 0.00500 – 0.00100 = 0.00400

volume totale = 10.0 + 50.0 = 60.0 mL

[H⁺] = 0.00400 mol/ 0.0600 L = 0.0667 M

Da cui pH = – log 0.0667 = 1.18

Caso c):

moli di HCl = 0.0500 L ∙ 0.100 M = 0.00500

moli di NaOH = 0.0300 L ∙ 0.100 M = 0.00300

Le moli di acido in eccesso = 0.00500 – 0.00300 = 0.00200

volume totale = 30.0 + 50.0 = 80.0 mL

[H⁺] = 0.00200 mol/ 0.0800 L = 0.0250 M

Da cui pH = – log 0.0250 = 1.60

Caso d):

dopo l’aggiunta di 49.0 mL di NaOH 0.100 M ci troviamo in prossimità del punto equivalente.

moli di HCl = 0.0500 L ∙ 0.100 M = 0.00500

moli di NaOH = 0.0490 L ∙ 0.100 M = 0.00490

Le moli di acido in eccesso = 0.00500 – 0.00490 = 0.000100

volume totale = 49.0 + 50.0 = 99.0 mL

[H⁺] = 0.000100 mol/ 0.0990 L = 0.00101 M

Da cui pH = – log 0.00101 = 3.00

Punto equivalente

Caso e): Dopo l’aggiunta di 50.0 mL di NaOH 0.100 M ovvero 0.0500 L ∙ 0.100 = 0.00500 moli di OH^– si è raggiunto il punto equivalente e, trattandosi di una titolazione acido forte-base forte il pH è pari a 7.00.

Dopo il punto equivalente

Caso f): Moli di NaOH Dopo l’aggiunta di 51.0 mL di NaOH 0.100 M ovvero 0.0510 ∙ 0.100 = 0.00510 moli di OH^– le moli di OH^– in eccesso sono 0.00510 – 0.00500 = 0.000100 quindi ci troviamo dopo il punto equivalente.

Il volume totale è 50.0 + 50.0 = 100.0 mL quindi la concentrazione di OH^– è data da:

[OH^–] = 0.000100/ 0.100 L = 0.00100 M

Da cui pOH = – log [OH^–] = – log 0.00100 = 3.00 e, conseguentemente essendo pH + pOH = 14.0 si ha:

pH = 14.0 – 3.00 = 11.0

La curva di titolazione ha l’andamento mostrato in figura: