Teoria della titolazione di acido base

In chimica, la titolazione è un processo mediante il quale un chimico può trovare la concentrazione di una soluzione con una buona precisione, se sa quale sia la sostanza in essa contenuta. Questo può essere molto utile per determinare le concentrazioni di acidi e basi, come l'acido cloridrico e l'idrossido di sodio. Tipicamente, il chimico aggiunge una seconda soluzione, goccia a goccia, fino a quando la miscela cambia improvvisamente colore, segnalando la fine della titolazione.

Processo di base

La soluzione di concentrazione sconosciuta è chiamata "titolo". La soluzione aggiunta è chiamata "titolante". Nella titolazione acido-base, al titolo viene aggiunto un titolante sufficiente a neutralizzarlo. Quindi se il titolo è una base, un chimico aggiunge un acido come titolo.

Un tecnico di laboratorio aggiunge un indicatore di colore al titolo prima che indichi il punto di neutralizzazione. Questo è importante perché se aggiunge il titolante troppo velocemente, il tecnico può andare dritto al punto di neutralizzazione e non sapere esattamente quanto titolante è stato necessario per raggiungerlo.

indicatori

Nella titolazione acido-base, il punto di neutralizzazione si verifica a un pH di 7,0. Il tornasole è un buon indicatore per una titolazione acido-base, perché cambia colore a un pH di circa 6,5-abbastanza vicino, come verrà spiegato di seguito. Poiché gli indicatori reagiscono con la soluzione misurata, dovrebbero essere usati con moderazione, solo poche gocce se possibile.

Punto d'equivalenza

Il punto in cui il titolante neutralizza completamente tutto il titolo, lasciando l'acqua neutra, è chiamato il "punto di equivalenza". Questo è quando il titolante ha "esaurito" tutto il titolo. L'acido e la base si sono completamente cancellati a vicenda. Un esempio di questo tipo di annullamento reciproco è illustrato in questa formula chimica:

HCl + NaOH -> NaCl + H2O

All'equilibrio, il pH della soluzione è 7,0.

Curva di titolazione

Se si utilizza un pHmetro, è possibile registrare il pH su base regolare quando si aggiunge il titolante. Un grafico del pH (come l'asse verticale) rispetto al volume del titolante produrrebbe una curva inclinata che è particolarmente ripida intorno al punto di equivalenza. PH è una misura della concentrazione di H3O + in una soluzione. L'aggiunta di una o due gocce a una soluzione neutra modifica notevolmente la concentrazione di H3O + di un fattore 10 o più. Raddoppiando la quantità aggiunta non cambia la concentrazione quasi altrettanto. Questo è ciò che rende la curva di titolazione così ripida in quella regione, e quindi rende il punto di equivalenza così facile da identificare nel grafico. La quantità di titolante necessaria per neutralizzare il titolo è quindi facile da quantificare con precisione.

Titolazione potenziometrica

Una curva di titolazione può anche rappresentare la conduttività (come l'asse verticale) rispetto al titolante. Acidi e basi conducono elettricità. Pertanto, è possibile misurare la conduttività inserendo elettrodi nel titolo. Gli elettrodi sarebbero collegati ad una batteria e ad un amperometro (o voltmetro). La curva di titolazione cambierà rapidamente nel punto di equivalenza. In questo caso, la conduttività avrà un minimo notevole nel punto di equivalenza. Questo metodo ha il vantaggio di non aver bisogno di un indicatore, che potrebbe interferire o partecipare alla reazione di neutralizzazione, influenzando i suoi risultati.

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