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Acidi poliprotici

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Acidi poliprotici. Acidi e Basi polifunzionali presentano equilibri simultanei. H 2 SO 4 HSO - + H + K a1 >>1 HSO 4 - SO 4 2- + H + K a2 = 2.1·10 -2 H 3 PO 4 H 2 PO 4 - + H + K a1 = 7.5·10 -3 H 2 PO 4 - HPO 4 2- + H + K a2 = 6.0·10 -8

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Presentation Transcript
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Acidi poliprotici

Acidi e Basi polifunzionali presentano equilibri simultanei

H2SO4 HSO- + H+ Ka1>>1

HSO4- SO42- + H+ Ka2 = 2.1·10-2

H3PO4 H2PO4- + H+ Ka1 = 7.5·10-3

H2PO4- HPO42- + H+ Ka2 = 6.0·10-8

HPO42- PO43- + H+ Ka3 = 4.4·10-13

H2S HS- + H+ Ka1 = 1.0·10-7

HS- S2- + H+ Ka2 = 1.1·10-13

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Acidi poliprotici

HS-(aq)+ H2O ⇄H2S(aq) + OH-(aq)

H2S + H2O⇄HS-(aq) + H3O+(aq)

[HS-][H3O+]

Ka1 = ──────── = 1.0·10-7

[H2S]

S2-(aq)+ H2O ⇄HS-(aq) + OH-(aq)

HS- + H2O⇄S2-(aq) + H3O+(aq)

[S2-][H3O+]

Ka2 = ──────── = 1.1·10-13

[HS-]

slide3

H2S HS- + H+ Ka1= 1.0·10-7

HS- S2- + H+ Ka2 = 1.1·10-13

Titolazioni di acidi poliprotici

Controllo titolabilità: Ka1 · Ca1 ≥ 10-8; Ka2 · Ca2 ≥ 10-8

Flessi distinti: rapporto fra costanti >104

Calcolo del pH per un acido poliprotico debole

1. [H+] si calcola dalla prima dissociazione

2. Si tiene conto nella seconda dissociazione di H+ derivanti dalla prima per calcolare le concentrazioni delle altre specie.

Esempio:

C0 = 0.1M

[H+] = 1·10-4M pH=4

[HS-] = 1·10-4M

[S2-] =1.1·10-13M

slide4

H2A HA- + H+ Ka1

HA- A2- + H+ Ka2

Titolazioni di acidi poliprotici

  • VNaOH = 0
  • VNaOH = ½ Ve
  • VNaOH = Ve
  • VNaOH = Ve + ½ Ve
  • VNaOH = 2Ve

Calcolare Ve

pH dell’acido poliprotico

[H2A] = [HA-]

[H+] = Ka1 pH = pKa1

pH  ½ (pKa1 + pKa2)

[HA-] = [A2-]

[H+] = Ka2 pH = pKa2

slide5

Titolazione acido fosforico

H3PO4 H2PO4- + H+ Ka1= 7.5·10-3

H2PO4- HPO42- + H+ Ka2 = 6.0·10-8

HPO42- PO43- + H+ Ka3 = 4.4·10-13

50 mL H3PO4 0.1 M con NaOH 0.1 M

Veq = 50 mL

VNaOH = 2Ve

VNaOH =Ve + ½ Ve

VNaOH = Ve

VNaOH = ½ Ve

VNaOH = 0

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Le titolazioni complessometriche

Agenti complessanti

Composti organici o inorganici che possiedono doppietti elettronici non condivisi e/o cariche negative capaci di legarsi ad uno ione metallico nella formazione di complessi

2+

Chelante

Possiede due o più siti capaci di coordinarsi allo stesso metallo

slide7

Mn+ + Y4- MYn-4

[MYn-4]

Kf =

[Mn+] [Y4-]

Le titolazioni complessometriche

EDTA

  • Reagire completamente
  • Reagire velocemente
  • Stabile

H4Y

Ka1 = 1.02·10-2

Ka2 = 2.14·10-3

Ka3 = 6.92·10-7

Ka4 = 5.50·10-11

log Kf

Al(III) Ba Ca Co(II) Cu Fe(II) 16.13 7.78 10.70 16.21 18.8 14.3

Mg Mn Ni Sr Zn Fe(III)

8.69 13.56 18.56 8.63 16.5 25.7

slide8

Mn+

Indicatori Metallocromici

Mn+ + Indm-MIndn-m

Mn+

EDTA

[M·EDTA]

NET

Cu2+, Ni2+, Co2+, Cr3+, Fe3+, Al3+,

Calcon

slide9

Tecniche di Titolazione

  • Titolazione diretta
    • Mn+-EDTA stabile
    • rapida-completa
    • Vf ⇨ indicatore
  • Retrotitolazione
    • M1n+-EDTA troppo stabile
    • eccesso noto di EDTA
    • titolazione eccesso EDTA con M2n+ Kf2<Kf1
    • Vf ⇨ indicatore M2n+
    • [M1n+] per differenza
  • Titolazione per spostamento
    • eccesso di Mg2+-EDTA
    • MgY2- + Mn+⇄ MYn-4 + Mg2+ KfM>KfMg
    • Titolazione eccesso di Mg2+
    • Vf ⇨ indicatore Mg2+
    • [M1n+] per differenza
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Titolazioni Complessometriche Determinazione della Durezza di un Acqua Minerale

Classificazione

°F

molto dolce

0-4

dolce

4-8

durezza media

8-12

durezza discreta

12-18

dura

18-30

molto dura

>30

HCO3-/CO32-

Durezza di un’acqua

[Mn+]tot ≅ [Ca2+] + [Mg2+]

SO42-/Cl-

- 1 grado francese = 10 mg/L di CaCO3

- 1 grado tedesco = 10 mg/L di CaO

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Titolazioni Complessometriche Determinazione Ca2+ e Mg2+in un Acqua Minerale

Durezza totale = Ca2+ + Mg2+

Ca2+ + EDTA ⇄ CaEDTA log Kf = 10.69

Mg2+ + EDTA ⇄ MgEDTA log Kf = 8.79

MgNET + EDTA ⇄ MgEDTA + NET

°F

moli CaCO3

pH = 10

Moli EDTA = moli Ca2+ + moli Mg2+

°T

moli CaO

slide12

Titolazioni Complessometriche Determinazione Ca2+ e Mg2+in un Acqua Minerale

Durezza calcica = Ca2+

Mg2+ + 2OH-⇄ Mg(OH)2↓ log Kps = -11.15

Ca2+ + EDTA ⇄ CaEDTA log Kf = 10.69

CaCalcon + EDTA ⇄ CaEDTA + Calcon

pH = 12-13 Moli EDTA = moli Ca2+

Durezza magnesiaca = Mg2+

Moli Mg2+ = (moli Ca2+ + moli Mg2+) - moli Ca2+

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Titolazioni Complessometriche Determinazione Ca2+ e Mg2+in un Acqua Minerale

Calcoli durezza °F

Concentrazione EDTA __________ ± ________ M

Volume di acqua minerale prelevata (VH2O) __________ ± ________ mL

Volume di EDTA impiegato (media di tre titolazioni) __________ ± ________ mL

Millimoli di EDTA utilizzate (MEDTA·mLEDTA) __________ ± ________ mmol

Massa di CaCO3 corrispondente alle millimoli totali __________ ± ________ mg

(mmolEDTA·100 g·mol-1)

Concentrazione CaCO3 (mgCaCO3/ VH2O mL) __________ ± ________ mg/L

Durezza dell’acqua (mg/LCaCO3)/10 __________ ± ________ °F

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Titolazioni Complessometriche Determinazione Ca2+ e Mg2+in un Acqua Minerale

Calcoli determinazione Ca2+ e Mg2+

Concentrazione EDTA __________ ± ________ M

Volume di acqua minerale prelevata (VH2O) __________ ± ________ mL

Volume di EDTA impiegato (media di due titolazioni): __________ ± ________ mL

Moli di EDTA utilizzate (MEDTA·mLEDTA) __________ ± ________ mmol

Milligrammi di calcio (mmolEDTA·PACa) __________ ± ________ mg

Concentrazione Ca2+ (mgCa/ VH2O mL) __________ ± ________ mg/L

Concentrazione Mg2+ (mgMg2+/ VH2O mL) __________ ± ________ mg/L

mmolMg2+ = mmolEDTA(1a) – mmolEDTA(2a)

mgMg2+ = mmolMg2+·PAMg