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Standardizzazione dell'HCl con Na2CO3

chimica


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                                    RELAZIONE DI LABORATORIO:                                  

                            Standardizzazione dell'HCl con Na2CO3

Materiali:

- bilancia tecnica              - beuta da 250 ml                            - cartina da pesata

- Na2CO3 in polvere         - bromo cresolo (indicatore)          - acqua distillata

- Buretta da 25 ml              - HCl  circa 0,1 N                              - calcolatrice



Prerequisiti:

 Per effettuare la titolazione dell' acido cloridrico (HCl) ci serviremo di un acido-base utilizzato nei laboratori di analisi per "standardizzare", ovvero per 838g65i trovare le esatte concentrazioni delle soluzioni. Nel nostro caso, in cui la soluzione è di HCl, utilizzeremo il carbonato di sodio (Na2CO3), chiamato anche standard primario. Gli standard primari sono infatti quelle categorie di sostanze utilizzate per le standardizzazioni. Durante una titolazione semplice infatti, viene spesso effettuata una serie di passaggi molto lunghi che può portare a degli errori: se si vuole ottenere un risultato preciso è necessario quindi standardizzare la soluzione con uno standard primario. Sapendo che la nostra soluzione di HCl è circa 0,1 N (circa in quanto formato da avanzi di altri esperimenti) noi dovremo determinare l'esatta concentrazione di questo acido. Per questioni tecniche il titolante è la soluzione da standardizzare. Na2Co3 è un sale ottenuto da:               NaOH +        H2CO3         à     Na2CO3

                                                                   base forte          acido debole               sale

inoltre il carbonato di sodio sciolto in acqua da origine ad un idrolisi basica:

           Na2CO3   +    H2O    à    Na+      +    OH-    +    H2CO3  (che non si dissocia)

L' Na2CO3 è quindi un sale costituito da una parte che deriva da una base forte e dall'altra da un acido debole. Poiché esso da un idrolisi basica, l' HCl verrà neutralizzato con gli ioni liberati OH-.

L'indicatore utilizzato è il "verde di bromo cresolo". Ogni indicatore infatti ha un suo intervallo di viraggio e, a seconda del pH si utilizza quello più idoneo: nel nostro caso l'intervallo di viraggio del bromo cresolo è

3,8 - 5,4 (verde-blu). Infine, dopo aver trovato il volume di acido utilizzato per neutralizzare la soluzione di NaOH in soluzione, calcoleremo l'esatta concentrazione normale mediante l'utilizzo delle formule.

Da ricordare che  Na2CO3 + 2 HCl  à  2  NaCl   +  H2CO3

                                     1          :     2        :         2      :       1

Anche se i rapporti stechiometrici sono differenti, il rapporto tra numero di equivalenti è sempre  1:1, quindi un equivalente di Na2CO3 agisce sempre con un equivalente di HCl.

La soluzione basica raggiungerà la neutralità quando acquisirà colore giallo-verde (tipico dell'indicatore)

Procedimento: 

- Versiamo 25 ml di HCl all'interno della buretta utilizzando un apposito imbuto di plastica.

- Pesiamo esattamente circa 0,1 g di Na2Co3 su di una cartina da pesata utilizzando una

  bilancia tecnica (a due cifre decimali).




- Versiamo tutto l' Na2CO3 pesato all'interno della beuta (da 250 ml) e diluiamo versando un piccolo  volume di acqua distillata.

- Agitiamo in modo da far sciogliere il sale nell'acqua.

- Aggiungiamo alla soluzione nella beuta 5 gocce di bromo cresolo (che è di colore giallo ma diventa blu in soluzione basica)

- Agitiamo nuovamente per mescolare le sostanze.

- Successivamente posizioniamo la beuta al di sotto della buretta facendo sgocciolare l'HCl.

- Quando la soluzione nella beuta acquista colore giallo-verde significa che ha raggiunto la neutralità, ovvero tutti gli equivalenti di Na2CO3 hanno reagito.

- Misuriamo il volume di HCl utilizzato (che risulta essere 16,1 ml, cioè 0,0161 L) e calcoliamo la concentrazione normale.

Calcoli:

Sapendo che N = eq / L  e   che    n.moli =  g  /  PM   allora n.eq = N * V = g /  PM  / Valenza =  g / P.eq

dove P.eq = peso equivalente. Sapendo che n. eq (Na2CO3) = n. eq (HCl), l'eguaglianza che mi servirà per calcolare la concentrazione di HCl sarà:     N  *  V  (di Na2CO3)  =  N  *   V    (di HCl)

dove N di Na2CO3 è data da  g  /  P. eq dove (P. eq = PM / 2 à 106/2 à 53)

    N (HCl) =  0,1 (g di Na2CO3) /  53 (P.eq)  /  0,0161  (V di HCl) = 0,12 N.

 Conclusioni:

La normalità precisa dell'HCl  ottenuta mediante standardizzazione è stata quindi di 0,12 N. In generale tutti i gruppi hanno ottenuto lo stesso risultato, ciò significa che l'esperimento è avvenuto e senza complicazioni.

Glossario:

Normalita (N): il rapporto tra il numero di equivalenti di soluto e il volume della soluzione, espresso in litri .

Equivalente (eq): il numero di moli di unità reattive idi un composto; la quantità di acido stesso che può fornire 1 mol di ioni H +.

Peso equivalente (P.eq): la massa in grammi di un equivalente, si ricava dividendo la massa molare per il numero di moli di unità reattive (H + o OH -) liberate in seguito alla ionizzazione di una mole di elettrolita.

Idrolisi: reazione con l'acqua di un catione o di un anione in cui si rompe un legame idrogeno-ossigeno dell'acqua, modificando il pH.

Titolazione:reazione di neutralizzazione che permette di determinare la quantità precisa di un acido o di una base in una soluzione a concentrazione incognita.

Neutralizzazione: reazione fra un acido e una base con produzione di acqua e di un sale.







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