Preparazione di soluzioni di HCl e NaOH a titolo noto

La preparazione di soluzioni di HCl e NaOH a titolo noto costituisce uno dei primi passi per l’esecuzione di una titolazione acido-base

Per la preparazione di  soluzioni a titolo noto si deve sciogliere la quantità necessaria di sostanza in un determinato volume di acqua. Se la sostanza non è adatta ad essere pesata, si prepara una soluzione a titolo approssimato e poi se ne determina con esattezza la sua concentrazione titolandola con uno standard primario.

Affinché una sostanza sia adatta ad essere pesata direttamente, essa deve possedere determinati requisiti:

• Deve poter essere ottenuta molto pura
• Deve potersi seccare nella stufa senza dar luogo a decomposizione
• Non deve reagire nell’aria (CO₂, O₂, H₂O _gas)
• Non deve essere volatile
• Deve essere solubile in acqua
• Deve reagire stechiometricamente e rapidamente

Le sostanze che rispondono a questi requisiti, tuttavia, non sono molte.

Nella preparazione di una soluzione titolata di una sostanza per pesata non è necessario pesare esattamente la quantità calcolata: è invece necessario pesare con esattezza una quantità di sostanza vicina a quella calcolata in modo, dopo avere portato a volume, di ottenere una soluzione per la quale si può calcolare il fattore di correzione dato dal rapporto tra la concentrazione effettiva della soluzione e quella calcolata ovvero dal rapporto tra il peso p_x della sostanza disciolta e quello p_c del peso calcolato:

f = p_x/ p_c

Quando si prepara una soluzione titolata di una sostanza non adatta alla pesata, si mette in acqua una quantità di sostanza approssimativamente uguale a quella calcolata e successivamente si determina il titolo esatto titolando la soluzione con una soluzione a titolo noto.

Anche in questo caso si riporta il titolo alla normalità esatta mediante un fattore di correzione che si ricava dalla relazione:

f_a = V_B f_B/ V_A

dove V_A e V_B sono rispettivamente i volumi della soluzione A e della soluzione B mentre f_A e f_B sono i rispettivi fattori. Nell’analisi chimica quantitativa ordinaria si usano generalmente  soluzioni 0.1 N. si descrivono di seguito i metodi di preparazione delle soluzioni titolate più usate nella comune pratica di laboratorio.

Preparazione di HCl 0.1 N

Circa 9 mL di HCl concentrato ( d= 1.19 g/mL) vengono diluiti in un pallone tarato fino a raggiungere il volume di 1000 mL. Si ottiene così una soluzione a titolo approssimato 0.1 N ( anche detta normaldecima).

Per standardizzare una soluzione di HCl si utilizza in genere carbonato di sodio facendolo essiccare Na₂CO₃ anidro in stufa a una temperatura compresa tra 270 e 290°C per un’ora e poi lo si lascia essiccare in essiccatore.
Si tenga presente che il carbonato di sodio è igroscopico e perciò deve essere al riparo dall’aria. Se ne prelevano esattamente e rapidamente, in un pesafiltri coperto circa 0.2 g.

Tale quantità viene disciolta in 50-60 mL di acqua. Si aggiungono alcune gocce di metilarancio e si fa gocciolare HCl da una buretta fino al viraggio dal giallo all’arancione-rosa.

Calcoliamo i grammi di Na₂CO₃ necessari a titolare una soluzione 0.1 N di HCl.

La reazione è 2 HCl + Na₂CO₃  = 2 NaCl + CO₂ + H₂O quindi per ogni due equivalenti di HCl è necessario un equivalente di Na₂CO_3. Gli equivalenti di HCl in 1000 mL di una soluzione 0.1 N sono pari a 1.00 L x 0.1 N = 0.1. Gli equivalenti necessari di Na₂CO₃ sono quindi pari a 0.1/2 = 0.05 che corrispondono a 5.300 g.

Chiamando con p il peso di Na₂CO₃ e con x i mL di HCl necessari per la titolazione si ha:

5.3 : 1000 = p:x

Il fattore di correzione tra il volume calcolato x ed il volume trovato v è allora:

f_HCl = x/v

la normalità dell’acido è pertanto: N = 0.1 f_HCl = 0.1 x/v

Preparazione di NaOH 0.1 N

Si pesano approssimativamente 5 g di BaIH e si sciolgono in un pallone tarato, con acqua precedentemente bollita, diluendo fino a 1000 mL. Si ottiene così una soluzione di NaOH a titolo approssimato 0.1 N che viene titolata con uno dei metodi seguenti;

Titolazione di NaOH con HCl 0.1 N

25.00 mL di NaOH vengono trattati con 2-3 gocce di metilarancio e titolati con HCl 0.1 N fino al viraggio del colore dal giallo all’arancione-rosa. Detto v il volume di HCl necessario la normalità dell’idrossido di sodio è:

N = 0.1 v f_HCl/ 25

Titolazione di NaOH con acido ossalico biidrato C₂H₂O₄∙2 H₂O_.  Si fa asciugare dell’acido ossalico puro in un essiccatore contenente H₂SO₄ fino a costanza di peso. Si pesano 0.2 g di sale e si sciolgono in 50-60 mL di acqua. Infine si aggiungono 2-3 gocce di fenolftaleina e si fa gocciolare da una buretta NaOH fino ad arrossamento dell’indicatore.

6.3034 g di C₂H₂O₄∙2 H₂O= (C₂H₂O₄ 2 H₂O_.  / 2 · 10)  equivalgono a 1000 mL di NaOH 0.1 N. Detto p il peso del sale e x il volume necessario per la titolazione:

6.3034 : 1000 = p:x

Il fattore di correzione della normalità di NaOH è f_NaOH = x/v