Acidimetria: Metodo di Warder con esercizio

Il metodo di Warder è un metodo acidimetrico che serve per identificare la quantità di due basi all'interno della stessa soluzione titolandole con una soluzione standard di HCl in presenza prima di fenoftaleina e poi di rosso metile come indicatori. In questo articolo dedicato alle ripetizioni di chimica cercheremo di fare luce su questo argomento.

Le basi che possono essere identificare sono tre:

• ioni ossidrili
• ioni carbonato
• ioni bicarbonato

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Ma come funziona la titolazione?

Possiamo avere tre casi differenti:

• Una miscela di ioni ossidrili e ioni carbonato
• Una miscela di ioni carbonato e ioni bicarbonato
• Una soluzione di soli ioni carbonato.

Analizziamoli uno per uno.

1° Caso: Una miscela di ioni ossidrili e ioni carbonato

Ad un aliquota di 25 mL di soluzione preparata similmente al metodo utilizzato per l'analisi di Winkler aggiungiamo due gocce di fenoftaleina (Attenzione! L'aggiunta di troppo indicatore potrebbe interferire con l'analisi) e la si titola con HCl a titolo noto (cioè con molarità nota, M) fino al viraggio. In questo caso all'interno della nostra beuta di analisi abbiamo due reazioni che avvengono contemporaneamente:

OH- + H+ -> H2O

(CO3)2- + H+ -> HCO3-

Cioè avremmo titolato completamente gli ioni ossidrili e nel frattempo abbiamo trasformato tutti gli ioni carbonato in ioni bicarbonato. A questo punto aggiungiamo il rosso metile e completiamo la titolazione arrivando fino al viraggio. In questo momento all'interno della nostra beauta abbiamo la trasformazione del bicarbonato in acido carbonico che poi in ambiente acquoso di decompone in anidride carbonica e acqua. Cioè:

HCO3- + H+ -> H2CO3 -> CO2 + H2O

Alla fine della titolazione possiamo notare una cosa, il volume utilizzato nel primo viraggio, da ora lo chiamiamo V1 è maggiore del volume utilizzato nel secondo viraggio, che chiameremo V2 (V1 > V2). e in base a ciò potremmo calcolare le moli di OH- e le moli di (CO3)2-:

mol OH- = (V1 - V2) x M HCl x 10^-3

mol (CO3)2- = V2 x M HCl x 10^-3

Attenzione! Moltiplichiamo per 10^-3 per trasformare i mL dei volumi di titolante utilizzati in L. Se non lo aggiungiamo va bene lo stesso ma il risultati ottenuto non sarà in moli ma in millimoli.

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2° Caso: Una miscela di ioni carbonato e bicarbonato

Ad un aliquota di 25 mL di soluzione preparata similmente al metodo utilizzato per l'analisi di Winkler aggiungiamo due gocce di fenoftaleina (Attenzione! L'aggiunta di troppo indicatore potrebbe interferire con l'analisi) e la si titola con HCl a titolo noto (cioè con molarità nota, M) fino al viraggio. In questo caso all'interno della nostra beuta di analisi abbiamo che tutto il carbonato viene convertito in bicarbonato:

(CO3)2- + H+ -> HCO3-

A questo punto aggiungiamo il rosso metile e completiamo la titolazione arrivando fino al viraggio. In questo momento all'interno della nostra beauta abbiamo la trasformazione del bicarbonato in acido carbonico che poi in ambiente acquoso di decompone in anidride carbonica e acqua. Cioè:

HCO3- + H+ -> H2CO3 -> CO2 + H2O

Alla fine della titolazione possiamo notare una cosa, il volume utilizzato nel primo viraggio, V1 è minore del volume utilizzato nel secondo viraggio, V2 (V1 < V2). e in base a ciò potremmo calcolare le moli di HCO3- e le moli di (CO3)2-:

mol HCO3- = (V2 - V1) x M HCl x 10^-3

mol (CO3)2- = V1 x M HCl x 10^-3

Attenzione! Moltiplichiamo per 10^-3 per trasformare i mL dei volumi di titolante utilizzati in L. Se non lo aggiungiamo va bene lo stesso ma il risultati ottenuto non sarà in moli ma in millimoli.

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3° Caso: Una miscela di ioni carbonato

In questo caso, il quale è molto simile al precedente, dato che le reazioni che avvengono all'interno della beuta di analisi sono identiche, abbiamo che i volumi utilizzati per titolare nel primo e nel secondo viraggio sono identici (V1 = V2). Quindi per calcolare il numero di moli di carbonato usiamo la formula:

mol (CO3)2- = V x M HCl x 10^-3

Attenzione! Moltiplichiamo per 10^-3 per trasformare i mL dei volumi di titolante utilizzati in L. Se non lo aggiungiamo va bene lo stesso ma il risultati ottenuto non sarà in moli ma in millimoli.

Ora proviamo a svolgere un esercizio:

Esercizio: Una miscela di basi non ancora identificate ma che sicuramente possono rientrare nelle tre che vengono analizzate con il metodo di Warder vengono analizzate con tale metodo. Si è trovato che il volume utilizzato per arrivare al primo viraggio è di 28,4 mL di HCl 0,01 M, mentre per arrivare al secondo viraggio sono stati resi necessari 21,7 mL di HCl 0,01 M. Identificare le basi presenti nella soluzione e la loro quantità in grammi se tali basi sono presenti sottoforma di composti legati al sodio.

La prima cosa che possiamo notare è che il volume utilizzato per la prima titolazione è maggiore del volume utilizzato per il secondo quindi l'esercizio rientra nel primo caso (V1 > V2) e di conseguenza la miscela di sostanze (se le consideriamo legati al sodio) presenti sono NaOH e Na2CO3.

Possiamo usare quindi le due formule dette in precedenza:

mol OH- = (V1 - V2) x M HCl x 10^-3 = (28,4-21,7) mL x 0,01 mol/L x 10^-3 = 6,7 x 10^-5 mol

mol (CO3)2- = V2 x M HCl x 10^-3 = 21,7 mL x 0,01 mol/L x 10^-3 = 2,17 x 10^-4 mol

per calcolare i grammi delle due sostanze basta moltiplicare i moli per il peso molecolare:

g NaOH = 6,7 x 10^-5 mol x 40 g/mol = 0,0027 g

g Na2CO3 = 2,17 x 10^-4 mol x 106 g/mol = 0,023 g