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Determinazione della curva di titolazione della reazione NaOH + HCl

Materiali occorrenti:

pHmetro digitale - Buretta da 25 mL - Acido cloridrico sol.0.1 M - Idrossido di sodio sol. 0.1 M - Vetreria.

Richiami teorici:

L'esperienza riguarda una reazione di neutralizzazione di un acido forte con una base forte ed ha lo scopo di determinare la curva di titolazione, ovvero il grafico che rappresenta la variazione del pH della soluzione acida all'aggiunta di ioni OH-.

Intorno al punto di equivalenza ( p.e. ) si verifica una notevole variazione del pH ( salto di pH ) in quanto, vicino alla neutralità, ove si ha
[OH ^-] = [H₃O⁺] = 1 • 10^-7 M, anche un piccolo eccesso di base o di acido provoca notevoli variazioni della concentrazione degli stessi ioni e, di conseguenza, del pH. L'eccesso di base o di acido ha, ovviamente, effetti tanto meno evidenti sul pH quanto maggiore è il valore di [OH ^-] o di [H₃O⁺] che si trovano in soluzione.

Esecuzione dell'esperienza:

Si predispone il pHmetro, opportunamente tarato con le soluzioni tampone, con le sonde lavate con acqua distillata. Si prelevano, con pipetta tarata, 10 mL di acido cloridrico sol. 0.1 M, facendoli sgocciolare accuratamente in un becker da 250 mL; ad essi si aggiungono 90 mL di acqua distillata. Nei 100 mL di soluzione così preparata si trovano 0.001 moli di HCl.

Si riempe con cura, fino alla tacca zero, una buretta da 25 mL con la soluzione di idrossido di sodio 0.1 M e la si pone sul suo sostegno. Si mette il becker con l'acido sotto la buretta, si immergono le sonde del pHmetro, si attende un minuto circa al fine di compensare la temperatura e si rileva il valore del pH. Poichè la soluzione preparata è una soluzione 0.01 M di acido cloridrico, il valore di pH dovrà essere, nei limiti degli errori sperimentali, = 2 .

Si registra sul foglio di lavoro il valore reale di pH e si procede quindi allo sgocciolamento della soluzione basica, un mL alla volta, registrando ogni volta il valore di pH raggiunto. Per una ottimale misurazione, ad ogni intervallo, si agita per alcuni secondi la soluzione nel becker con un bacchetta ed attendere almeno 30 secondi per stabilizzare la lettura. Ovviamente le letture della buretta devono essere molto precise.

Da 9 ad 11 mL di NaOH sgocciolati è consigliabile effettuare letture ogni 0.2 / 0.3 mL al fine di poter cogliere precisamente il punto di equivalenza ( pH = 7 ). Dopo si continua l'operazione, di mL in mL, fino alla quantità di 20 mL

Se le soluzioni sono a titolo preciso il p.e. si ritrova, ovviamente, molto vicino al valore di 10 mL

Al termine dell'operazione si risciacquano ed asciugano le sonde del pHmetro e si ripone l'apparecchio.

Con i dati registrati è possibile ricavare il grafico dell'andamento della titolazione; in un foglio di carta millimetrata si disegnano i due assi cartesiani, ponendo nelle ascisse i mL di NaOH sol. 0.1 M sgocciolati e nelle ordinate i valori di pH rilevati. Si collegano i punti con la miglior retta possibile e, se tutto è andato correttamente, si può osservare un grafico simile a quello di seguito rappresentato.

Ovviamente, è possibile elaborare i dati attraverso l'uso di un foglio elettronico, quale Microsoft Excel.

Nella colonna A si dispongono le quantità di idrossido di sodio in mL, da 0 a 20, e nella colonna B i corrispondenti valori di pH; si stampa il foglio su carta. Con gli opportuni comandi si sceglie il grafico di tipo XY e si dichiarano i valori della colonna A come valori di X e quelli della colonna B come valori di Y; si aggiungono eventuali legende, si visualizza e si stampa il grafico ottenuto.

Curva di titolazione

Nota operativa: la titolazione può essere, ovviamente effettuata, all'inverso, titolando l'idrossido di sodio 0.1 M con l'acido cloridrico 0.1 M.
Qualora le soluzioni non fossero precise è necessario inserire i relativi fattori di correzione.

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