VOLUMETRIA PRIN REACŢII DE NEUTRALIZARE

1. ALCALIMETRIA

Determinarea factorului de corecţie volumetrică a titrului şi concentraţiei la % a unei soluţii aproximativ N/10 (0,1 N :10-1N) de NaOH cu ajutorul unei soluţii etalon de acid oxalic N/10.

Principiul metodei

Metoda se bazează pe neutralizarea unui volum măsurat de acid oxalic N/10 cu NaOH ~ N/10, în prezenţa fenolftaleinei, care serveşte ca indicator. Reacţia care are loc este următoarea:

COOH COONa + 2 NaOH + 2 H2O

COOH COONa

Sfârşitul reacţiei este indicat de apariţia unei culori roz-pal care persistă 5-20 sec.

Reactivi

Hidroxid de sodiu aproximativ N/10 . Un litru de soluţie trebuie să conţina 1/10 din echivalentul-gram (Eg) al NaOH.

Eg = = 40g NaOH; g NaOH

Deci un litru de soluţie trebuie să conţină 4 g NaOH. Se ştie că NaOH este o substanţă instabilă (absoarbe vapori de apă şi CO2 din atmosferă) - nu se poate cântări exact şi deci nu se poate prepara o soluţie de normalitate exactă.

De aceea se cântăreşte o cantitate mai mare de NaOH (între 4 până la 5 g), fără prea mare precizie, se spală imediat de 2-3 ori cu apă distilată în scopul îndepărtării stratului de carbonat de la suprafaţă, se introduce substanţă într-un balon cotat de 1 litru sau într-un cilindru gradat şi apoi se completează cu apă până la cotă sau la gradaţia de 1000 ml a cilindrului. Se omogenizează soluţia prin agitare şi apoi i se stabileşte titrul.

Acid oxalic N/10 soluţie etalon. Acidul oxalic este o soluţie de normalitate exactă. Soluţia trebuie să conţină la un litru de soluţie tot 1/10 din echivalentul gram al acidului oxalic. Deoarece acidul oxalic este o substanţă cristalizată cu două molecule de apă, în calcularea echivalentului-gram se include şi apa de cristalizare.

Masa moleculară a (COOH) 2 *2H2O = 126,068

Eg = 63,034; 6,3034

Din calcul reiese că pentru prepararea unui litru de soluţie de acid oxalic exact N/10, trebuie să cântărim cu mare precizie, deci la balanţa analitică, o cantitate de 6,3034 g (COOH) 2 chimic pur. Substanţa astfel cântărită se introduce cantitativ într-un balon cotat de 1000 ml, prin intermediul

1

unei pâlnii, se adaugă circa 1/3 din volumul balonului apă distilată, se agită până se solvă substanţa, se completeză până la cotă cu apă distilată şi se omogenizează. Soluţia astfel preparată este trecută într-o sticlă cu dop slefuit, specială, pentru păstrarea soluţiilor titrate. Sticla se etichetează.

Fenolftaleina 1% soluţie alcoolică (se dizolvă 1g fenolftaleină în 100 ml alcool etilic).

Modul de lucru- Se măsoară foarte exact cu o pipetă verificată 5 ml soluţie de (COOH)2 N/10, care se introduc într-un balon Erlenmeyer de capacitate 100 ml. Se adaugă 1 picătură fenolftaleină şi se spală pereţii balonului cu puţină apă distilată. - Se încălzeşte soluţia pe o sită de azbest la flacăra unui bec de gaz până la 70-80 C (până apar primele bule de gaz), pentru îndepărtarea dioxidului de carbon liber din soluţie. Trebuie evitată o încălzire prea puternică a soluţiei, pentru a nu se descompune acidul oxalic. - Se titrează apoi cu soluţie aproximativ N/10 de NaOH dintr-o biuretă, până la coloraţie slab roz a soluţiei din balon, care persistă 15-20 secunde.- Operaţia de titrare se execută prin adăugarea treptată, picătură cu picătură (apăsând uşor pe clemă) a soluţiei de NaOH N/10, peste lichidul din balon. Balonul trebuie agitat, imprimându-se lichidului o mişcare circulară. Se notează numărul de mililitri de hidroxid de sodiu folosiţi la titrare cu V2. Se repetă titrarea făcându-se medie a trei determinări.

CalcululSă presupunem, că la titrare s-au folosit în medie 5,1 ml (V2) NaOH N/10, care au neutralizat acidul oxalic din 5 ml (V1).

Factorul de corecţie volumetrică se va calcula astfel:

5,1 ml NaOH ~ N/10 corespund la………5 ml (COOH)2 exact N/101 ml NaOH ~ N/10 corespund la……… x ml (COOH)2 exact N/10

Valoarea găsită reprezintă factorul de corecţie volumetrică al soluţiei de NaOH ~ N/10. Deci se va nota:

NaOH ~ N/10, f = 0,9803

La acelaşi rezultat se poate ajunge ţinând seama de noţiunea de soluţii echivalente. S-a dovedit anterior că soluţiile de aceeaşi normalitate sunt echivalente şi reacţionează în volume egale în cazul soluţiilor de normalitate exactă. Dacă una din soluţii este aproximativă (ca în cazul de mai sus) volumele nu mai sunt egale, ele pot deveni însă egale prin înmulţirea cu factorii de corelaţie respectivi. Când soluţiile au aceeaşi normalitate, se poate scrie următoarea egalitate:

V1f1= V2f2 (1)

(2)

V1 = volumul soluţiei de normalitate exactă;V2 = volumul soluţiei de normalitate aproximativă;f1 = factorul soluţiei de normalitate exactă;

2

f2 = factorul soluţiei de normalitate aproximativă.

Pentru a calcula titrul soluţiei de NaOH vom aplica legea echivalenţei. Din reacţia care stă la baza acestei metode se poate vedea că două molecule de NaOH reacţionează cu o moleculă de (COOH) 2, de unde reiese că substanţele reacţionează între ele în proporţia echivalenţilor lor.

Eg (COOH)2 …………………………. Eg (NaOH)

deci 63,034 g de (COOH)2 reacţionează cu ………………………….40 g NaOH g substanţa (COOH)2 din V1 ml reacţionează cu …………………..g NaOH din V2ml

g NaOH din V2 ml soluţie = (3)

Pentru a calcula câte g de (COOH)2 se găsesc în V1 ml, trebuie să calculăm Tt (g/ml) al soluţiei de (COOH)2 N/10 folosită în analiză:

1000 ml sol. N/10 ………………….. g (COOH)2

1 ml ………………………………………………x g

deci:

1 ml sol. N/10 (COOH)2 ……………………..

V1 ml f1………………………………….x g (COOH)2_____

x = g (COOH)2 din V1 ml

Înlocuind în relaţia (3) obţinem:

g de NaOH din V2 ml soluţie =

= (4)

Deci:V2 ml soluţie de NaOH conţin ………….0,004 g NaOH 1 ml soluţie de NaOH………………..x g NaOH

3

x = Tr al soluţiei de NaOH ~ N/10 = (5)

Din relaţia (2) reiese că

Înlocuind în relaţia (5) se va obţine: 0,004 = g NaOH/ml = Tr al soluţiei de NaOH ~ N/10.

0,004 g reprezintă Tt al soluţiei de NaOH N/10, care se poate calcula direct, ca şi în cazul calculării Tt al soluţiei de (COOH)2 N/10.În concluzie din calculele de mai sus, pornind de la legea echivalenţei, s-a stabilit că titrul real al unei soluţii aproximative se poate scrie după relaţia:

Tr = Tt (6)

Factorul de corecţie volumetrica a mai fost definit si ca raportul dintre

Din exemplul luat mai sus se poate calcula Tr şi factorul de corecţie volumetrică al soluţiei deNaOH ~ N/10 preparată şi titrată.

Titrul real al soluţiei de NaOH ~ N/10 se poate calcula după relaţia (5):

g NaOH/ml

Concentraţia la % = = 0,0039 g

Făcând raportul dintre Eg şi concentraţia la litru putem stabili normalitatea soluţiei de analizat. În cazul nostru:

Rezultatele lucrării de mai sus vor fi:

f = 0,9803 NaOH ~ N/10 Tr = 0,0039 g C % = 3,9 g

4