Teoria della titolazione acido-base

In chimica, la titolazione è un processo mediante il quale un chimico può trovare la concentrazione di una soluzione con una buona precisione, se sa quale sostanza contiene. Questo può essere molto utile per determinare le concentrazioni di acidi e basi, come acido cloridrico e idrossido di sodio. Tipicamente, il chimico aggiunge una seconda soluzione, goccia a goccia, fino a quando la miscela cambia improvvisamente colore, segnalando la fine della titolazione.

La soluzione a concentrazione sconosciuta è chiamata "titolo". La soluzione aggiunta è chiamata "titolante". Nella titolazione acido-base, al titolo viene aggiunto abbastanza titolante per neutralizzarlo. Quindi, se il titolo è una base, un chimico aggiunge un acido come titolo.

Un tecnico di laboratorio aggiunge un indicatore di colore al titolo prima che indichi il punto di neutralizzazione. Questo è importante perché se aggiunge il titolante troppo velocemente, il tecnico può raggiungere il punto di neutralizzazione e non sapere esattamente quanto titolante è stato necessario per raggiungerlo.

Nella titolazione acido-base, il punto di neutralizzazione si verifica a un pH di 7,0. Il tornasole è un buon indicatore di an titolazione acido-base, perché cambia colore a un pH di circa 6,5, abbastanza vicino, come verrà spiegato sotto. Poiché gli indicatori reagiscono con la soluzione da misurare, dovrebbero essere usati con moderazione, se possibile solo poche gocce.

Il punto in cui il titolante neutralizza completamente tutto il titolo, lasciando acqua neutra, è chiamato "punto di equivalenza". Questo è quando il titolante ha "esaurito" tutto il titolo. L'acido e la base si sono completamente annullati a vicenda. Un esempio di questo tipo di cancellazione reciproca è illustrato in questa formula chimica:

HCl+NaOH-->NaCL+H₂oh

All'equilibrio, il pH della soluzione è 7,0.

Se si utilizza un pHmetro, è possibile registrare regolarmente il pH man mano che si aggiunge il titolante. Un grafico del pH (come l'asse verticale) rispetto al volume del titolante produrrebbe una curva inclinata particolarmente ripida attorno al punto di equivalenza. Il PH è una misura della concentrazione di H3O+ in una soluzione. L'aggiunta di una o due gocce a una soluzione neutra modifica notevolmente la concentrazione di H3O+, di un fattore 10 o più. Raddoppiare la quantità aggiunta non cambia così tanto la concentrazione. Questo è ciò che rende la curva di titolazione così ripida in quella regione, e quindi rende il punto di equivalenza così facile da identificare nel grafico. La quantità di titolante necessaria per neutralizzare il titolo è quindi facile da quantificare con precisione.

Una curva di titolazione può anche rappresentare graficamente la conduttività (come l'asse verticale) rispetto al titolante. Acidi e basi conducono elettricità. Pertanto, è possibile misurare la conduttività inserendo degli elettrodi nel titolo. Gli elettrodi sarebbero collegati a una batteria e a un amperometro (o voltmetro). La curva di titolazione cambierà precipitosamente al punto di equivalenza. In questo caso, la conduttività avrà un minimo apprezzabile al punto di equivalenza. Questo metodo ha il vantaggio di non necessitare di un indicatore, che potrebbe interferire o partecipare alla reazione di neutralizzazione, influenzandone i risultati.