Concetti Chiave
- Le soluzioni tampone sono miscele di un acido debole e del suo sale con una base forte, capaci di mantenere costante il pH anche con l'aggiunta di acidi o basi.
- Nell'esperimento con soluzioni tampone, il pH rimane stabile a 3 nonostante l'aggiunta di HCl o NaOH, dimostrando l'efficacia della miscela come tampone.
- La titolazione permette di determinare la concentrazione di una soluzione acida incognita tramite la reazione completa con una base a concentrazione nota.
- Durante la titolazione, si utilizza l'indicatore fenolftaleina per rilevare il punto di neutralità, osservato quando la soluzione diventa rosata.
- Il calcolo della concentrazione di HCl tramite la formula della titolazione e il pH risultante confermano la precisione del metodo sperimentale utilizzato.
TITOLO: Soluzioni tampone
INTRODUZIONE:
Le soluzioni tampone sono miscele di un acido debole e del suo sale con una base forte.
Dicesi potere tampone la capacità che ha una soluzione di mantenere costante il pH per aggiunta di piccole quantità di acidi o di basi.
MATERIALE OCCORRENTE:
- Provette e pipette graduate
- 2 Becher, uno da 250ml e uno da 50ml
- Soluzione 0,1 M di acido acetico (CH3COOH)
- Soluzione 0,1 M di acetato di sodio (CH3COONa)
- Acqua distillata
- Indicatore universale con scala cromatica
- HCl acido cloridrico 0,1 M
- NaOH idrossido di sodio 0,1 M
OBIETTIVO:
Costruire una soluzione tampone e verificarne l’efficienza.
PROCEDIMENTO:
- Si introducono in ciascuna di 3 provette ml 4 di acqua distillata.
- Si prendono 3 provette e si introduce in ciascuna una miscela formata da 2 ml di acido acetico
- 0,1 M e 2 ml di acetato di sodio 0,1 M.
- Si aggiungono in ogni provetta due gocce di indicatore universale.
- A una delle provette contenenti acqua e a una di quelle contenente il tampone si addizionano 5 gocce di acido cloridrico 0,1 M
- A una seconda coppia di provette ( acqua e soluzione tampone) si addizionano 5 gocce di idrossido di sodio 0,1 M
- Alla terza coppia di provette non si fanno aggiunte. Esse servono di riferimento.
OSSERVAZIONI:
Soluzioni
pH Valori di pH
(dopo l’aggiunta di HCl) (dopo l’aggiunta di NaOH)
Acqua 7 2 11
Tampone 3 3 3
- Le provette alle quali sono state aggiunte le 5 gocce di acido cloridrico (HCl) diventano di colore rosso. Il loro pH, calcolato grazie alla scala cromatica, è 2;
- Le provette alle quali erano state aggiunte 5 gocce di idrossido di sodio (NaOH) assumono una colorazione blu. Il loro pH è 11;
- Infine le provette di riferimento, ossia quelle alle quali non era stato aggiunto nient’altro, mantengono la loro colorazione verdognola a causa dell’indicatore universale e il loro pH è 7.
CONCLUSIONI:
Come si può notare dalla tabella, il nostro esperimento è riuscito. Infatti la soluzione tampone da noi creata non muta la sua colorazione neanche dopo l’aggiunta di diverse gocce sia di HCl che di NaOH, mentre alla soluzione acquosa ne è bastata una sola per farle varare colore.
Una soluzione tampone è formata da un acido debole e dal suo sale con una base forte:
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O- (dissociazione che avviene in minima parte)
CH3COONa CH3COO- +Na+ (dissociazione che avviene in acqua)
Aggiungendo una quantità di acido proporzionata a quella della della soluzione tampone, questa reagirà con il CH3COO- :
CH3COO- + H3O- CH3COOH + H2O
Mantenendo inalterato il pH
Nel secondo caso l’aggiunta di una certa quantità di ioni OH – , i quali reagiscono con CH3COOH, mantiene comunque inalterato il pH:
CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O
SECONDO ESPERIMENTO
La titolazione è un’analisi di laboratorio che si basa sulla misura esatta di un volume di una soluzione a titolo noto che reagisce completamente con un volume noto di una soluzione di cui si vuol determinare la concentrazione.
MATERIALE OCCORRENTE:
- Buretta graduata
- Sostegno con pinza per buretta
- 2 Becher, uno da 250ml e uno da 50ml
- Soluzione 0.1 M di NaOH (idrossido di sodio)
- Soluzione HCl (acido cloridrico)
- Spruzzetta con acqua distillata
- Indicatore naturale (fenolftaeina)
- Bacchetta di vetro
OBIETTIVO:
Calcolare il pH di una soluzione acida (HCl) a concentrazione incognita misurando la quantità in volume della base NaOH a titolo noto che reagisce in modo completo con un volume noto della soluzione da titolare.
PROCEDIMENTO:
- Riempire la buretta di idrossido di sodio (NaOH) oltre i 50ml con il rubinetto chiuso. Poi bisogna lasciar cadere goccia a goccia per poter arrivare giusto a 50ml.
- Versare nel becher da 250ml 10ml di acido cloridrico (HCl) a concentrazione incognita e posizionare il becher sotto l’apertura della buretta.
- Aggiungere alla soluzione di acido cloridrico 2 o 3 gocce dell’indicatore (la Fenolftaleina) e oltre i 50ml di acqua distillata.
- Aprire il rubinetto della buretta in modo da lasciar cadere una goccia per volta di NaOH nel becher, e dopo ogni goccia mescolare per bene la soluzione con la bacchetta di vetro in modo da poter individuare subito un cambiamento di colore.
- Non appena la soluzione del becher assume una colorazione rosata ( che non sparisce neanche dopo aver mescolato per bene) chiudere il rubinetto, in modo da interrompere il flusso di NaOH e misurare quanto idrossido di sodio è stato versato nel becher.
- A questo punto si tratta solo di fare alcune semplici calcoli: applicare la formula della titolazione Ma Va = Mb Vb in modo da ricavare la concentrazione di HCl. Dopodichè si può calcolare il pH della soluzione.
OSSERVAZIONI:
Dopo aver fatto cadere parecchie gocce di NaOH possiamo notare un cambiamento nella colorazione della soluzione contenuta nel becher. Essa infatti diventa leggermente rosata. E’ in questo momento che si oltrepassa il punto di neutralità e quindi si ha una variazione di pH.
Sono serviti 11,7ml di NaOH per far si che la soluzione del becher cambiasse colore.
CONCLUSIONE:
A questo punto possiamo trovare la concentrazione di HCl:
Ma Va = Mb Vb
10x = 0.1 . 11.7
x = 0.117
Quindi la concentrazione di HCl è 1.17. 10-1
E ora troviamo il pH
-log (1.17.10-1) = 0.93
Domande da interrogazione
- Qual è l'obiettivo del primo esperimento sulle soluzioni tampone?
- Quali materiali sono necessari per l'esperimento sulle soluzioni tampone?
- Come si comporta la soluzione tampone rispetto all'acqua quando vengono aggiunti HCl e NaOH?
- Qual è l'obiettivo del secondo esperimento di titolazione?
- Qual è la concentrazione di HCl determinata nel secondo esperimento?
L'obiettivo è costruire una soluzione tampone e verificarne l'efficienza nel mantenere costante il pH nonostante l'aggiunta di acidi o basi.
Sono necessari provette, pipette graduate, becher, soluzioni di acido acetico e acetato di sodio, acqua distillata, indicatore universale, HCl e NaOH.
La soluzione tampone mantiene il suo pH costante a 3, mentre l'acqua cambia pH a 2 con HCl e a 11 con NaOH.
L'obiettivo è calcolare il pH di una soluzione acida di HCl a concentrazione incognita misurando il volume di NaOH necessario per la reazione completa.
La concentrazione di HCl è risultata essere 1.17 x 10^-1 M, con un pH calcolato di 0.93.
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