01 e 08 - Analisi Chimico Tossicologica 1 - Esercizi

Riassunto di stechiometria

Massa molare

Esprime il valore della massa (in grammi) di una mole di atomi, molecole, ioni.

Mole = è la quantità di sostanza che contiene tante unità elementari quanti sono gli atomi contenuti in 12 g di atomi di carbonio C. Usando le molecole si specifica il tipo di unità elementare. Queste possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni o altre entità o gruppi differenti di tipo chimico.

mole = massa in grammi / MM (g/mol)

massa = moli * MM

MM = massa / moli

Si possono misurare in moli solo sostanze pure.

Massa %

È la massa di soluto in 100 parti in massa di soluzione

% m/m (massa soluto (g) / massa soluzione (g)) * 100

massa soluzione = massa soluto + massa solvente

Esempio: Abbiamo 5 g NaCl in 85 g H₂O (valore % m/m)

% m/m di NaCl = (5g / 85g + 5g NaCl) * 100 = 5%

Volume %

È il volume di soluto in 100 volumi di soluzione

% V/V = (Volume soluto (mL) / Volume soluzione (mL)) * 100

volume soluzione = volume soluto + volume solvente

Massa su Volume %

Esprimibile ai grammi di soluto sciolti in 100 mL di soluzione. In certi casi, possono essere espressi anche come g/100 mL se come (g/L e anche mg/L)

% m/V = (massa soluto (g) / vol. soluzione (mL)) * 100

massa soluto = qui contenuta in 100 mL, in caso si può impostare una proporzione

vol. soluzione = volume espresso in 100 mL

Conversione 1/100 mL = g basta moltiplicare per un fattore uguale a 10 ovvero 1% m/V espresso in g/L

Inoltre, con la densità si può ricavare % m/V

% m/V = % m/m * densità

Parti Per Milione

Unità di soluto in un milione di unità di soluzione

ppm = (g di sostanza / g di campione) * 10⁶

Esempio: Abbiamo una densità di 1.62 g/mL che contiene 4.78 ppm di NO₃^-

I palloncini di soluzione (sago mL) che contentrà possiamo ricavare: g della soluzione (H₂O + NO₃^-)

della soluzione = densità * volume soluzione

Quindi, mediante la formula ppm * g sol. possiamo ricavare g di NO₃^- da contenere.

g NO₃^- = (ppm * 10^-6 g campione

4.78: 10⁶ = 0.00128 g

Nel caso di soluzioni acquose, di peso corrispondente a mol/L e a μg/mL, dato che la densità di tale soluzione è molto prossima a 1 g/mL:

• Molarità: corrisponde al numero di moli di soluto in un litro di soluzione
• M (mol/l) = moli/volume soluzione (L)
• M (mmol/mL) = mmol/volume soluzione (mL)

Frazione Molare

È il rapporto tra le moli di soluto e quelle totali di tutti i componenti della soluzione.

• Per una soluzione fra due componenti A e B (frazione molare di A)
• X_A = moli di A / moli tot. soluzione
• moli tot. soluzione = moli di A + moli di B
• Dato che i termini della frazione sono comunque un numero puro, anche X è un numero puro, inoltre è sempre vero che le moli soluto ≤ moli totali, X ≤ sempre 1.
• Note: definizione estesa di frazione molare prevede che la somma delle frazioni molari di tutti i componenti di una soluzione eguaglii 1.

Molalità

Corrisponde alle moli di soluto in un kg di solvente, si indica con il simbolo m in mol e le unità di misura sono mol/kg

• m = moli soluto (mol) / massa solvente (kg)
• m = mmol soluto (mmol) / massa solvente (g)

Formalità

Somma le moli-formula di soluto in un litro di soluzione. La C è l'intensità gravimetrica, le stesse unità di misura della molarità.

Normalità

Esprime il numero di equivalenti di soluto contenuti in un litro di soluzione.

• N (eq/L) = equivalenti/volume soluzione (L)
• N (meq/mL) = mequivalenti/volume soluzione (mL)

Calcolo della molarità a partire della massa di soluto e viceversa:

Es.1

M NaCl = ?

V: 100 mL m = 2,7 g MM = 58,44 g/mol NaCl

mol NaCl = g/MM = 0,0462 mol

M NaCl = mol/L = 0,462 M

Es.4

g KCl: ?

M KCl = 0,222 M V = 250 mL MM = 74,55 g/mol KCl

mol KCl = M ∙ V = 0,0305 mol

g KCl = mol ∙ MM = 2,28 g

Determinazione della quantità di analita in procedimenti analitici

Es 22

Mn ➔ Mn²⁺ + MnO₂

Mn ➔ Mn²⁺

MnO₂ + Fe²⁺ ➔ Mn²⁺ + Fe³⁺

Fe²⁺ ➔ Fe³⁺ + Mn ➔

Mn: 3,0284 g   MM: 54,84 g/mol

V: 25 mL   N: 0,108 N

V: 20 mL   N: 0,0840 N   KMnO₄

% p/p nel campione? (ovvero nella prima reazione)

Step 1: Calcolo eq di Fe²⁺ in eccesso

eq Fe²⁺ in eccesso

eq Fe²⁺: N · V = 0,0840 N · 20 mL = 1,68 meq

Step 2: Calcolo eq di Fe²⁺ totale

eq Fe_SO4 ➔ eq Fe²⁺ totali

eq Fe²⁺ totali: N · V = 0,108 N · 25 mL = 2,70 meq

Step 3

eq Fe²⁺ reagiti: eq MnO₂

eq MnO₂ = 2,70 meq - 1,68 meq = 0,82 meq

Step 4

MnO₂ ➔ Mn²⁺ z = 2   Redox

mol_t MnO₂: mol_t Mn²⁺ = mol_t Mn

mol_t Mn = eq · z = 0,82 meq · 2 = 0,4 mmol

Step 5

g Mn = mol_t · MM = 0,4 mmol · 54,84 mg/mmol = 22,52 mg

g Mn = 0,02252 g

% p/p = (0,02252 g / 3,0284 g) · 100 = 0,74%

Analisi Volumetrica

• Punto di equivalenza o punto stechiometrico o punto finale teorico: è la quantità di titolante aggiunta nel corso di una titolazione che è equivalente alla quantità di sostanza cercata.
• Punto finale della titolazione: punto in cui un indicatore viene a colorare. Punto finale e punto di equivalenza non vengono a sovrapporsi ma ben approssimati.

Le soluzioni titolate devono essere meglio per utile riconoscere in termini di equivalenze che di moli in quanto il rapporto di equivalenti è sempre 1:1. L’utilizzo di tali soluzioni prevede processioni ridotte quantitative (volumetrica) per calcolare equivalenti, moli e concentrazioni in equilibrio. Quindi di conseguenza, le concentrazioni incognite in una data soluzione sono risolvibili semplicemente conoscendo l’equazione di reazione di equivalenza con svincolo.

• Equivalenti = n_eq; Z = valenza

Viene inoltre f.e. Equazione Normalizzata: V_a = Normalità_a · V_b

Reazioni usate nelle analisi volumetriche

• Reazioni di Neutralizzazione: H₂A + 2 A^-; HA + B^- + OH^- → BOH
• Reazioni di Precipitazione: Ag⁺ (e^-) → AgCl (solido)
• Reazione di formazione di complessi: Ag⁺ + 2 CN^- → Ag(CN)₂^-
• Reazioni Redox: Ossidanti: MnO₄^-, Cl₂; I₂; Riducenti: S₂O₅^2-; I^-

Soluzione a Titolo Noto (Standard Primari o Sostanze Madri)

Sono disponibili in commercio e soluzioni standard pronti per l’uso in cui l’extra massa del dettore rimane costante pari ad una percentuale di tolleranza detto 0,02%.

Per una data titolazione, non sempre sono disponibili standard primari.

A volte è necessario ricorrere ad una seconda sostanza che pur essere usata come soluzione titolante deve comunque essere titolata usando uno standard primario e si ottiene una standardizzazione usando metodi secondari.

Standardizzazione con Standard Primari

Va calcolata preventivamente in un intervallo di valore della massa di standard primari più elevato possibile, tenendo il coefficiente di assorbanza al fine di titolazione intorno al 60%. Il 60% è il coefficiente delle burette in funzione del fatto ci porti ad ottenere effettive oscillazioni affidative.

Questo metodo di pesata è indicato con Hyespressure: pesare accuratamente...

Con una buretta da 50 mL si può prevedere fluttuazioni da 30 a 40 mL di titolato, N_2 O_2 N_a del titolante.

Standard Primario: idrogeno ftalato di potassio HKC₈H₄O₄ MM: 204,22 g/mol

pesare accuratamente x g di ftalato di potassio

Step ca:

• n_eq ftalato = 3 mL
• O_2 N_a = 3 meq
• 3 meq = sono equivalenti HKC₈H₄O₄