appunti analisi 1

CARATTERISTICHE STANDARD PRIMARI o SOSTANZE MADRI

Un elevato grado di purezza significa che dev'essere puro, possibilmente al 100 %, o al massimo può contenere un grado di impurezze, pari al massimo a 0.01%. Ma questo non basta, perché anche una sostanza pura al 100% se, alle normali condizioni di temperatura e di pressione, non si presenta allo stato solido, non può essere utilizzato come standard primario.

Queste due caratteristiche devono essere presenti entrambe sempre.

Altre caratteristiche che deve avere uno standard primario è che deve essere una sostanza stabile, non deve alterare con l'aria, ad es. non deve subire processi di ossidazione in presenza di ossigeno atmosferico e deve essere stabile anche quando viene posta in soluzione, in particolare non deve essere in grado di reagire con il solvente in cui viene disciolta. Un errore che fanno spesso gli studenti e che voi non dovete fare è: "prendo questa sostanza, ad es. un acido e..."

questo acido reagisce con l'acqua, donando il protone all'acqua". Se l'ha donato all'acqua, quando lo facciamo reagire con una base, il protone l'ha già donato e il gioco è finito. NON deve mai reagire con il solvente, che sia acqua o un altro solvente.

Altre caratteristiche della sostanza madre è che:

• non deve essere igroscopica, ciò significa che non deve assorbire l'umidità presente nell'aria,
• non deve essere deliquescente (è un gradino più di igroscopico), cioè la sostanza è talmente igroscopica che basta l'umidità presente nell'aria per mandarla in soluzione.

Ci sono una serie di sostanze che hanno queste caratteristiche, ad es. il bromuro di sodio o lo ioduro di sodio che basta lasciarli mezza giornata all'aria e anziché i cristalli, si trova una soluzione (è bastata l'umidità presente nell'aria).

Alcune sostanze madri

contengono dell'acqua, questa non è assorbita ma fa parte del reticolo cristallino. Quest'acqua va a formare i cristalli della sostanza madre e quindi non dev'essere persa. L'acqua di cristallizzazione viene persa con il fenomeno dell'efflorescenza. Questa può avvenire o a temperatura ambiente oppure durante il processo di essiccamento. Solitamente le sostanze madri prima di essere utilizzate (quindi pesate in bilancia analitica) sono sottoposte a processo di essiccamento (come abbiamo descritto nella scorsa lezione in essiccatore o in stufa). Quindi, la sostanza non deve essere efflorescente, cioè non deve perdere l'acqua di cristallizzazione. Abbiamo detto cosa è una stufa nella scorsa lezione? No, non l'abbiamo detto! La stufa assomiglia a un forno domestico, infatti ha delle resistenze e si può regolare la temperatura. Ci sono poi particolari stufe che possono raggiungere elevate temperature, ad es. 600 °C.queste vengonodette muffole. Queste a differenza delle altre stufe normali, hanno una cavità dove si può mettere il campione(molto più piccola delle altre stufe) e sono rivestite all'interno di materiale refrattario (lo stesso che vieneutilizzato per fare le pareti dei caminetti).Quindi una sostanza madre deve perdere, durante il processo di essiccamento, l'acqua di idratazione ma nondeve perdere l'acqua di cristallizzazione (con il fenomeno dell'efflorescenza).Altra caratteristica delle sostanze madre è che devono reagire secondo una reazione ben determinata e chesia stechiometricamente univoca, quindi dobbiamo sapere in che rapporto molare la sostanza madre,reagisce per esempio con l'analita.Altra caratteristiche è che deve essere purificabile, seccabile e conservabile.Queste caratteristiche sono tutte indispensabili.Tuttavia, c'è ne sono altre due che è preferibile che una sostanza madre abbia, ma che

In alcuni casi non è possibile:

• deve essere una sostanza facile da reperire in commercio e non troppo costosa.
• la sostanza madre dovrebbe avere è quella di avere un peso di molecolare elevato, ovvero un pesoequivalente elevato (vedremo fra un po' cosa vuol dire PE).

Ogni volta che si effettua una pesata sicuramente, questa pesata, per quanto precisa possa essere, avrà un errore dovuto alla risoluzione della bilancia analitica.

Nelle slide ci sono 2 esempi:

Una sostanza madre A che ha un peso molecolare sufficientemente elevato di 500 grammi/mole

1. Un'altra sostanza madre B con peso molecolare inferiore ai 50 grammi/mole.

Supponiamo che io debba pesare 0,01 moli.

0,01 moli della sostanza madre A corrispondono a 5 g che, dovranno essere pesati in bilancia analitica. Sappiamo che la risoluzione della bilancia analitica è più o meno 1/10 (un decimo) di milligrammo e quindi, su questi 5 g, commetterò sicuramente un errore di

0,8 mg. Dovendo andare a pesare sempre 0,01 moli della sostanza madre B, dovrò pesare (anche in questo caso in bilancia analitica) 0,5g. L'errore che si commette con la bilancia analitica è sempre di un decimo di milligrammo. Tuttavia il peso di questo errore su 0,5g (mezzo grammo) o 5g è molto più rilevante nel caso nella sostanza madre che ha il peso molecolare inferiore. Queste due caratteristiche, di essere poco costose e di avere un alto peso molecolare, non sono sempre verificate. Abbiamo parlato di PM e di mole. Voi sapete benissimo cosa è una mole. MOLE La mole è l'unità di misura della quantità di materia e viene espressa in grammi. Una mole corrisponde a quella quantità di quella particolare sostanza che contiene un numero di unità chimiche elementari di varia natura pari al 6,022169 × 10^23, cioè il numero di Avogadro. Quindi la mole viene espressa in grammi e corrisponde al peso formula.realtà in chimica analitica quantitativa, utilizzare le moli non è conveniente, inoltre non è neanche prescritta nella farmacopea (infatti questa non usa le moli ma usa i grammi equivalenti, poi vedremmo il perché). Cosa sono questi equivalenti? Questi equivalenti sono delle frazioni della mole, scelti in maniera opportuna, da chi decide, di svolgere quella determinata reazione da utilizzarsi in un metodo quantitativo. Questa frazione della mole, l'equivalente, viene scelta in maniera opportuna in modo che analita e titolante reagiscano tra di loro sempre in rapporto stechiometrico di 1:1. Cosa che, non sempre avviene! Le sostanze reagiscono tra di loro in determinati rapporti molari che, non sempre sono 1:1; invece, utilizzando l'equivalente, le due sostanze reagiranno sempre in rapporto molare 1:1 (semplificando la vita a chi deve fare i calcoli dopo). Che cosa è questo equivalente? L'equivalente non è altro che il peso in grammi (anche

stavolta per quella frazione di una mole) di una specie chimica che può fornire una mole di ioni idrogeno, accettare una mole di ioni idrogeno, andare a ossidare o ridurre una mole di ioni idrogeno o di ioni idruro o può andare a combinarsi o a sostituire una mole di ioni idrogeno, idruro o idroni.

L'equivalente, quindi il peso equivalente, viene scelto a seconda del tipo di operazione che l'operatore decide di fare (non è una caratteristica propria di una sostanza) tanto è vero che, una stessa sostanza a seconda di come decidiamo di farla reagire può avere pesi equivalenti diversi. L'equivalente, a differenza della mole, può variare a seconda della tipologia di reazione in cui noi utilizziamo quella sostanza.

Ora andiamo a vedere come si calcola l'equivalente. Si calcola in maniera differente a seconda della tipologia di reazione che stiamo esaminando.

Nelle reazioni acido-base, l'equivalente è quella frazione di

molecola basica). Per calcolare il peso equivalente di una specie acida, segui questi passaggi: 1. Determina il peso molecolare dell'acido (PM). 2. Conta il numero di protoni che un mole di acido può cedere. 3. Dividi il peso molecolare per il numero di protoni per ottenere il peso equivalente (PE). Ad esempio, se abbiamo un acido con un peso molecolare di 60 g/mol e può cedere 2 protoni, il peso equivalente sarà: PE = PM / numero di protoni PE = 60 g/mol / 2 PE = 30 g/eq Quindi, il peso equivalente dell'acido sarà di 30 grammi per equivalente. Ricorda che il peso equivalente si esprime sempre in grammi per equivalente ed è una misura della quantità di sostanza che può cedere o acquistare una mole di ioni idrogeno in una reazione.

specie basica, stiamo determinando il PE dell'acido, non della base!). Facciamo degli esempi:

✓ Acido solforico: 1 mole di H₂SO₄ è in grado di cedere 2 moli di protoni ad una generica specie⇨ 2 basica, quindi il suo PE sarà pari a PM/2 = 98/2 = 49 g/equivalenti.

✓ Acido cloridrico: 1 mole di HCl è in grado di cedere una mole di protoni ad una generica specie⇨ basica, quindi il PE=PM

Il fatto che un acido sia forte o debole è ininfluente per quanto riguarda la determinazione del PE. Finora abbiamo considerato degli acidi forti che sono completamente dissociati, ma anche nel caso dell'acido acetico (acido debole, completamente dissociato non è sicuramente), il calcolo del PE si fa nella stessa maniera.

✓ Acido acetico: 1 mole di CH₃COOH è in grado di cedere 1 mole di protoni ad una generica specie⇨ 3 basica, quindi il PE=PM.

Specie basica: Per le basi si fa un analogo discorso, solo che, le basi non cedono ma acquistano protoni.

tiene conto delle moli di OH ma delle moli di ioni H che possono essere acquistate da una mole di base. Quindi per calcolare il PE equivalente di una specie basica, bisogna fare il rapporto tra il peso molecolare e il numero di moli di protoni che può accettare da una specie acida generica. Ammoniaca: 1 mole di NH₃ può acquistare 1 mole di ioni H da un acido, quindi il suo PE = PM. Questa è una cosa che dovrete fare sempre! Non dovete MAI dire il PE della sostanza X è "questo", questo non vuol dire niente, dovete giustificare perché è quello! Inoltre, dovete definire il tipo di reazione e vedere il rapporto con le moli di H acquistati e ceduti. Elettrolita: Quando si deve calcolare il PE di un elettrolita, bisogna considerare il numero totale di cariche aventi lo stesso segno che si può ottenere per dissociazione del sale e naturalmente a un numero di cariche (ad es.) positivo corrisponderà un numero di cariche pari ma di segno negativo.

opposto con cui questo elettrolita si può accoppiare.