Coca Cola: determinazione di acido fosforico, punti equivalenti

La presenza dell’acido fosforico nella Coca Cola suscita un dibattito in merito ai potenziali danni causati da questo componente. Una delle modalità per determinare la concentrazione di acido fosforico è attraverso una titolazione acido-base. Oltre all’acido fosforico, nella bibita è presente anche l’acido carbonico, il quale può essere rimosso mediante un processo di decarbonatazione.

Processo di decarbonatazione

Per eliminare l’acido carbonico dalla Coca Cola, si consiglia di portare la bevanda ad una leggera ebollizione per circa 20 minuti, coprendo il contenitore con un vetrino da orologio per evitare che l’anidride carbonica nell’aria si dissolva nuovamente nel liquido. Una volta raffreddata, la soluzione conterrà solo acido fosforico, che può essere successivamente determinato tramite una titolazione utilizzando idrossido di sodio standardizzato con potassio ftalato acido.

Utilizzo dell’elettrodo a vetro nella titolazione

Data la colorazione della Coca Cola che potrebbe interferire con i tradizionali indicatori di viraggio, si ricorre all’impiego di un elettrodo a vetro durante la titolazione. Questo strumento è comunemente utilizzato per misurare il pH delle soluzioni acquose tramite un pH-metro.

Equilibri dell’acido fosforico

L’acido fosforico è un acido triprotico, il che significa che è soggetto a tre equilibri di dissociazione. I tre equilibri possono essere rappresentati come segue:
– H₃PO₄ + H₂O ⇌ H₂PO₄⁻ + H₃O⁺ Kₐ1 = 7.5 ∙ 10⁻³
– H₂PO₄⁻ + H₂O ⇌ HPO₄²⁻ + H₃O⁺ Kₐ2 = 6.2 ∙ 10⁻⁸
– HPO₄²⁻ + H₂O ⇌ PO₄³⁻ + H₃O⁺ Kₐ3 = 2.2 ∙ 10⁻¹³

Punti equivalenti nella titolazione

Durante la titolazione della Coca Cola, si identificano tre punti equivalenti corrispondenti a:
– H₃PO₄ + OH⁻ ⇌ H₂PO₄⁻ + H₂O
– H₂PO₄⁻ + OH⁻ ⇌ HPO₄²⁻ + H₂O
– HPO₄²⁻ + OH⁻ ⇌ PO₄³⁻ + H₂O

Tuttavia, il terzo punto equivalente non è facilmente rilevabile poiché il valore della costante di equilibrio per il terzo passaggio è molto simile alla costante di dissociazione dell’acqua.

Calcolo del pH nella titolazione dell’acido fosforico

Nel processo di titolazione dell’acido fosforico con NaOH, l’equilibrio chimico che si instaura comporta una competizione tra lo ione fosfato e lo ione OH-. Questa competizione è influenzata dalla costante di equilibrio dell’acqua, che è pari a 10^-14.

Costruzione della curva di titolazione

La curva di titolazione dell’acido fosforico con NaOH mostra come varia il pH al variare del volume di NaOH aggiunto. Questa curva fornisce informazioni cruciali per determinare i punti di equivalenza e la molarità dell’acido fosforico.

Determinazione dei punti di equivalenza

Esaminando la curva di titolazione, è possibile individuare i volumi di NaOH necessari per raggiungere il primo e il secondo punto equivalente. Questo avviene osservando la maggiore variazione di pH nella curva e identificando i punti in cui la pendenza è massima.

Calcolo della molarità dell’acido fosforico

Una volta individuati i due punti equivalente, sarà possibile calcolare la molarità dell’acido fosforico utilizzando le informazioni ottenute dalla curva di titolazione.

Applicazione pratica: titolazione della Coca Cola

Per esemplificare il processo di titolazione, si considera un volume noto di Coca Cola di 5.0 mL che viene titolato con NaOH 0.0100 M. La curva di titolazione in questo caso mostrerebbe come il pH varia al procedere della reazione.

Nel complesso, la titolazione dell’acido fosforico è un processo chimico importante che fornisce informazioni fondamentali sulla sua concentrazione e reattività. Utilizzando la curva di titolazione e il concetto di punti di equivalenza, è possibile determinare con precisione la molarità dell’acido fosforico.