Procedura per l’Equalizzazione di Acido Cloridrico con Borace

La normalizzazione dell’acido cloridrico (HCl) con il borace è un metodo frequentemente usato nel campo della chimica analitica. L’acido cloridrico non è classificato come uno standard primario in quanto viene venduto in forma concentrata al 37% m/m con una densità di 1,19 g/ml.

Questo significa che 37 gradi di HCl sono contenuti in 100 g di soluzione aventi un volume di 84 mL. Di conseguenza, ci sono solo due cifre significative, il che implica che la concentrazione molare della soluzione concentrata di HCl può essere calcolata con soli due cifre significative, troppo poche da considerare l’acido come uno standard primario.

Il numero di molecole corrispondente a 37 g è 37 g/36.46 g/mol = 1.0, risultando in una molarità di 12 M, che ha solo due cifre significative come mostrato dai dati.

acido cloridricoacido cloridrico

Inoltre, siccome l’acido cloridrico impiegato nelle titolazioni ha una concentrazione inferiore, è necessario diluire la soluzione concentrata. Per preparare un litro di soluzione con un titolo approssimativo di 0,1 M, il volume di HCl concentrato da estrarre si calcola dalla formula di diluizione M1V1= M2V2, quindi il volume da estrarre è 0.1 · 1 / 12 = 8 mL (0.008 L). L’acido cloridrico concentrato viene poi riempito in una fiasca da un litro con acqua distillata.

Poi si avvia il processo di standardizzazione dell’acido, che può essere effettuato con vari standard primari, inclusi i carbonati di sodio.

Per standardizzare l’acido cloridrico usando il carbonato di sodio, bisogna prima calcolare la quantità di carbonato di sodio da pesare che può reagire con 25 ml della soluzione di Hcl di titolo approssimato. In seguito, a seconda dell’indicatore scelto, si considera la seguente reazione: Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2. In alternativa, si può utilizzare come standard primario l’ossido di mercurio (II) HgO, nonostante la sua tossicità, oppure il borace come standard primario.

Teoria della standardizzazione di HCl con il borace

Il borace o tetraborato di sodio decaidrato Na2B4O7 ∙ 10 H2O, può essere utilizzato come standard primario nelle titolazioni acido-base poiché non si decompone sotto condizioni normali e ha un alto grado di purezza (>99,99%).

boraceborace

Le altre caratteristiche del borace che lo rendono adatto a servire come standard primario includono il suo comportamento noto nella reazione, la facilità di pesatura, il suo uso diretto, e una massa equivalente relativamente alta, la quale riduce i potenziali errori nella normalizzazione. Oltre a questi, il borace ha anche una massa molecolare molto più grande rispetto a quella del carbonato di sodio e può essere facilmente purificato tramite ricristallizzazione, senza essere essenzialmente igroscopico.

In acqua, il borace si dissocia in ioni di sodio e tetraborato secondo la reazione:

Na2B4O7 ∙ 10 H2O → 2 Na+ + B4O72- + 10 H2O

L’anione tetraborato si idrolizza producendo acido borico e ioni OH- secondo la reazione:

B4O72- + 4 H2O → 4 H3BO3 + 2 OH–

L’acido borico si dissocia secondo il seguente equilibrio:

H3BO3 ⇄ H2BO3– + H+,

Cosa che causa un indirizzo leggermente acido alla soluzione al punto di equivalenza, richiedendo quindi l’uso di un indicatore acido-base che viri in ambiente acido, come il metilarancio.

La reazione complessiva tra il borace e l’acido cloridrico è:

Na2B4O7 ∙ 10 H2O  + 2 HCl → 2 NaCl + 4 H3BO3 + 5 H2O,

Con un rapporto stechiometrico di 1:2 tra borace e HCl.

Calcoli per la standardizzazione di HCl con il borace

Per standardizzare HCl con il borace, bisogna calcolare la massa di borace da pesare. Pretendiamo che l’acido cloridrico abbia una concentrazione approssimativa di 0,1 M. Se prendiamo in considerazione il limite di 50 mL di una buretta, avremmo bisogno di pesare una quantità di borace che possa essere titolata da circa 25 mL.

burettaburetta

Se ipoteticamente fossero necessari 24 mL per raggiungere il punto finale della titolazione, il numero di moli di HCl sarebbe pari a 0.0024 moli. Pertanto, le moli di borace richieste sarebbero 0.0012 moli, corrispondenti a 0,46 g.

Supponendo per la prima volta di aver misurato 0,4651 g di borace, corrispondenti a 0.001220 mol. Le moli di HCl impiegate per la titolazione sono quindi 0.002440. Se abbiamo necessità di 24 mL per raggiungere il punto finale, il titolo HCl è di 0.102 M.

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