La standardizzazione dell’acido etilendiamminotetraacetico, meglio noto come EDTA, può avvenire tramite l’uso di carbonato di calcio. Questo è un acido tetracarbossilico che fu sintetizzato per la prima volta dal chimico austriaco Ferdinand Münz. L’EDTA presenta quattro equilibri di dissociazione come illustrato nella seguente formula:
YH4 => YH3– + H+ => YH22- + H+=> YH3- + H+=> Y4- + H+
Ambienti basici mostraranno l’EDTA sotto forma di Y4-, l’EDTA completamente deprotonato nei suoi 4 gruppi carbossilici. Questi gruppi formano complessi con molti ioni metallici in un rapporto stechiometrico di 1:1.
EDTA
Storicamente gli ambienti basici sono stati utilizzati sia per titolazioni complessometriche che per la standardizzazione dell’EDTA. Questo perché l’EDTA è spesso utilizzato per eseguire titolazioni, in particolare per determinare la presenza di ioni di calcio e magnesio al fine di misurare la durezza dell’acqua.
Nonostante la sua utilità, l’EDTA non è solitamente utilizzato come standard primario. Ciò è dovuto alla sua scarsa solubilità in acqua e alla necessità di essere messo in una stufa a 80°C per alcuni giorni per rimuovere l’acqua di idratazione.
Per ottimizzare i risultati durante la standardizzazione dell’EDTA, è consigliabile utilizzare lo stesso metodo e lo stesso catione che verrà successivamente analizzato. Questo è il motivo per cui il carbonato di calcio è spesso utilizzato per standardizzare l’EDTA quando si sta cercando di determinare il calcio e il magnesio.
In questo contesto, si utilizzano spesso indicatori metallocromici, che sono composti organici in grado di formare complessi stabili con alcuni ioni metallici. Gli indicatori metallocromici devono soddisfare quattro requisiti principali:
- Deve formare complessi con l’analita;
- La sua costante di formazione deve essere minore rispetto a quella tra l’analita e il titolante;
- Deve cambiare colore quando è in forma libera o complessata;
- Deve mostrare selettività.
Inoltre, per garantire una valutazione accurata, la reazione di complessazione tra l’indicatore e l’analita deve essere rapidamente reversibile.
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La standardizzazione dell’EDTA avviene solitamente in presenza di indicatori metallocromici, come il nero eriocromo T, i quali sono influenzati dal pH a causa delle loro proprietà acido-base.
Questo processo inizia con l’aggiunta del nero eriocromo T a un campione d’acqua contenente un tampone basico, come ammoniaca/acido ammonio. Nel momento in cui viene aggiunto l’EDTA, il campione cambierà colore da viola ciclamino a blu scuro, che indica il punto di equivalenza.
Procedimento
Per preparare una soluzione di EDTA a 0.01 M, si pesano circa 3.7 g di EDTA bisodico biidrato C10H14N2Na2O8 · 2 H2O (MM: 372.24 g/mol) e si dissolvono in 1.0 L di acqua riscaldandoli lentamente.
Per preparare una soluzione standard di Ca2+, si pesano approssimativamente 0.4 g di carbonato di calcio precedentemente essiccato a 110 °C e si dissolvono in 100 mL di acqua contenuti in un matraccio tarato da 500 mL. Successivamente, si aggiunge goccia a goccia acido cloridrico 6 M fino a ottenere una soluzione limpida, dopodiché si aggiunge acqua distillata fino a volume.
Standardizzazione di EDTA con carbonato di calcio
Si prelevano 50.0 mL di soluzione di carbonato di calcio, si aggiungono circa 10 mL di soluzione tampone ammoniaca-cloruro di ammonio a pH=10 e alcune gocce di indicatore, e successivamente si procede con la titolazione.
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Se si pesano ad esempio 0.412 g di carbonato di calcio le moli saranno 0.00412
La concentrazione della soluzione standard di carbonato di calcio è 0.00824 M. Le moli di carbonato di calcio in 25.0 mL sono pari a 2.06 · 10-4, che sono uguali alle moli di Ca2+ e di EDTA.
Se sono necessari 19.6 mL di EDTA, la sua concentrazione sarà pari a 0.0105 M.