La teoria sulle titolazioni acido-base è semplice e si basa sull’uguaglianza moli di acido = moli di base ma vengono proposti esercizi di difficile soluzione
Esercizi
1) Un campione di 50.00 mL di una bibita al limone richiede 17.62 mL di una soluzione di NaOH 0.04166 M per raggiunger il viraggio della fenolftaleina. Esprimere l’acidità del campione in termini di grammi di acido citrico C6H8O7 ( Peso molecolare = 192.13 g/mol) per 100 mL sapendo che pKa1 = 3.13,pKa2 = 4.76 e pKa3 = 6.40
Poiché sono state fornite tre costanti di equilibrio si desume che l’acido citrico è un acido triprotico.
Dobbiamo innanzi tutto stabilire quale punto equivalente è stato raggiunto: il punto finale della fenolftaleina è basico e occorre a un valore di pH intorno a 8.3 che pertanto può essere raggiunto solo se la titolazione procede verso il terzo punto equivalente.
Le moli di NaOH sono pari a 0.01762 L ∙ 0.04166 M = 0.0007340
Indicando con H3Cit l’acido citrico al terzo punto equivalente si sono succedute le tre razioni:
H3Cit + OH– → H2Cit– + H2O
H2Cit– + OH– → HCit2- + H2O
HCit2- + OH– → Cit3- + H2O
La reazione complessiva è quindi:
H3Cit + 3 OH– → Cit3- + 3 H2O
Il rapporto tra l’acido citrico e NaOH al terzo punto equivalente è quindi di 1:3
Le moli di acido citrico sono pertanto pari a 0.0007340/3 = 0.0002447
La massa di acido citrico contenuta in 50.00 mL è pertanto 0.0002447 mol ∙ 192.13 g/mol = 0.04701 g
La massa di acido citrico in 100 mL è quindi 0.04701 ∙ 2 =0.09402
Acidità della soluzione espressa in termini di acido citrico = 0.09402 g/ 100 mL
2) La purezza di un prodotto farmaceutico contenente solfonilammide C6H4N2O2S ( Peso molecolare = 168.18 g/mol) è determinata ossidando lo zolfo a SO2; il biossido di zolfo è fatto reagire con H2O2 per dare H2SO4. L’acido è titolato con NaOH fino al raggiungimento del secondo punto equivalente. Calcolare la purezza del prodotto se 0.5136 g di prodotto sono stati titolati da 48.13 mL di NaOH 0.1251 M.
Le moli di NaOH sono pari a 0.04813 L ∙ 0.1251 M = 0.006021
La reazione complessiva che rappresenta il raggiungimento del secondo punto equivalente è:
H2SO4 + 2 OH– = SO42- + 2 H2O
Pertanto il rapporto tra H2SO4 e NaOH è di 1:2
Moli di H2SO4 = 0.006021/2=0.003011
Poiché la solfonilammide contiene un solo atomo di zolfo le moli di solfonilammide sono 0.003011
La massa di solfonilammide è quindi 0.003011 mol ∙ 168.18 g/mol = 0.5063 g
Nel composto è quindi presente il 0.5063 ∙ 100/ 0.5136 = 98.58 % di solfonilammide
3) La quantità di proteine presenti in un campione di formaggio è determinata con il metodo Kjeldahl. Il campione ha massa 0.9814 g e, dopo averlo opportunamente trattato, l’ammoniaca ottenuta è messa in una beuta contenente 50.00 mL di HCl 0.1047 M. L’eccesso di HCl è retrotitolato con 22.84 mL di NaOH 0.1183 M. Determinare il % massa /massa della proteina sapendo che in tale formaggio vi sono 6.380 g di proteine per ogni grammo di azoto.
Le moli di HCl sono pari a 0.05000 L ∙ 0.1047 M= 0.005235
Le moli di NaOH che hanno titolato l’eccesso di HCl sono 0.02284 L ∙ 0.1183 M = 0.002702
Quelle di HCl che hanno reagito con l’ammoniaca sono quindi: 0.005235 – 0.002702 = 0.002533
Le moli di azoto presenti sono quindi 0.002533 corrispondenti a 0.002533 mol ∙ 14.0067 g/mol = 0.03548 g
Poiché vi sono 6.380 g di proteine per ogni grammo di azoto la massa di proteine presenti sono pari a 0.03548 ∙ 6.38/1 = 0.2264 g
La percentuale di proteine presenti in tale formaggio è dunque:
% m/m = 0.2264 ∙ 100/ 0.9814 = 23.07