Titolazioni applicative

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Titolazioni applicative

Molte miscele di uso comune hanno carattere acido.

Noi determineremo l’acidità di quattro di queste a carattere alimentare: il latte, il vino, il limone e l’aceto.

Ognuna di queste miscele è caratterizzata da un acido specifico che spesso prende il nome (tradizionale, non scientifico) proprio dalle prime:

Latte : acido lattico

Aceto : acido acetico

Limone : acido citrico

Vino : acido tartarico

Tutte queste sostanze fanno parte della chimica organica, cioè quella branca della chimica che è nata come inerente agli esseri viventi e che successivamente si è più propriamente caratterizzata come chimica del carbonio.

Infatti questo elemento, grazie alla sua struttura, alle sue quattro valenze, al suo livello di elettronegatività, riesce a dar luogo, per ramificazione, ad un numero enorme di sostanze, costituendo quindi un capitolo a se stante della chimica stessa.

Gli altri atomi più diffusi in questa tipologia di molecole sono l’idrogeno e l’ossigeno, poi l’azoto e lo zolfo.

L’enorme numero di sostanze e la varietà di possibili disposizioni degli atomi, ha come conseguenza che possono esistere svariate sostanze diverse ma con identica formula molecolare (isomeria), pertanto spesso quando si scrivono le formule si evidenziano alcune funzioni caratteristiche che permettono di riconoscere subito una sostanza dai suoi isomeri; chiameremo queste rappresentazioni più estese formule molecolari funzionali.

Alcune funzioni caratteristiche:

funzione alcolica : • OH

funzione aldeidica : • CHO

funzione chetonica : • CO

Funzione carbossilica : • COOH

La funzione carbossilica attribuisce carattere acido alla molecola di cui fa parte perché in questa situazione l’idrogeno assume una polarità positiva che favorisce la liberazione di uno ione H⁺ ( -COOH → -COO^- + H⁺ ).

Infatti tutti gli acidi caratterizzanti che abbiamo già scritto la contengono in una o più unità, e quindi il numero di queste funzioni per molecola ne rappresenta anche la valenza.

Vediamoli più nel dettaglio, considerando che i trattini posti nel mezzo delle formule rappresentano i legami fra gli atomi di carbonio adiacenti e che i PM sono calcolati sulla base dei seguenti pesi atomici (PA) di idrogeno, ossigeno e carbonio, arrotondati alla seconda cifra decimale:

Idrogeno ( H ) : 1,00794 u

Ossigeno ( O ) : 15,99940 u

Carbonio ( C ) : 12,01115 u

Acido acetico (nell’aceto):

Formula molecolare: C₂H₄O₂

Formula molecolare funzionale: CH₃-COOH

Peso Molecolare (PM): 60,05 u (60,05286 u)

Massa Molare (MM): 60,05 g/mol

Valenza: 1

Acido lattico (nel latte):

Formula molecolare: C₃H₆O₃

Formula molecolare funzionale: CH₃-COH-COOH

Peso Molecolare (PM): 90,08 u (90,07929 u)

Massa Molare (MM): 90,08 g/mol

Valenza: 1

Acido tartarico (nel vino):

Formula molecolare: C₄H₆O₆

Formula molecolare funzionale: COOH-CHOH-CHOH-COOH

Peso Molecolare (PM): 150,09 u (150,08864)

Massa Molare (MM): 150,09 g/mol

Valenza: 2

Acido citrico (limone):

Formula molecolare: C₆H₈O₇

Formula molecolare funzionale: COOH-CH₂-COHCOOH-CH₂-COOH

Peso Molecolare (PM): 192,13 u (192,12622 u)

Massa Molare (MM): 192,13 g/mol

Valenza: 3

Grado di acidità

Normalmente in chimica le concentrazioni vengono espresse in Molarità.

Comunemente però questo tipo di linguaggio non è conosciuto, mentre è diffuso il sistema della percentuale, e siccome le miscele in esame sono di uso comune, anche noi adopereremo questo sistema per indicare l’acidità.

Definiremo pertanto grado di acidità la massa in grammi di acido caratteristico contenuto in un volume di 100 mL di miscela.

Calcoli

Occorrerà quindi, una volta determinata la quantità in moli, moltiplicare per la massa molare per trovare la massa (in grammi), applicando la formula già vista precedentemente:

MM = m/n da cui n = m/MM e m = n·MM (che a noi in questo caso interessa).

Ricordiamo che al Punto equivalente si ha che:

n(mol)_(te) = n(mol) _(do)

Pertanto vale:

n(mol) _(do) = M(mol/L) _(te)· V (L)_(te)· val_{(te) :} val_(do)

Allora: m(do) = {M(mol/L) _(te)· V (L)_(te)· val_(te) : val_(do)}_· MM (g/mol)_(do)

A questo punto occorre dividere per il volume del titolando (la nostra miscela) per trovare la massa di acido caratteristico nel volume unitario ( 1 mL), dopodichè moltiplicare per 100 per ottenere la massa in 100 mL come da definizione di grado di acidità:

Grado di acidità = {[(M(mol/L) _(te)· V (L)_(te)· val_(te) : val_(do))_·MM (g/mol)_(do)] :V(L)_(do)} ·100

Facendo le opportune semplificazioni il risultato finale viene espresso come:

% g/mL

Parte tecnica

1) Laviamo, avviniamo e riempiamo una buretta con l’idrossido di sodio precedentemente preparato e titolato, fermando la buretta sull’apposito sostegno.

2) Prepariamo un apposito piccolo recipiente in vetro per la titolazione lavandolo con acqua deionizzata e disponendolo sotto la buretta.

3) Preleviamo con una pipetta tarata, precedentemente lavata e avvinata, 10 mL di miscela e la svuotiamo nel recipiente da titolazione.

Due di queste quattro miscele (latte e vino) sono debolmente acide, per cui, considerando che adoperiamo come titolante una soluzione acquosa di NaOH a titolo intorno a 0,10 M (ogni gruppo di lavoro avrà la sua esattamente determinata), si possono prelevare così come sono, senza preventiva diluizione; invece aceto e limone, essendo consistentemente acide, devono essere preventivamente diluiti 1:10 prelevandone 10 mL con pipetta tarata e portando a 100 mL con acqua deionizzata in palloncino tarato. Naturalmente questa diversità nell’esecuzione dovrà essere considerata nel momento dei calcoli finali, cioè come V_(do) occorrerà inserire 10 mL per latte e vino e 1 mL per limone e aceto.

4) A questo punto si aggiungono 2-3 gocce di Fenolftaleina, incolore in ambiente acido, e si titola fino a viraggio dell’indicatore verso un rosa leggero.

Per ognuna delle miscele in esame si effettueranno 3-5 titolazioni in maniera da avere almeno tre valori omogenei da inserire nella media per il calcolo finale.

Da considerare infine che il vino dovrà essere bianco e al viraggio assumerà una colorazione rosa-grigiastra, il latte sarà rosa opalescente, l’aceto dovrà anch’esso essere bianco, il limone ben filtrato.

Fonte: http://www.itipedia.org/images/0/0d/Titolazioni_applicative.doc

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