Laboratorio di Chimica

Docente: prof. Giovanna Iucci iucci@uniroma3.it

Esercitazioni di Laboratorio (CISDiC)

Frequenza obbligatoria: prenotarsi!Sulle esperienze: relazione richiesto: camice

1) Titolazione H2C2O4/NaOH2) Titolazioni potenziometriche: pHmetro

Dispense delle esercitazioni di laboratorioFotocopie lucidi lezionihttp://webusers.fis.uniroma3.it/iucci/Giovi.htm

Sicurezza

Nel laboratorio:-Porte che aprono verso l’esterno (antipanico)-Uscite di sicurezza-Zone pericolose segnalate-Estintori-Doccia di emergenza-Cassetta pronto soccorso-Cappe aspiranti-Sistema di aerazione

Il laboratorio chimico è un luogo potenzialmente pericoloso.

Incidenti più gravi: incendi, esplosioniInfortuni comuni: ustioni, tagli, danni da sostanze pericolose

Norme elementariIndossare camice e scarpe chiuseSe necessario proteggere gli occhi (occhiali)Usare guanti per sostanze corrosive, nocive o irritantiOperare sotto cappa per gas, vapori, fumi irritanti o pericolosiTenere i banchi puliti e ordinatiNon mangiare o bere nel laboratorio e non bere dai recipienti di uso Non fumareNon fare esperienze non autorizzateNon operare mai da soli in laboratorioAttenzione alle sostanze infiammabili,esplosive, tossiche o corrosive Evitare ustioni da piastra o da vetreriaNon versare nei lavandini reagenti e solventi ma usare gli appositi contenitoriLavarsi le mani a fine turno

Potenziali fonti di rischio in laboratorio

Vetreria (tagli, ustioni, esplosioni)-Maneggiare la vetreria delicatamente- Se necessario proteggersi le mani-Non fare il vuoto in apparecchi di vetro incrinati-Non compiere prelievi di liquidi o pipette aspirando con la bocca- Manipolare la vetreria riscaldata con pinze o guanti

-Calore: Piastre e mantelli riscaldanti; stufe (ustioni)Attenzione alle fonti di calore ed in particolare alle fiamme libere

-ElettricitàNon toccare apparecchi elettrici con le mani bagnate

-Sostanze ChimicheVolatili e non volatili

Interagiscono con il sangue il sistema nervoso o altri sistemi vitali

Particolarmente pericolose le sostanze gassose:Cl2, HCN, CO, HF, H2S, SO2, etc..

Lavorare sotto cappaPer le più rischiose: Maschere

In caso di incidente: Uscire all’aria aperta Respirazione artificialeSomministrare O2 Medico

Rischi per la salute

Interagiscono con i tessuti organici per:- Contatto cutaneo- Ingestione- Inalazione

- Acidi: HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, HF etc….- Basi: NaOH, KOH, CaO etc….• Anidride acetica, H2O2,, Br2 etc….

Cosa fare: proteggere le mani (guanti) e gli occhi (occhiali)Se volatili: lavorare sotto cappa

In caso di incidente: lavaggio energico con acqua e sostanze neutralizzanti

Sostanze che a T elevata a contatto con O2tendono a bruciare con sviluppo di fiamme

Gas: H2, CH4, C2H2 etc…

Solventi volatili: MeOH, EtOH, Acetone, esano, etere etilico, etere di petrolio, etc..

O Comburente: a contatto con sostanze infiammabiliprovoca una forte reazione esotermica

Maneggiare in piccole quantitàTenere lontano da fiamme e scintille

Se ustionati usare la pomata a.u.

Sostanze che danno luogo a reazioni estremamenteveloci, accompagnate daemissione di energia e sviluppo di gas:Cloriti, clorati, perclorati, perossidi organici, idrazina, acetiluri, nitrati organici e inorganici etc.

Evitare riscaldamenti, compressioni, urti sfregamenti

Sui prodotti pericolosi debbono essere sempre riportate le frasi di rischio, R ed i consigli di prudenza, S.

R 1 Esplosivo allo stato secco R2 Rischio di esplosione per urto, sfregamento, fuoco o altre sorgenti di ignizione.…………….

S1 Conservare sotto chiave S2 Conservare fuori della portata dei bambini. S3 Conservare in luogo fresco.……………….

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TITOLAZIONI

neqA= neqB

NAVA= NBVB

Determinazione della concentrazione di una soluzione a titolo incognito

mediante reazione con una soluzione a titolo noto.

A + B → prodotti

-Nella buretta: soluzione da titolare (B)-Nel becher: volume noto (VA) di soluz. A titolo noto (NA)(o viceversa)Si aggiunge sol. B a sol. A fino al punto di equivalenzaSi misura VB all’equivalenza

Reazione: deve essere quantitativa, veloce, a stechiometria definita

Determinazione punto di equivalenza:- Mediante indicatori;Strumentalmente, (misure potenziometriche).

TITOLAZIONI ACIDO-BASE

HCl

NaOH

ACIDO FORTE - BASE FORTE

HCl 0,100 NNaOH~0,1 N

HCl + NaOH→ NaCl + H2O

neqA= neqB

NAVA= NBVBVB= 0[H3O+]=0,1 M

pH=- log [H3O+]=1

CH3COOH

NaOHCH3COOH 0,10 N = cKa=1,8x10-5

NaOH ~0,1 N

VB=0CH3COOH +H2O�CH3COO-+H3O+

c-x ~ c x x

____________ _______________________________

[H3O+]=x = √Kaxc = √ 1,8x10-5x0,1= 1,34x10-3M

pH=-log[H3O+]=2,9

[CH3COO-][H+] [CH3COOH]Ka = =

x2

c

CH3COOH +NaOH→ CH3COONa + H2O

ACIDO DEBOLE - BASE FORTE

CH3COOH +NaOH→ CH3COONa + H2O

[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH]Ka = =

cS[H3O+]

cA

CH3COOH +OH- → CH3COO- + H2O

[CH3COOH] =cA

[CH3COO-] =cS

pH= -log = pKa + logKacS cA

cScA

cA=cS pH=pKa

50% di titolante aggiuntoSoluzione tampone

[H3O+] = Ka

cS

cA

CH3COOH +NaOH→ CH3COONa + H2OCH3COOH +OH- → CH3COO- + H2O

CH3COO- + H2O � CH3COOH +OH-

[CH3COOH][OH-] [CH3COO-]K i =

KwKa

K i = = = 5,5x10-1110-14

1,8x10-5

Punto di equivalenza

Es titolazioneH3PO4/NaOH

H3PO4+ OH-→H2PO4

- + H2O

H2PO4- + OH- →

HPO42- + H2O

HPO42- + OH- →

PO43-+ H2O

ACIDI POLIPROTICI

Punto finale di una titolazione:a) Metodi strumentalib) Indicatori

HInd + H2O � Ind- + H3O+

coloreA colore B KInd=[Ind-][H3O

+] [HInd]

[H3O+]=K Ind

[HInd] [Ind-]

Viraggio: [HInd] = [Ind-] pH=pKInd � [H3O+]=K ind

pH=pKInd+log[Ind-][HInd]

Col. A [HInd] >> [Ind-] pH<pKInd � [H3O+]>K ind

Col. B [HInd] << [Ind-] pH>pKInd � [H3O+]<K ind

[HInd] =10[Ind-] pH=pKInd-1 colore A[Ind-] =10[HInd] pH=pKInd+1 colore BpH = pKInd ± 1 intervallo di viraggio

Indicatori acido-base

Indicatore pKInd Intervallo col. A col. B metilarancio 3,7 3,1 – 4,4 rosso giallorosso metile 5,1 4,4 – 6,2 rosso gialloblu bromotimolo 7,0 6,2 – 7,6 giallo blurosso fenolo 7,9 6,4 – 8,0 giallo rossofenolftaleina 9,4 8,0 – 10,0 incolore viola

Acido forte-base forte Acido debole-base forte

fenolftaleina

blu bromot.

rosso metile

Esperienza 1 – Titolazione H2C2O4/NaOHH2C2O4

.2H2O sostanza madre→ 250 ml soluzione a titolo noto 0,15 NNaOH assorbe H2O, CO2

NaOH + CO2→NaHCO3

→1,0 l soluzione a titolo approssimato 0,10 N

C

C

OH

OH

O

O

Ka1=5,2.10-2

Ka2=5,2.10-5

H2C2O4

NaOH

NaOH→ Peq = PM gNaOH=NBVBPeqNaOH

H2C2O4 → Peq = PM/2 gH2C2O4=NaVBPeqH2C2O4

H2C2O4 + H2O � HC2O4- + H3O

+

HC2O4- + H2O � C2O4

2- + H3O+

Ka1=[HC2O4

-][H3O+]

[H2C2O4]

Ka2=[C2O4

2-][H3O+]

[HC2O4-]

1) H2C2O4 + OH- → HC2O4- + H2O

2) HC2O4- + OH- → C2O4

2- + H2O_________________________________________________________________

H2C2O4 + 2OH- →C2O42- + 2H2O

H2C2O4 + 2NaOH→Na2C2O4+2H2O

C2O42- + H2O � HC2O4

- + OH-

KwKa2

K i = = = 1,9x10-1110-14

5,2x10-5

[HC2O4-][OH-] x2

[C2O42-] cS

K i = =

___________

[OH-] = √K i.cS

all’equivalenza pH≅9�indicatore fenolftaleina pKa= 9,4 Viraggio 8,2-10

PotenziometriaMisura f.e.m. di una pila Epila = Emis-Eref

Elettrodo di misuraElettrodo di riferimento

Elettrodi di II specie

AgCl(s)� Ag+(aq) + Cl-(aq)

KPS=[Ag+][Cl -] � [Ag+]= KPS/[Cl-]

Ag+ + e- → Ag°AgCl + e- → Ag° + Cl-

EAg+/Ag= E°Ag+/Ag+ 0,059log [Ag+] =

E°Ag+/Ag+ 0,059log(KPS/[Cl-]=

E°Ag+/Ag+ 0,059log KPS -0,059 log [Cl-] =

EAgCl/Ag= E°AgCl/Ag- 0,059log [Cl-]

Ag

AgCl KCl

AgAgClKCl

Elettrodi a membrana → scambio ionicoElettrodo a vetro → H+

Na2O 22%CaO 6%SiO2 72%72%

Vetro

H+

Sol. pH1

C+

Sol. pH2

C+ H+

d.d.p.

H+ internoH+

esterno

Vetro: tetraedri SiO4

Potenziale: di membranadell’elettrodo di riferimento internodi asimmetria

SiO

C+

est

int

]H[

]H[logcV +

+=

Ag(s)AgCl(s)Cl-(aq) H+(aq) est. H+

(aq) int Cl-(aq)AgCl(s)Ag(s)

Membrana di vetro

Elettrodo di riferimento Elettrodo di riferimento interno

Elettrodo a vetro

H+ esterno(analita) H+ interno

costanteE= E*+(cT)pH

pHmetro

elettrodo diriferimento

elettrodoa vetro

al pHmetro

soluzione apH incognito

filo di Ag

filo di Ag

sottile mem-brana di vetro

sottile membrana di vetro

vetro apareti spesse

HCl 0,1M saturato con AgCl

Titolazioni potenziometriche esp. 2

elettrodo di riferimento

elettrodo di misura

al potenzio-metro

NaOH

CH3COOH

∆V∆pH ∆pH∆V

pHVNaOH

Metodo delle derivata prima