Analisi Volumetrica Carbonati

[Elendel]

Salve ragazzi del forum, sono uno studente del di Farmacia e sono qui da voi per chiedere un'informazione che non credo di poter reperire su alcun libro di chimica (fin'ora ho provato ma nulla). Al corso di Analisi dei Farmaci, durante lo studio delle miscele di basi sodiche (o potassiche) incognite, il prof. che teneva la lezione ci ha presentato questo esercizio che vi allego:

"38mL di una soluzione incognita di basi potassiche sono stati diluiti a 250mL. 20mL della soluzione risultante è stato addizionato del metilarancio (da ora MA) e titolati con 8mL di HCl 0,2N. Altri 40mL della stessa soluzione dopo aggiunta di fenolftaleina (da ora FF) sono stati titolati con 8mL dello stesso acido. Calcola la % di sostanza incognita ed eventuale presenza di materiale inerte.
PM OH- = 56.1g/mol; CO3— = 138,2g/mol; HCO3- = 100,1g/mol."

Ora, questo è uno di quegli esercizi con i due volumi in cui si deve determinare se V1 > < o = a V2 e, da lì, determinare cosa c'è dentro (se OH- e CO3-- per V1>V2, CO3— e HCO3- per V1<V2 oppure CO3— e basta per V1=V2). Sappiamo, per svolgimento dell'esercizio, che V1=V2 però, prima di poterci spiegare come dovesse essere trattato l'esercizio al momento dell'ottenimento delle % di sostanze, la lezione finisce ed il prof. decide che vuole passare oltre e non torna più sull'argomento. Contattato per avere conferme in merito al procedimento ci dice che, una volta scoperte le moli non dobbiamo più prendere in esame il campione di 38mL perchè, sebbene sia vero che la diluizione altera la concentrazione ma non il numero di moli (a differenza del prelievo che fa l'esatto contrario), in questo caso i 38mL sono stati diluiti così tanto (venendo portati a 250mL di volume) che non si può più considerare la specie come un campione originale valido ma come un artefatto creato ad hoc per l'esempio in classe. Tuttavia questo sarà argomento d'esame ed io non ho ancora capito se, alla fine, una volta trovate le moli di HCl grazie alle quali dovrò reperire quelle di carbonato, dovrò seguire questa relazione:

1,6mmol (le moli di HCl) : 40mL = x : 250mL

oppure

1,6mmol : 40mL = x : 38mL.

L'aula si è scissa a metà come Guelfi e Ghibellini e nessuno ne è venuto a capo. Voi potreste aiutarmi a fare chiarezza sulla questione? Grazie mille. 🙂

PS
Spero di aver postato nella sezione di domande corretta avendo scelto quella di teoria (poichè il dubbio sullo svolgimento dell'esercizio è prettamente teorico in quanto il metodo di svolgimento di questa categoria di esercizi mi è chiara) però se dovessi aver sbagliato fatemelo sapere e provvederò ad inserirlo in quella corretta.

Ancora grazie mille e buon proseguimento a tutti.

[LuiCap]

Per poter confrontare i volumi di HCl 0,2 N utilizzati con Fenolftaleina e con Metilarancio occorre prima di tutto unificare i due volumi di soluzione campione che sono stati utilizzati per le due titolazioni:
Metilarancio: per 40 mL di soluzione campione si utilizzano 8 mL · 2 = 16 mL di HCl 0,2 N
Fenolftaleina: per 40 mL di soluzione campione si utilizzano 8 mL di HCl 0,2 N
Perciò: V(M) = 2·V(FF), quindi il campione è formato solo da CO3(2-), e precisamente da K2CO3 visto il PM pari a 138,2 g/mol che ti viene fornito.

Al viraggio della fenolftaleina avviene questa reazione:
K2CO3 + HCl KHCO3 + KCl
n K2CO3 = n HCl = 0,2 mol/L · 0,008 L = 1,6·10^-3 mol K2CO3 in 40 mL
1,6·10^-3 mol · 250 mL/40 mL = 0,010 mol K2CO3 in 250 mL di soluzione e in 38 mL di soluzione incognita di basi potassiche
m K2CO3 = 0,010 mol · 138,2 g/mol = 1,382 g K2CO3
% p/v = 1,382 g / 38 mL slz · 100 mL slz = 3,64%

Al viraggio del metilarancio avviene questa reazione:
K2CO3 + 2 HCl H2CO3 + 2 KCl
n HCl = 0,2 mol/L · 0,016 L = 3,2·10^-3 mol
n K2CO3 = 3,2·10^-3 mol HCl / 2 = 1,6·10^-3 mol K2CO3 in 40 mL
1,6·10^-3 mol · 250 mL/40 mL = 0,010 mol K2CO3 in 250 mL di soluzione e in 38 mL di soluzione incognita di basi potassiche
m K2CO3 = 0,010 mol · 138,2 g/mol = 1,382 g K2CO3
% p/v = 1,382 g / 38 mL slz · 100 mL slz = 3,64%

[Elendel]

Salve e grazie mille per la splendida quanto comprensibilissima risposta.

Ho solo un dubbio che mi è sorto mentre ti rispondevo e riguarda questo passaggio:

1,6·10^-3 mol · 250 mL/40 mL = 0,010 mol K2CO3 in 250 mL di soluzione e in 38 mL di soluzione incognita di basi potassiche

Hai usato il volume di 250mL nel calcolo perchè 250mL era la nostra soluzione post diluizione. Ma, siccome nei 250mL sono inclusi anche i nostri 38mL di materiale d'origine, perchè non abbiamo usato quelli direttamente nel calcolo delle moli del nostro campione?

[LuiCap]

La quantità di sostanza in moli di K2CO3 presente in 38 mL è la stessa che c'è in 250 mL perché non si fa altro che aggiungere acqua.
Quello che cambia è la molarità, ovvero le moli rapportate a 1 L di soluzione.
La molarità del K2CO3 dei 40 mL analizzati è la stessa dei 250 mL:
M K2CO3 = 1,6·10^-3 mol / 0,040 L = 0,040 mol/L
La molarità del K2CO3 dei 38 mL di soluzione incognita è invece diversa da quella dei 250 mL:
M1 · V1 = M2 · V2
M1 · 0,038 L = 0,040 mol/L · 0,250 L
M1 = 0,263 mol K2CO3/L
Perciò:
n K2CO3 = 0,263 mol/L · 0,038 L = 0,010 K2CO3 in 38 mL di soluzione incognita di basi potassiche

[LuiCap]

         

   

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Hai usato il volume di 250mL nel calcolo perchè 250mL era la nostra soluzione post diluizione. Ma, siccome nei 250mL sono inclusi anche i nostri 38mL di materiale d'origine, perchè non abbiamo usato quelli direttamente nel calcolo delle moli del nostro campione?

Puoi usare direttamente il volume di 38 mL per calcolare la molarità della soluzione incognita, ma non per calcolare le moli.

M K2CO3 = 0,010 mol / 0,038 L = 0,263 mol/L

[Elendel]

Grazie infinite, qualsiasi dubbio potessi avere è stato definitivamente fugato. Un lavoro magistrale, veramente non so come ringraziarti. A presto e buona continuazione.