Problemi Chimica Analitica

[leonidaspartano]

Buonasera a tutti,
propongo la risoluzione di tre problemi di Chimica Analitica 2. 

Problema 1
Un elettrodo ionoselettivo al calcio immerso in una serie di soluzioni standard a I = 2.0M, fornisce le seguenti letture di potenziale:
[Ca++], M       E, mV 
3.16 *10-5        -75.0
3.16 *10-4        -45.0 
3.16 *10-3        -20.0 
3.16 *10-2       +10.0 
3.16 *10-1       +40.0

Calcolare la concentrazione dello ione in una soluzione incognita in cui l'ISE ha dato lettura di - 5.0 mV

Risoluzione 1
Trattandosi di potenziometria , il grafico è E=f(log[C]) quindi mi ricavo subito i log[C]

-4.5; 3.5; 2.5; 1.5; 0.5

L'equazione della retta y=mx + q

Xmedio=-2.5
Ymedio=-18

(Xi-Xmedio)= -2; -1; 0; 1; 2;
(Xi-Xmedio)^2= 4; 1; 0; 1; 4;
Somma (Xi-Xmedio)^2=10

(Y1-Ymedio)= -57; -27; -2; 28; 58;

m=Sommatoria[(Xi-Xmedio)*(Yi-Ymedio)] / (Xi-Xmedio)^2 = 28.5

q= Ymedio- mXmedio = -18 -(28.5*-2.5) = 53.25

l'equazione risulta essere y=28.5x + 53.25
riportandola al nostro caso specifico diventa
E=mlog[Ca2+] + q
-5.00=28.5log[Ca2+] + 53.25
log[Ca2+]=-2.04
[Ca2+]= 0.009 mol/l


Problema 2
Un ISE-F è stato impiegato per monitorare la concentrazione dell'anione F- nell'acqua potabile. Ogni giorno vengono analizzate tre soluzioni standard e 6 campioni. I dati in tabella:
Soluzione, M       E, mV
1.0 *10^-4          40.0
5.0 *10^-5          60.0
1.0 *10^-6         100.0
campione1            55.0
campione2            60.0
campione3            70.0
campione4            65.0

Quale tipo di relazione algebrica sussiste tra il potenziale e [F-]? Disegnare il grafico e trovare la migliore retta che interpola i punti. Quindi trovare il tenore medio di fluoro nei campioni incogniti e l'errore relativo.

Risoluzione 2
Trattandosi di potenziometria , il grafico è E=f(log[C]) quindi mi ricavo subito i log[C]


-4; -4.3; -5;

Xmedio=-4.43
Ymedio=66.67

(Xi-Xmedio)= 0.3; 0; -0.7;
(Xi-Xmedio)^2= 0.09; 0; 0.49;
Somma (Xi-Xmedio)^2=0.58

(Yi-Ymedio)= -26.67; -6.67; 33.33;

m=Sommatoria[(Xi-Xmedio)*(Yi-Ymedio)] / (Xi-Xmedio)^2 = -54.021

q= Ymedio- mXmedio = 66.67-(-54.021*-4.43)= -172.64

l'equazione risulta essere y=-54.021x - 172.64

Avendo trovato l'equazione della retta trovo subito la relazione algebrica tra potenziale e [F-]
E=mlog[F-] + q


Mi ricavo le concentrazioni dei 4 campioni dalla relazione precedente

log[F-] campione 1= -4.21 - 0.0616*10^-3 mol/l
          campione 2= -4.31 - 0.0490*10^-3 mol/l
          campione 3= -4.49 - 0.0324*10^-3 mol/l
          campione 4= -4.40 - 0.0398*10^-3 mol/l

Disegno un sistema di riferimento y(E) x(log[F-], segno i punti dei tre standard e con l'interpolazione traccio la retta migliore. Segno i punti dei 4 campioni e per ciascuno trovo l'errore attraverso lo scostamento dalla retta del punto del campione preso in considerazione. Il tenore medio lo ricavo prendendo il punto medio della retta di calibrazione e tracciando i due assi che mi consentono di ricavare la coppia di valori E; log[F-]

Problema 3
Per la determinazione del Piombo presente in un campione acidificato serve una soluzione alcalina A1, un'estrazione con una soluzione di ditizone in cloroformio A2, ed uno standard del metallo A3.
Preparare:
---Un tampone a pH=12, A1
---100.0 ml di una soluzione di ditizone A2 (256.3 g/mol) per la determinazione spettrofotometrica (e=68000 cm^-1*M^-1) tale da            contenere le 0.5<ABS 510> 2.0 unità
---Trovare la concentrazione del campione incognito (ABS=0.33) noti i dati di calibrazione ed un ABS del bianco di 0.15 unità

C, ug/l = 0.5; 2.0; 3.0; 5.0; 7.5; 10.0;            bianco 0.00
ABS = 0.25; 0.55; 0.75; 1.15; 1.50; 1.70;       bianco 0.15

Risoluzione 3
Punto1
pH=pKa+log(Cb/Ca)
12=12.44+log(Cb/Ca)
Cb/Ca=10^-0.44=0.36
Cb=0.36Ca

HPO4-- + OH- = PO4--- + H2O
Ca°           x         -            -
-x            -x         x            -
Ca°-x        0         x            -

Cb=x
Cb=0.36Ca
x=0.36(Ca°-x)
x=0.36Ca° - 0.36x
Ca°=3.78x

ipotizzando NaOH 0.1M

Ca°= 0.378mol
g(Na2HPO4)=0.378mol*141.96g/mol=53.661g
53.661g in 1l oppure 5.3661g in 100ml

Punto2
A=e*b*C


Sclego una assorbanza di 0.85

0.85=68000(cm*M)^-1 * 1cm * C
C=12.5*10^-6mol/l

g(ditizone)/l=12.5mol/l*256.3g/mol=3.204*10^-3

Mi trovo i grammi di ditizone da pesare per preparare una soluzione diluita che presenti tale concentrazione

Cmadre * Vmadre da prelevare = Cdiluita * V diluita
Cmadre=(Cdiluita*Vdiluita)/Vmadre da prelevare= (3.204*10^-6 g/l * 0.100l)/100ul
Cmadre=3.204 g/l

g(ditizone)=C*V=3.204g/l * 0.100l= 0.3204g ovvero 320.4mg da pesare

Punto3
Xmedio=4
Ymedio=0.86

(Xi-Xmedio)=-4; -3.5; -2; -1; 1; 3.5; 6; 
(Xi-Xmedio)^2=16; 12.25; 4; 1; 1; 12.25; 36;
Somma(Xi-Xmedio)^2=82.5

(Yi-Ymedio)= -0.71; -0.61; -0.31; -0.11; 0.29; 0.64; 0.84;

m=Sommatoria[(Xi-Xmedio)*(Yi-Ymedio)] / (Xi-Xmedio)^2 =0.161

q= Ymedio- mXmedio = 0.86 -(0.161*4) = 0.216

L'equazione della risulta essere y=0.161x + 0.216
sostituendo a y il valore del campione incognito ottengo

0.33 = 0.161x + 0.216
x=(0.33-0.216)/0.161= 0.708 ug/l

Grazie a chi spenderà del tempo per questo post.

[LuiCap]

Problema 1
OK

Problema 2
A me vengono dei risultati diversi:

  Metodo dei minimi quadrati Floruri.xls (Dimensione: 29 KB / Download: 157)

[LuiCap]

Problema 3
Non capisco fino in fondo i calcoli per la preparazione del tampone fosfato a pH 12.
Che volume di soluzione di NaOH 0,1 M addizioni alla soluzione di Na2HPO4???

Per la retta di taratura a me vengono dei risultati leggermente diversi.
Io faccio i calcoli con Excel, ma tu usi le funzioni statistiche della calcolatrice per i calcoli???

  Metodo dei minimi quadrati Piombo.xls (Dimensione: 29.5 KB / Download: 56)

[leonidaspartano]

Buonasera cara prof,  ,


Problema n1
non c'è bisogno di aggiungere nulla perchè mi ha dato l'ok

Problema n2
ho riportato un esponenziale erroneamente e di conseguenza ho corretto sul suo foglio di calcolo e mi trovo più o meno. Il più o meno è dovuto al fatto che mentre excel considera tutte le cifre io taglio e mi porto l'approssimazione che si somma poi passaggio dopo passaggio. Facendo i compiti in classe purtroppo non uso excel per questo più che la perfezione del calcolo mi interessava la correttezza del processo

Problema n3
Il discorso della retta è sempre lo stesso, a lei è mooooooolto più precisa però spero che il procedimento sia corretto. 
Il volume nella preparazione del tampone lo considero come 1l di NaOH 0.1M

[LuiCap]

Se tu imparassi ad usare la calcolatrice in modalità statistica eviteresti tutte le approssimazioni e i risultati ti verrebbero come quelli di Excel.