Come calcolare l'errore di titolazione
Introduzione
La titolazione, in chimica, è un processo mediante il quale è possibile ricavare la concentrazione non nota di una soluzione facendola reagire con un acido o una base a concentrazione già nota. Il processo di titolazione viene anche chiamata analisi volumetrica o volumetria. Anche in chimica, però, dobbiamo tenere in considerazione un margine di errore che potrebbe verificarsi nel calcolare questa concentrazione incognita: in questa guida vedremo come calcolare l'errore di titolazione per titolare una soluzione a concentrazione incognita nel modo più accurato possibile.
Occorrente
- Buretta
- Soluzione a concentrazione nota
- Soluzione a concentrazione non nota
- Indicatore di viraggio
La titolazione
La titolazione, chiamata anche titolazione acido-base, ci permette di determinare la concentrazione ignota di un acido o di una base mediante una neutralizzazione con un acido o una base a concentrazione nota: la neutralizzazione porta alla formazione di un sale più acqua. Possiamo titolare acidi o basi, sia deboli che forti. In un contenitore, generalmente una beuta viene versato un volume esatto della soluzione a concentrazione incognita, poi viene aggiunta goccia a goccia (mediante una buretta) la soluzione a titolo noto. Il monitoraggio dell'andamento della titolazione può avvenire tramite costanti misurazioni del pH della soluzione o, meglio ancora, con un indicatore con un pH di viraggio nella regione del punto di equivalenza: al cambiamento di colore dell'indicatore, segno dell'arrivo della miscela al pH desiderato, possiamo sospendere il processo (e riportare, eventualmente, il tutto su un grafico ritraente la curva relativa alla nostra titolazione). La neutralizzazione avviene quando il pH è di 7 (ovvero quello dell'acqua), raggiungendo il cosiddetto punto stechiometrico.
Commettere un errore durante la titolazione, però, non è impossibile, pur utilizzando strumenti di precisione: anche una singola goccia può eventualmente risultare di troppo. L'errore può essere di varia natura, come in ogni ricerca scientifica: casuale, sistematico, umano. Per questo motivo, quindi, è stato creato un metodo matematico mediante il quale possiamo calcolare l'errore commesso, a prescindere dalla sua natura, durante l'aggiunta della nostra soluzione a concentrazione nota in quella da titolare.
L'errore di titolazione "E"
Con la titolazione miriamo ad avvicinarci il più possibile ad un valore detto "punto di equivalenza" (o punto stechiometrico), ovvero il punto in cui quantità equivalenti di un acido e di una base sono mescolate tra loro (e si neutralizzano a vicenda). In caso contrario si avrà un errore di titolazione, il quale è pari a E = (Vpf - Vpe) / Vpe.
Ricordiamo che con E indichiamo l'errore di titolazione (che stiamo cercando), con Vpf la quantità di titolante (il reagente noto) aggiunta al punto finale e con Vpe il volume di equivalenza. La formula, spiegata, indica l'errore di titolazione come la differenza tra il volume di titolante aggiunto al punto finale Vpf meno il volume necessario al punto equivalente Vpe, il tutto diviso ancora per Vpe.
Il grado di avanzamento della titolazione "f"
Se, invece, mettiamo a rapporto gli equivalenti di titolante e gli equivalenti necessari alla neutralizzazione, otterremo il grado di avanzamento della titolazione, indicato con f = VBCB / VACA. Prima del punto equivalente, f assume un valore compreso tra 0 e 1. Al punto di equivalenza, f varrà 1, mentre inizierà ad assumere valori sempre più grandi di 1 più sposta oltre il punto di equivalenza. Il grado di avanzamento della titolazione è talvolta indicato con la lettera greca "?" (csi) e indica generalmente il procedere di una reazione chimica, concetto utilissimo in termodinamica e cinetica chimica.
La relazione tra l'errore di titolazione "E" e il grado di avanzamento della titolazione "f"
Possiamo, ancora, individuare un'utilissima relazione tra E ed f. L'errore di titolazione "E" precedentemente mostrato, infatti, è anche definito come il grado di avanzamento della titolazione "f" - 1. Utilizzando una formula, matematica, quindi, E = f - 1. Se il punto finale della titolazione trovato si trova dopo il punto equivalente, l'errore è positivo (eccesso); se il punto finale della titolazione trovato si trova prima del punto equivalente l'errore è da considerarsi negativo (difetto).
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