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Le titolazioni possono essere classificate in vari modi: in base alla loro reazione chimica (ad es. titolazione acido-base o titolazione redox), al metodo di indicazione (ad es. titolazione potenziometrica o titolazione fotometrica) e, ultimo ma non meno importante, in base al loro principio di titolazione (titolazione diretta o titolazione indiretta). In questo articolo voglio approfondire un principio di titolazione specifico – la titolazione inversa – che viene anche chiamata «titolazione residua». Ulteriori informazioni su quando viene utilizzata e su come calcolare i risultati quando si utilizza il principio della titolazione inversa.
Che cos'è una titolazione inversa?
A differenza delle titolazioni dirette, in cui l'analita A reagisce direttamente con il titolante T, le titolazioni inverse sono una sottocategoria delle titolazioni indirette. Le titolazioni indirette vengono utilizzate quando, ad esempio, non è disponibile un sensore adatto o la reazione è troppo lenta per una pratica titolazione diretta.
Durante una titolazione inversa, un volume esatto di reagente B viene aggiunto all'analita A. Il reagente B è solitamente di per sé un titolante comune. La quantità di reagente B è scelto in modo tale che un eccesso rimanga dopo la sua interazione con l'analita A. Questo eccesso viene quindi titolato con titolante T. La quantità dell'analita A quindi può essere determinata dalla differenza tra la quantità aggiunta di reagente B e il e l'eccesso residuo del reagente B.
Come per qualsiasi titolazione, entrambe le reazioni coinvolte devono essere quantitative e devono essere noti i fattori stechiometrici coinvolti per entrambe le reazioni.
Quando vengono utilizzate le titolazioni inverse?
Le titolazioni inverse vengono utilizzate principalmente nei seguenti casi:
- se l'analita è volatile (es. NH3) o un sale insolubile (es. Li2CO3)
- se la reazione tra analita A e titolante T è troppo lenta per una pratica titolazione diretta
- se sono coinvolte reazioni acido debole – base debole
- quando non è disponibile un metodo di indicazione adatto per una titolazione diretta
Esempi tipici sono le titolazioni complessometriche, ad esempio alluminio con EDTA. Questa titolazione diretta è possibile solo a temperature elevate. Tuttavia, l'aggiunta di EDTA in eccesso all'alluminio e la retrotitolazione dell'EDTA residuo con solfato di rame consente una titolazione a temperatura ambiente. Questo non vale solo per l'alluminio, ma anche per altri metalli.
Scopri quali metalli possono essere titolati direttamente e per quali una retrotitolazione è più fattibile nella nostra monografia sulla titolazione complessometrica.
Monografia: Titolazioni complessometriche (chelatometriche).
Altri esempi includono il valore di saponificazione e valore di iodio per grassi e oli commestibili. Per il valore di saponificazione, al grasso o all'olio viene aggiunto KOH etanolico in eccesso. Dopo un determinato tempo di riflusso per saponificare l'olio o grasso, l'eccesso residuo viene retrotitolato con acido cloridrico. Il processo è simile per il valore di iodio, dove l'eccesso rimanente di cloruro di iodio (soluzione Wijs) viene retrotitolato con tiosolfato di sodio.
Per ulteriori informazioni sull'analisi di grassi e oli commestibili, dai un'occhiata al nostro Application Bulletin gratuito corrispondente.
Come viene eseguita una titolazione inversa?
Una retrotitolazione viene eseguita secondo il seguente principio generale:
- Aggiungere il reagente B in eccesso all'analita A.
- Consenti reagente B di reagire con l'analita A. Ciò potrebbe richiedere un certo tempo di attesa o addirittura un riflusso (es. valore di saponificazione).
- Titolazione dell'eccesso residuo di reagente B con titolante T.
Per il primo passaggio, è importante aggiungere con precisione il volume del reagente B. Pertanto, è importante utilizzare una buretta per questa aggiunta (figura 2).
Inoltre, è importante che sia nota l'esatta quantità molare del reagente B. Questo può essere ottenuto in due modi. Il primo modo consiste nell'eseguire una determinazione in bianco allo stesso modo della retrotitolazione del campione, omettendo tuttavia il campione. Se il reagente B è un comune titolante (es. EDTA), è anche possibile effettuare una standardizzazione del reagente B prima della retrotitolazione.
In ogni caso è necessaria la standardizzazione del titolante T. Questo ci dà quindi le seguenti due procedure di analisi generali:
Titolazione inversa con spazio vuoto
- Determinazione del titolo del titolante T
- Determinazione del bianco (campione senza retrotitolazione)
- Retrotitolazione del campione
Retrotitolazione con standardizzazioni
- Determinazione del titolo del titolante T
- Determinazione del titolo del reagente B
- Retrotitolazione del campione
Attenbzione: poiché stai eseguendo una titolazione inversa, il volume del bianco sarà maggiore del volume del punto di equivalenza (EP), a differenza di un bianco in una titolazione diretta. Questo è il motivo per cui il volume EP deve essere sottratto rispettivamente dal bianco o dal volume aggiunto di reagente B.
Per ulteriori informazioni sulla standardizzazione dei titolanti, dai un'occhiata al nostro post sul blog su questo argomento.
Come calcolare il risultato per una retrotitolazione
Come per le titolazioni dirette, per calcolare il risultato di una retrotitolazione è necessario conoscere le reazioni stechiometriche coinvolte, oltre alle esatte concentrazioni e ai volumi. A seconda della procedura di analisi sopra descritta, il calcolo del risultato è leggermente diverso.
Per un titolazione inversa con uno spazio vuoto, utilizza la seguente formula per ottenere un risultato in massa-%:
VVuoto: Volume del punto di equivalenza dalla determinazione del bianco in ml
VEP: Volume al punto di equivalenza in ml
ctitolante: Concentrazione nominale del titolante in mol/L
ftitolante: Fattore titolo del titolante (senza unità)
r: Rapporto stechiometrico (senza unità)
MA: Peso molecolare dell'analita A in g/mol
mCampione: Peso del campione in mg
100: Fattore di conversione, per ottenere il risultato in %
Il rapporto stechiometrico r considera entrambe le reazioni, l'analita A con il reagente B e il reagente B con il titolante T. Se il fattore stechiometrico è sempre 1, come per le retrotitolazioni complessometriche o il valore di saponificazione, allora anche il rapporto di reazione è 1. Tuttavia, se il fattore stechiometrico per una reazione non è uguale a 1, è necessario determinare il rapporto di reazione. Il rapporto di reazione può essere determinato nel modo seguente:
- Equazione di reazione tra A e B
- Equazione di reazione tra B e T
- Moltiplicazione dei due quozienti di reazione
Esempio 1
Esempio 2
Di seguito è riportato un esempio reale di carbonato di litio, che può essere determinato mediante retrotitolazione utilizzando acido solforico e idrossido di sodio.
Il carbonato di litio reagisce in rapporto 1:1 con l'acido solforico. Per determinare l'eccesso di acido solforico, sono necessarie due moli di idrossido di sodio per mole di acido solforico, risultando in un rapporto 1:2. Ciò fornisce un rapporto stechiometrico r di 0,5 per questa titolazione.
Per un retrotitolazione con una standardizzazione del reagente B, utilizza la seguente formula per ottenere un risultato in massa-%:
VB: Volume aggiunto del reagente B in mL
cB: Concentrazione nominale del reagente B in mol/L
fB: Fattore del titolo del reagente B (senza unità)
VEP: Volume al punto di equivalenza in mL
cT: Concentrazione nominale del titolante T in mol/ L
fT: Fattore titolo del titolante T (senza unità)
sBT: Fattore stechiometrico tra il reagente B e il titolante T
sAB: Fattore stechiometrico tra l'analita A e il reagente B
MA: Peso molecolare dell'analita A in g/mol
mCampione: Peso del campione in mg
100:Fattore di conversione, per ottenere il risultato in %
I moderni titolatori sono in grado di calcolare automaticamente i risultati delle retrotitolazioni. Tutte le informazioni relative alle variabili utilizzate (ad es. valore vuoto) vengono memorizzate insieme al risultato per una completa tracciabilità.
Riassunto:
Le retrotitolazioni non sono così diverse dalle titolazioni regolari e si applicano gli stessi principi generali. I seguenti punti sono necessari per una retrotitolazione:
- Conoscere le reazioni stechiometriche tra l'analita e il reagente B, così come tra reagente B e titolante T.
- Conoscere l'esatta concentrazione del tuo titolante T.
- Conoscere l'esatta concentrazione del tuo reagente B o eseguire una determinazione in bianco.
- Utilizzare parametri di titolazione appropriati a seconda dell'analisi.
Se vuoi saperne di più su come puoi migliorare la tua titolazione, dai un'occhiata al nostro post sul blog qui sotto dove puoi trovare consigli pratici su come migliorare le tue titolazioni.
Se non sei sicuro su come determinare la concentrazione esatta del tuo titolante T o del reagente B mediante standardizzazione, dai un'occhiata al nostro articolo di blog correlato.
