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Daniele Naviglio » 11.Acidimetria


Acidimetria

“Con il termine acidimetria si intende la parte della chimica volumetrica per mezzo della quale, usando una soluzione acida a titolo esattamente noto e in presenza di un opportuno indicatore, si può stabilire il titolo di una soluzione basica.”


Da: Vocabolario on-line Treccani


Acidimetria (segue)

Così come è stato visto per l’alcalimetria, lo scopo dell’acidimetria è quello di determinare le specie inorganiche, organiche e biologiche che posseggono intrinseche proprietà basiche.

L’acidimetria permette di:

  • determinare l’alcalinità dell’acqua
  • effettuare importanti analisi su diversi tipi di medicinale.

L’alcalinità dell’acqua

Per alcalinità di una soluzione si intende la sua capacità di reagire con ioni idrogeno, cioè di neutralizzare gli acidi.

Si definiscono due tipi di alcalinità:

  1. Alcalinità stechiometrica;
  2. Alcalinità attuale.

Si definisce alcalinità stechiometrica quella derivante essenzialmente dalla concentrazione di carbonati e bicarbonati. La loro presenza è importante in quanto svolgono una funzione tampone nei confronti delle variazioni di pH determinate dall’attività fotosintetica. Inoltre le due molecole complessano i metalli tossici.

Si definisce, invece, alcalinità attuale la concentrazione di ioni OH-; si può calcolare misurando il pH mediante un pHmetro, tenendo conto della temperatura alla quale la misurazione è stata effettuata.

L’alcalinità dell’acqua è dovuta alla presenza di ioni carbonato (CO32-)e bicarbonato (HCO3-) e, se il pH è sufficientemente elevato, agli ioni ossidrile. Possono però reagire con gli ioni H+, e quindi contribuire ad aumentare l’alcalinità, gli anioni di molti acidi deboli (ioni solfuro, bisolfuro, fosfato, borato) e l’ammoniaca.

L’alcalinità dell’acqua (segue)

L’acido debole che più comunemente si trova in acqua è l’acido carbonico (H2CO3) che si forma quando la CO2, atmosferica o proveniente da sottosuolo o dalla decomposizione aerobica delle sostanze organiche, si discioglie in acqua.

  1. CO2 (gas) ↔ CO2 (aq)
  2. CO2 (aq) + H2O → H2CO3 (aq)
  3. H2CO3 (aq) → H+ + HCO3-
  4. HCO3- → H+ + CO32-

gli equilibri 3) e 4) tendono a spostarsi a destra al diminuire della concentrazione degli ioni idrogeno e quindi la concentrazione di ioni bicarbonato e carbonato, a parità di tutte le altre condizioni, cresce all’aumentare del pH. L’acqua naturale può avere pH basico nel caso in cui in essa si siano disciolti sali che danno idrolisi basica, ad esempio bicarbonato di calcio oppure bicarbonato di sodio, oppure sostanze basiche come l’ammoniaca.

L’alcalinità determinata da carbonati e bicarbonati non è pericolosa per la salute umana e quindi la legislazione italiana sulle acque potabili non fissa un particolare valore guida ed un valore massimo ammissibile per questo parametro.

Determinazione dell’alcalinità dell’acqua

Tale metodo riguarda la determinazione dell’alcalinità dovuta a basi forti. Esso consiste nel titolare un campione dell’acqua in esame con una soluzione di riferimento di un acido forte. Al fine di rilevare il contenuto di basi forti in presenza di carbonati è necessario condurre la titolazione fino ai due successivi punti di equivalenza del bicarbonato e dell’acido carbonico. Tali punti di equivalenza possono essere individuati osservando il viraggio dell’indicatore fenolftaleina (punto di comparsa a pH 8,3) e metilarancio (viraggio tra pH 3,5 e 4,5).

Determinazione dell’alcalinità dell’acqua (segue)

Detto a il volume della soluzione acida di riferimento avente normalità N usata per raggiungere il primo punto di equivalenza e b quello totale (incluso il volume a) necessario per il secondo punto di equivalenza, il valore di P (alcalinità alla fenolftaleina) e T (alcalinità totale) sono ricavati dalle seguenti formule:

  • 1° punto di equivalenza: P(meq/L) = (a*N*1000)/V (1)
  • 2° punto di equivalenza: T(meq/L) = (b*N*1000)/V (2)

In cui V rappresenta il volume (in mL) di campione prelevato.
L’alcalinità dell’acqua, espressa come mg CaCO3/L si ricava moltiplicando per 50 (peso equivalente del carbonato di Calcio) il risultato ottenuto dalla relazione 2.

Determinazione dell’alcalinità dell’acqua (segue)

Ricavati P e T (in meq/L) dalla titolazione del campione, l’alcalinità dovuta agli idrossidi si determina sulla base delle assunzioni descritte in tabella.

Ricavati P e T (in meq/L) dalla titolazione del campione, l’alcalinità dovuta agli idrossidi si determina sulla base delle assunzioni descritte in tabella. Fonte  APAT.

Ricavati P e T (in meq/L) dalla titolazione del campione, l'alcalinità dovuta agli idrossidi si determina sulla base delle assunzioni descritte in tabella. Fonte APAT.


Reazione responsabili dell’alcanità P

CO32- + H+ ↔ HCO3-
OH- + H+ ↔ H2O

Reazione responsabili dell’alcanità M

HCO3- + H+ ↔ CO2 + H2O

Relazioni per il calcolo dell’alcalinità P (Fenolftaleina) e dell’alcalinità M (Metilarancio). Fonte  APAT.

Relazioni per il calcolo dell'alcalinità P (Fenolftaleina) e dell'alcalinità M (Metilarancio). Fonte APAT.


Esempio applicativo

mg CaCO3/L = 10,12 meq/L * 50 = 506

2,645 meq/L < 10,12 meq/L /2

Idrossidi = 0 meq/L
Carbonati = 2 * 2,645 meq/L = 5,29 meq/L
Bicarbonati = 10,12 meq/L – 5,29 meq/L = 4,83 meq/L

Esempio di calcolo dell’alcalinità di un campione d’acqua

Esempio di calcolo dell'alcalinità di un campione d'acqua


… Riassumendo

Fonti:  Mygrass (Pipetta e Buretta);    Laboratorio di Fisica-Chimica dell’ Istituto di Istruzione Secondaria Superiore “A. Greppi ” (Titolazione);  Istituto MAgistrale “Leonardo da Vinci” di Alba (Lettura); Istituto Tecnico “Enrico Fermi” di Modena (Indicatori);  Steroglass S.r.l. (Buretta).

Fonti: Mygrass (Pipetta e Buretta); Laboratorio di Fisica-Chimica dell' Istituto di Istruzione Secondaria Superiore "A. Greppi " (Titolazione); Istituto MAgistrale "Leonardo da Vinci" di Alba (Lettura); Istituto Tecnico "Enrico Fermi" di Modena (Indicatori); Steroglass S.r.l. (Buretta).


… Riassumendo (segue)

Leggere il volume del secondo punto di viraggio e prendere nota”

Leggere il volume del secondo punto di viraggio e prendere nota"


I materiali di supporto della lezione

APHA, AWWA, WEF (1998): “Standard Methods for the Examination of Water and Wastwater”, XX ed., (Washington, APHA).

D. Lgs. 2 febbraio 2001, n 31. attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano.

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