Le curve di titolazione acido-base

La curva di titolazione è la fotografia di ciò che accade in beuta mentre si aggiunge titolante: il grafico del pH in funzione del volume aggiunto. La sua forma, e in particolare il punto in cui sale ripida, dice all’operatore dove cade il punto di equivalenza e quale indicatore usare. Saperla leggere è il cuore della tecnica volumetrica acido-base.

Vediamo che forma ha una curva di titolazione, dove cade il salto al punto di equivalenza, come cambia tra coppie forte/forte e debole/forte e come la curva guida la scelta dell’indicatore.

Che cos’è una curva di titolazione

Una curva di titolazione acido-base è il grafico che riporta il pH della soluzione in funzione del volume di titolante aggiunto. All’inizio il pH varia poco a ogni aggiunta; avvicinandosi al punto di equivalenza la variazione diventa rapidissima; superato il punto, torna a variare lentamente. Il risultato è la caratteristica forma a «S» (sigmoide), con un brusco salto verticale in corrispondenza dell’equivalenza.

Il salto al punto di equivalenza

Il tratto più importante della curva è il salto: la regione ripida e quasi verticale attorno al punto di equivalenza, in cui l’aggiunta di poche gocce di titolante fa variare il pH di molte unità. Il punto di equivalenza si trova, dal punto di vista tecnico, al centro di questo salto, in corrispondenza del punto di flesso della curva. È il volume di titolante che leggiamo sulla buretta e che usiamo nel calcolo.

n_titolante = n_analita  →  C_t · V_eq = C_a · V_a

L’ampiezza del salto è ciò che determina la nitidezza della titolazione: più il salto è alto e ripido, più è facile individuare con precisione il punto finale e minore è l’errore. Soluzioni concentrate e acidi o basi forti danno salti ampi e netti; soluzioni diluite o acidi e basi deboli danno salti più contenuti.

Forte contro forte, debole contro forte

La forma della curva e la posizione del punto di equivalenza cambiano con la natura dell’acido e della base. Quando si titola un acido forte con una base forte, il salto è molto ampio e il punto di equivalenza cade a pH neutro (circa 7). Quando si titola un acido debole con una base forte, il salto è più contenuto, parte da un pH più alto e il punto di equivalenza cade in zona basica (pH maggiore di 7), perché si forma il sale di una base coniugata. Specularmente, una base debole titolata con acido forte ha il punto di equivalenza in zona acida.

Come la curva guida la scelta dell’indicatore

La curva è lo strumento che dice quale indicatore usare: bisogna sceglierlo in modo che il suo intervallo di viraggio cada dentro il salto, vicino al punto di equivalenza. Per un acido forte con base forte il salto è così ampio che molti indicatori vanno bene. Per un acido debole con base forte, dove il punto di equivalenza è in zona basica, serve un indicatore che viri in basico, come la fenolftaleina; il metilarancio, che vira in acido, segnalerebbe il punto finale troppo presto, introducendo un errore. Leggere prima la curva evita questo tipo di errore sistematico.

Perché conta nella pratica

Conoscere la forma della curva di titolazione permette di prevedere dove cadrà il punto di equivalenza, quanto sarà nitido il punto finale e quale indicatore o quale metodo di rivelazione conviene adottare. In laboratorio questo si traduce in titolazioni più accurate e in meno errori sistematici: si evita di scegliere un indicatore che vira lontano dall’equivalenza, si riconosce subito se si sta lavorando con specie deboli e si capisce quando conviene passare alla rivelazione potenziometrica. È la base di ogni determinazione volumetrica acido-base.

Domande frequenti

Che cos’è una curva di titolazione acido-base?

È il grafico del pH della soluzione in funzione del volume di titolante aggiunto. Ha una caratteristica forma a S: piatta all’inizio, ripida in corrispondenza del punto di equivalenza, di nuovo piatta dopo. La sua lettura dice dove cade il punto di equivalenza e quale indicatore conviene usare per individuarlo con precisione.

Dove cade il punto di equivalenza sulla curva?

Al centro del salto ripido, in corrispondenza del punto di flesso della curva. È il volume di titolante che si legge sulla buretta e che si usa nel calcolo della quantità di analita. Più il salto è ampio e ripido, più è facile individuare con precisione questo punto e minore è l’errore di titolazione.

Perché la curva di un acido debole è diversa da quella di un acido forte?

Perché l’acido debole è solo parzialmente dissociato: la curva parte da un pH più alto, presenta una zona tampone prima del salto e il salto stesso è meno ampio. Inoltre il punto di equivalenza cade in zona basica, non a pH 7, perché si forma il sale di una base coniugata. Per questo serve un indicatore che viri in basico, come la fenolftaleina.

Che cos’è il salto di una titolazione?

È il tratto ripido e quasi verticale della curva, attorno al punto di equivalenza, dove poche gocce di titolante fanno variare il pH di molte unità. La sua ampiezza determina la nitidezza della titolazione: un salto ampio rende facile e accurato individuare il punto finale, un salto ridotto rende la rivelazione più difficile.

Come si usa la curva per scegliere l’indicatore?

Si sceglie un indicatore il cui intervallo di viraggio cada dentro il salto della curva, il più vicino possibile al punto di equivalenza. Per un acido forte con base forte il salto è ampio e molti indicatori vanno bene; per un acido debole con base forte serve un indicatore che viri in basico. Leggere prima la curva evita errori sistematici di volume.