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Questions and Answers

Cosa rappresenta il diagramma di distribuzione lineare in relazione all'equilibrio chimico di un acido debole?

  • La variazione del 𝑝𝐻 al variare della temperatura.
  • La concentrazione degli ioni $OH^−$ in funzione della concentrazione dell'acido.
  • I valori delle frazioni di distribuzione 𝛼 all'equilibrio in funzione del 𝑝𝐻. (correct)
  • La variazione della concentrazione stechiometrica al variare del pH.

Come è definita la frazione di distribuzione 𝛼 per una specie chimica in soluzione?

  • Il rapporto tra la concentrazione all'equilibrio della specie e la concentrazione stechiometrica. (correct)
  • La differenza tra il pH e il pKa dell'acido.
  • Il rapporto tra la concentrazione stechiometrica e la concentrazione all'equilibrio della specie.
  • Il prodotto tra la concentrazione all'equilibrio della specie e il pH della soluzione.

Quale delle seguenti affermazioni relative alle frazioni di distribuzione è corretta?

  • La loro somma è sempre uguale a 0.
  • Possono assumere valori superiori a 1 in soluzioni acide.
  • Sono numeri adimensionali compresi tra 0 e 1. (correct)
  • Indicano la quantità di acido forte presente in soluzione.

Considerando un acido debole monoprotico $HA$ in soluzione acquosa, quale equazione rappresenta correttamente il bilancio di massa?

<p>$C = [A^-] + [HA]$ (D)</p> Signup and view all the answers

In un diagramma di distribuzione lineare per un acido debole, cosa implica un valore di $𝛼_0$ (frazione di distribuzione) vicino a 1?

<p>La concentrazione dell'anione coniugato è trascurabile. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti fattori non influenza direttamente la velocità di sedimentazione delle particelle in una centrifuga?

<p>La dimensione delle provette utilizzate. (B)</p> Signup and view all the answers

In un rotore ad angolo fisso, come si dispongono le particelle sedimentate?

<p>Formano un sedimento piccolo e compatto sul fondo della provetta. (C)</p> Signup and view all the answers

Come si orienta una provetta in un rotore a braccio oscillante durante la centrifugazione?

<p>Orizzontalmente, perpendicolare all'asse di rotazione. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra una stufa da laboratorio e un forno a muffola?

<p>La stufa è adatta per l'essiccazione a basse temperature, mentre il forno a muffola può raggiungere temperature molto elevate. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale di un agitatore magnetico in laboratorio?

<p>Mescolare un liquido e uno o più soluti utilizzando un campo magnetico. (A)</p> Signup and view all the answers

Se aumentiamo la velocità angolare ($\omega$) di un rotore di una centrifuga, come cambia il campo centrifugo (G), mantenendo costante la distanza radiale (r)?

<p>G aumenta proporzionalmente al quadrato di $\omega$. (C)</p> Signup and view all the answers

Un ricercatore deve asciugare della vetreria di laboratorio dopo il lavaggio. Quale strumento è più appropriato per questo scopo?

<p>Una stufa da laboratorio impostata a 60°C. (C)</p> Signup and view all the answers

In quale situazione sarebbe più indicato l'uso di un rotore a braccio oscillante rispetto a un rotore ad angolo fisso in una centrifuga?

<p>Quando è importante separare strati diversi di una soluzione in modo netto. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti NON è una caratteristica fondamentale di una titolazione corretta?

<p>La reazione tra analita e titolante deve essere lenta per garantire la precisione. (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il 'punto equivalente' (p.e.) in una titolazione?

<p>Il punto in cui è stata aggiunta esattamente la quantità stechiometrica di titolante per reagire completamente con l'analita. (A)</p> Signup and view all the answers

Perché è importante che il punto di arresto (p.a.) in una titolazione sia il più vicino possibile al punto equivalente (p.e.)?

<p>Per minimizzare gli errori sistematici e ottenere risultati accurati. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale strumento è comunemente usato per dosare il titolante in una titolazione?

<p>Buretta. (A)</p> Signup and view all the answers

In una titolazione, se il titolante reagisce con l'ossigeno dell'aria, quale problema si verifica?

<p>Parte del titolante non reagisce con l'analita, portando a una misura imprecisa. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti titolazioni NON è classificata in base al tipo di reazione chimica su cui si basa?

<p>Titolazioni spettrofotometriche. (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa indica il viraggio di un indicatore in una titolazione?

<p>Il completamento della reazione tra analita e titolante, vicino al punto equivalente. (B)</p> Signup and view all the answers

Oltre agli indicatori, quali altri metodi possono essere utilizzati per stimare il punto equivalente in una titolazione?

<p>Utilizzo di elettrodi specifici. (B)</p> Signup and view all the answers

Considerando la relazione tra $log[OH^-]$ e $pH$, quale delle seguenti affermazioni è corretta?

<p>La retta ha pendenza +1 e intercetta -14. (C)</p> Signup and view all the answers

In quale condizione l'approssimazione $log([H_3O^+]^2 + K_{a1}[H_3O^+] + K_{a1}K_{a2}) \cong log[H_3O^+]^2$ è valida?

<p>$pH \ll pK_{a1}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Se $pK_{a1} \ll pH \ll pK_{a2}$, a cosa si può approssimare $log([H_3O^+]^2 + K_{a1}[H_3O^+] + K_{a1}K_{a2})$?

<p>$log(K_{a1}[H_3O^+])$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti espressioni rappresenta $log[H_2A]$ quando $pH \gg pK_{a1}$?

<p>$pK_{a1} + pK_{a2} - pC - 2pH$ (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa implica l'approssimazione $log([H_3O^+]^2 + K_{a1}[H_3O^+] + K_{a1}K_{a2}) \cong log(K_{a1}K_{a2})$?

<p>$pH \gg pK_{a2}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'espressione per $log[HA^-]$ a sinistra del primo punto sistema?

<p>$log C + pH - pK_{a1}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti NON è una caratteristica tipica delle bilance elettroniche?

<p>Calibrazione automatica in base alla posizione geografica. (A)</p> Signup and view all the answers

In quale regione di pH $log[HA^-]$ è approssimativamente uguale a $log C$?

<p>Tra il primo e il secondo punto sistema (A)</p> Signup and view all the answers

Quale fattore contribuisce maggiormente all'errore di spinta fluidostatica durante la pesata?

<p>La differenza di densità tra l'oggetto pesato e le masse standard. (A)</p> Signup and view all the answers

Come varia $log[HA^-]$ a destra del secondo punto sistema?

<p>Diminuisce con l'aumentare del pH (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente la relazione tra le concentrazioni delle specie $H_2A$, $HA^−$ e $A^{2−}$ ai diversi valori di pH?

<p>A pH bassi, la concentrazione di $H_2A$ è predominante. (D)</p> Signup and view all the answers

Quando si pesa una sostanza con una densità inferiore a 2 $g/mL$, quale formula viene utilizzata per correggere l'errore di spinta fluidostatica?

<p>$m = m_1 + m_1 (\frac{d_{aria}}{d_{oggetto}} - \frac{d_{aria}}{d_m})$ (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo la temperatura differente di un oggetto rispetto all'ambiente può influenzare la pesata?

<p>Diminuisce la massa apparente dell'oggetto a causa delle correnti di convezione e della differenza di peso dell'aria calda. (A)</p> Signup and view all the answers

Considerando il grafico di distribuzione delle specie in funzione del pH, cosa rappresenta il punto di intersezione tra le curve di $H_2A$ e $HA^−$?

<p>Il punto in cui le concentrazioni di $H_2A$ e $HA^−$ sono uguali e $pH = pK_{a1}$. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti azioni può introdurre errori durante la pesata con una bilancia analitica?

<p>Posizionare il materiale non al centro del piatto. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è il principio fisico alla base del funzionamento di una centrifuga analitica?

<p>Sedimentazione, che separa le sostanze in base alla densità sotto l'azione della forza centrifuga. (C)</p> Signup and view all the answers

Perché è importante considerare l'errore di spinta fluidostatica quando si pesano campioni con densità significativamente diverse dalle masse standard?

<p>Perché l'aria esercita una spinta differente su oggetti con volumi diversi, influenzando la misurazione del peso. (C)</p> Signup and view all the answers

Come influisce l'apertura dello sportello di una bilancia analitica sulla precisione della pesata?

<p>Introduce correnti d'aria che possono disturbare l'equilibrio della bilancia. (A)</p> Signup and view all the answers

Considerando una soluzione tampone composta da una base debole (B) e il suo acido coniugato (BH+), quale delle seguenti affermazioni sull'equazione di Henderson-Hasselbalch è più accurata quando si calcola il pOH?

<p>Il pOH è uguale al pKb più il logaritmo del rapporto tra la concentrazione dell'acido coniugato e la base debole. (D)</p> Signup and view all the answers

In una soluzione tampone diluita, l'equazione risolutiva di terzo grado (lineare in Ca e Cb) coinvolge diversi termini. Quale delle seguenti opzioni rappresenta correttamente la relazione tra Ka, Kw, [H3O+], Ca e Cb in tale equazione?

<p>$K_a = \frac{C_b + [H_3O^+] - \frac{K_w}{[H_3O^+]}}{C_a + \frac{K_w}{[H_3O^+]} - [H_3O^+]}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Considerando l'equazione 8, quale delle seguenti opzioni esprime correttamente Cb in funzione di Ka, Kw, [H3O+] e Ca?

<p>$C_b = \frac{(\frac{K_a}{[H_3O^+]} + 1)([H_3O^+] - \frac{K_w}{[H_3O^+]})}{\frac{K_a C_a}{[H_3O^+]} - 1}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Il potere tampone (β) di una soluzione indica la sua capacità di resistere alle variazioni di pH quando si aggiungono acidi o basi forti. Quale delle seguenti espressioni definisce correttamente il potere tampone?

<p>$\beta = \frac{dC_b}{dpH} = -\frac{dC_a}{dpH}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio il significato del 'potere tampone' di una soluzione?

<p>La quantità di acido o base che può essere aggiunta a una soluzione prima che il suo pH cambi significativamente. (D)</p> Signup and view all the answers

Se si aggiunge una piccola quantità di acido forte a una soluzione tampone, cosa succede alla concentrazione della base coniugata (B) e dell'acido coniugato (BH+)?

<p>[B] diminuisce, [BH+] aumenta. (A)</p> Signup and view all the answers

Come influisce la diluizione di una soluzione tampone sul suo potere tampone ($\beta$)?

<p>Diminuisce il potere tampone. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti azioni aumenterebbe il potere tampone di una soluzione tampone composta da acido acetico e acetato di sodio?

<p>Aumentare le concentrazioni sia dell'acido acetico che dell'acetato di sodio, mantenendo il loro rapporto costante. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Frazione di Distribuzione (𝛼)

Rapporto tra la concentrazione all'equilibrio di una specie e la concentrazione stechiometrica totale.

Diagrammi Lineari di Distribuzione

Diagrammi che mostrano come le frazioni di distribuzione (𝛼) cambiano in funzione del pH.

Acido Monoprotico

Un acido che rilascia un solo protone (H⁺).

Bilancio di Massa

Afferma che la somma delle concentrazioni delle specie di un acido debole è uguale alla concentrazione iniziale.

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Bilancio di Carica

Afferma che la somma delle cariche positive deve essere uguale alla somma delle cariche negative in soluzione.

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Capacità (o portata) di una bilancia

Carico massimo che una bilancia può misurare mantenendo l'equilibrio.

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Tempo di stabilizzazione

Tempo necessario affinché la bilancia mostri un valore stabile dopo il caricamento.

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Precisione (o riproducibilità)

Grado di concordanza tra misurazioni ripetute della stessa quantità nelle stesse condizioni.

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Accuratezza

Corrispondenza tra il risultato della misura e il valore 'vero' della quantità misurata.

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Errore di spinta fluidostatica

Errore causato dalla differenza di spinta dell'aria su oggetti con densità diverse rispetto alle masse standard.

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Effetto della temperatura sulla pesata

Errore dovuto alla differenza di temperatura tra l'oggetto pesato e l'ambiente circostante.

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Centrifuga analitica

Strumento che utilizza la sedimentazione per separare sostanze con densità diverse.

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Centrifugazione

Processo che sfrutta la forza centrifuga per separare componenti in base alla densità.

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Titolazione

Reazione tra l'analita e un reagente standard (titolante) per determinare la quantità dell'analita.

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Titolante

Il reagente a concentrazione nota usato per reagire con l'analita nella titolazione.

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Punto di arresto (p.a.)

Il punto in cui si stima che la reazione tra analita e titolante sia completa (stechiometricamente).

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Punto equivalente (p.e.)

Il punto teorico in cui la quantità di titolante aggiunta è esattamente stechiometrica per la reazione con l'analita.

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Caratteristiche di una titolazione corretta

La reazione deve essere rapida, quantitativa (alta Keq) e con stechiometria nota.

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Indicatore

Sostanza che cambia colore vicino al punto equivalente, segnalando il completamento della reazione.

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Classificazione delle titolazioni (per tipo di reazione)

Tipi di titolazioni basate su reazioni acido-base, redox, complessometriche o di precipitazione.

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Titolazioni elettroanalitiche

Titolazioni che utilizzano strumenti elettroanalitici(conduttimetria, potenziometria, ecc.) per rilevare il punto finale.

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Campo centrifugo (G)

Influenza la velocità di sedimentazione in una centrifuga; è proporzionale al quadrato della velocità angolare e alla distanza dall'asse di rotazione.

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Rotori ad Angolo Fisso

Particelle che scivolano lungo la parete della provetta formando un sedimento compatto.

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Rotori a Braccio Oscillante

Durante la centrifugazione, il tubo si posiziona orizzontalmente, perpendicolare all'asse di rotazione.

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Stufe Elettriche

Usate per asciugare vetreria o essiccare reagenti con acqua, fino a 300°C.

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Forni a Muffola

Forni rivestiti di materiali refrattari, raggiungono temperature molto alte (1000-2000°C).

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Agitatore Magnetico

Mescola liquidi con un'ancoretta magnetica rotante, senza aste esterne.

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Principio di Archimede

Principio per cui un corpo immerso in un fluido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del volume di fluido spostato.

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log[𝑂𝐻 − ] = −𝑝𝑂𝐻

Rappresenta una retta con pendenza +1 e intercetta -14.

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Equazione di [𝐻2𝐴]

Concentrazione di H2A in funzione della concentrazione totale e dei valori di Ka.

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Approssimazione a pH basso per [𝐻2𝐴]

A pH molto acido, [𝐻3𝑂+] è molto maggiore di Ka1.

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Approssimazione a pH medio per [𝐻2𝐴]

A pH intermedio, tra pKa1 e pKa2, [𝐻3𝑂+] è minore di Ka1.

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log[𝐻2𝐴] a pH molto acido

Logaritmo della concentrazione di H2A è approssimabile a -pC.

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log[𝐻2𝐴] tra pKa1 e pKa2

log[𝐻2𝐴] è approssimabile a pKa1 - pC - pH.

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log[𝐻𝐴− ] a sinistra del primo punto sistema

log[𝐻𝐴− ] = log 𝐶 + 𝑝𝐻 − 𝑝𝐾𝑎1 .

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log[𝐻𝐴− ] tra il primo e secondo punto sistema

log[𝐻𝐴− ] = log 𝐶

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log[𝐻𝐴− ] a destra del secondo punto sistema

log[𝐻𝐴− ] = log 𝐶 + 𝑝𝐾𝑎2 − 𝑝𝐻

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Calcolo di [𝐴2− ]

Si applicano le stesse approssimazioni del calcolo di [H2A], ma partendo dal grado di dissociazione di [𝐴2− ].

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Henderson-Hasselbalch (basi)

Equazione di Henderson-Hasselbalch per basi deboli: mette in relazione il pOH di una soluzione tampone con il pKb della base debole e il rapporto tra le concentrazioni dell'acido coniugato e della base.

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Equazione tampone diluito

In soluzioni tampone diluite, questa equazione cubica (ma lineare in Ca e Cb) considera l'autoionizzazione dell'acqua (Kw) e le concentrazioni dell'acido (Ca) e della base (Cb).

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Rapporto Ca/Cb

Esprime il rapporto tra le concentrazioni dell'acido (Ca) e della base (Cb) in funzione della concentrazione degli ioni idronio [H3O+], della costante di acidità Ka e della costante di autoionizzazione dell'acqua Kw.

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Potere tampone (β)

Il potere tampone (β) quantifica la capacità di una soluzione tampone di resistere alle variazioni di pH quando si aggiungono acidi o basi forti. È definito come la derivata della concentrazione di acido o base forte rispetto al pH.

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Definizione di β (dCb/dpH)

Il potere tampone è espresso come la variazione infinitesimale della concentrazione di base forte (dCb) o acido forte (dCa) necessaria per produrre una piccola variazione del pH (dpH).

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dCb/dpH = -dCa/dpH

La derivata della concentrazione di base forte (dCb) rispetto al pH è uguale all'opposto della derivata della concentrazione di acido forte (dCa) rispetto al pH.

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Alta molarità (potere tampone)

Un'alta molarità di potere tampone indica che la soluzione può assorbire una quantità maggiore di acido o base forte senza subire grandi variazioni di pH.

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Segno negativo in β = -dCa/dpH

Il segno negativo è necessario perché l'aggiunta di acido forte (aumento di Ca) diminuisce il pH, quindi dCa/dpH sarebbe negativo. Per convenzione, il potere tampone (β) è definito come un valore positivo.

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Study Notes

  • Questi appunti riguardano concetti e tecniche di chimica analitica

Introduzione alla chimica analitica

  • La chimica analitica è una disciplina scientifica che si occupa dello sviluppo e dell'applicazione di metodi, strumenti e strategie per l'analisi della composizione e della natura della materia.
  • Le applicazioni della chimica analitica sono molteplici, tra cui il controllo ambientale, le analisi chimico-cliniche, lo sviluppo di materiali tecnologici e le analisi legali

Tipi di analisi chimica

  • Esistono due tipi principali di analisi chimica: qualitativa e quantitativa
  • L'analisi qualitativa si concentra sull'identificazione dei componenti di un campione, mentre l'analisi quantitativa mira a determinare le quantità delle specie presenti
  • L'analisi quantitativa si suddivide in macroanalisi (alte concentrazioni), microanalisi (concentrazioni tra 0.1 ppb e 100 ppm) e ultra-tracce (concentrazioni inferiori a 0.1 ppb)
  • L'analisi può essere distruttiva se altera il campione o non distruttiva se lo preserva

Definizioni chiave in chimica analitica

  • Analita: è la specie (elemento, ione, composto) di interesse nell'analisi
  • Speciazione: processo di identificazione e determinazione delle forme chimiche di un analita
  • Tecnica analitica: insieme di principi teorici e pratici per ottenere informazioni sulla composizione di un campione
  • Metodo analitico: applicazione di una tecnica analitica per risolvere un problema analitico specifico
  • Procedura: insieme di istruzioni di base
  • Protocollo: istruzioni dettagliate
  • Misura: numero, incertezza e unità
  • Misurazione: operazioni eseguite per assegnare una misura

Attrezzature di base e metodologie di laboratorio

  • Le attrezzature di base includono bilance e centrifughe analitiche
  • Le bilance sono classificate in tecniche (alta portata) e analitiche (alta sensibilità), con caratteristiche quali capacità, tempo di stabilizzazione, precisione e accuratezza
  • Le fonti di errore nella pesata includono errori di spinta fluidostatica, effetti della temperatura e contaminazione
  • Le centrifughe analitiche sono utilizzate per accelerare la sedimentazione di solidi in fluidi
  • I rotori delle centrifughe possono essere ad angolo fisso o a braccio oscillante
  • Stufe, muffole, agitatori magnetici permettono asciugatura, riscaldamento, e miscelazione efficienti
  • Bagni termostatici e essiccatori, utili per controllare la stabilizzazione chimica e temperatura
  • Gli essiccatori contengono agenti essiccanti come CaSO4, MgO, Mg(ClO4)2, gel di silice e alluminosilicati

Vetreria di laboratorio

  • La vetreria include beute, becher, cilindri graduati e pipette
  • si distinguono per contenere o erogare volumi precisi
  • La vetreria volumetrica è classificata in classe A (alta precisione), AS (svuotamento), S (dosaggio rapido) e B (precisione inferiore)

Preparazione di soluzioni acquose

  • Per la preparazione di soluzioni diluite, gli acidi o gli idrossidi concentrati vengono aggiunti lentamente all'acqua sotto agitazione
  • La qualità dell'acqua è classificata come reagente, analitica, di laboratorio o priva di organici
  • Diluizione: MconcVconc = Mail Vdil
  • Classificazione della purezza dei reagenti: grado ACS/RPE, RS, RE e RHP

Equilibrio chimico e trattamento generale

  • L'equilibrio chimico è dinamico, si raggiunge quando le velocità delle reazioni dirette e inverse si equivalgono, indicato con doppia freccia
  • Gli equilibri possono essere omogenei(stessa fase) o eterogenei (fasi diverse)
  • Gli equilibri chimici in soluzione acquosa si suddividono in acido-base, complessamento, precipitazione, ossidoriduzione e ripartizione
  • Tutti questi equilibri sono riconducibili ai concetti di donatore ed accettore

Legge dell'azione di massa

  • La condizione di equilibrio è caratterizzata dalla legge dell'azione di massa: deve essere costante il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti ed il prodotto delle concentrazioni dei reagenti
  • Il valore della costante di equilibrio dipende dalla temperatura
  • La costante di equilibrio è un numero che può assumere qualunquevalore maggiore di zero
  • Per calcolare le concentrazioni all'equilibrio, bisogna definire le specie chimiche ed applicare approcci algebrici o grafici

Sistemi di equazioni

  • Il sistema di equazioni è formato dalla legge dell'azione di massa e da altre relazioni matematiche
  • Il bilancio di massa esprime che la concentrazione analitica è pari alla somma delle concentrazioni delle specie chimiche in cui la specie inziale si è dissociata
  • L'elettroneutralità esprime che il bilancio di carica è nullo
  • L'equilibrio di trasferimento protonico può essere sfruttato per ricavare il bilancio protonico
  • Valori delle concentrazioni con 4 cifre significative, costanti di equilibrio con 3, valori logaritmici con 2

Equilibri acido-base

  • Acido: sostanza che cede protoni (H+)
  • Base: sostanza che acquista protoni
  • Forza acida: tanto debole quanto più l'equilibrio di spostato a destra
  • In soluzioni contenenti un acido forte pKa < 0 si dissocia completamente
  • Forza acida: l'acqua si comporta da base
  • Reazioni chimiche in soluzione: HA + H2O → A- + H3O+, 2H2O → H3O+ + OH-
  • Concentrazioni incognite: tre, costante di autoprotolisi dell'acqua, bilancio di massa, bilancio di carica
  • Formula per un acido forte (per un acido diluito): [OH-] » [A-]
  • Calcolo del pH: trascurabile contributo dell'acqua, trascurabile contributo dell'acido
  • Condizione necessaria per trascurare il contributo dell'acqua (EMA a 5%): acido » [OH-] acido]EMA»

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