ANALISI INDIRETTA

L’ analisi indiretta di una miscela di due componenti rappresenta uno dei tanti tipici problemi di stechiometria che lo studente di chimica può trovarsi di fronte. La miscela in questione, che può ad esempio essere una lega metallica, viene posta a reagire con una data quantità di acido, oppure con un qualsiasi altro reagente, come ad esempio l’ossigeno  nelle combustioni; in ogni caso l’obiettivo è la determinazione della composizione della miscela nota la quantità di un prodotto comune ottenuto (ad esempio l’acqua) o nota la quantità dello stesso reagente con cui i componenti del miscuglio reagiscono.

Nella trattazione dei problemi di analisi indiretta bisogna innanzitutto scrivere e soprattutto bilanciare correttamente le due reazioni (per i due componenti)  che portano al prodotto comune. Vediamo un paio di esempi.

 

La combustione di 168 g di una miscela metano-propano producono 324 g di acqua. Determiniamo la composizione di tale miscela.

(1) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O                                                                                                (2) C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

L’intera massa d’acqua prodotta deriva dalla combustione di entrambi i componenti della miscela, ma possiamo vedere dalle reazioni che i rapporti stechiometrici idrocarburo/acqua sono diversi. Oltre alla massa del prodotto comune abbiamo a disposizione la massa della miscela. Il nostro obiettivo è impostare un sistema di due equazioni in due incognite. Se ci riferiamo alle masse:

m(1)(H2O) + m(2)(H2O) =324 g                                                                                 m(CH4) + m(C3H8) =168 g

Come vediamo sono due equazioni in quattro incognite. Ma se ci riferiamo alle moli , tenendo presente dalle due equazioni di reazione che :

n(1)(H2O) = 2n(CH4)   e   n(2)(H2O) = 4n(C3H8)   otterremo, senza dimenticarci di moltiplicare le moli per i pesi molecolari  :

72 n(C3H8) + 36 n(CH4)  =324 g                                                                                         44 n(C3H8) + 16 n(CH4)  =168 g

Dalla soluzione del sistema otterremo n(CH4) = 5 moli   e   n(C3H8) = 2 moli  per cui m(CH4) = 80 g e la composizione percentuale   % CH4 = 47.6

 

Nel secondo esempio trattiamo 65 g di una lega Zn-Al con 500 ml di soluzione  HCl al 37% (ρ=1.19 g ml-1). Calcoliamo la composizione della lega.

Zn  + 2HCl → ZnCl2 + H2                                                                                                       2Al + 6HCl →2AlCl3 + 3H2

Da un facile calcolo si ricava che m(HCl) = 220.15 g

Dati i rapporti stechiometrici metallo/acido che valgono 1/2 e 1/3 nelle due reazioni in questione, il sistema da impostare questa volta sarà :

72 n(Zn) + 108 n(Al) = 220.15 g                                                                                         65 n(Zn) + 27 n(Al) = 65 g

Ricaveremo dal sistema n(Zn) = 0.21 moli   e n(Al) = 1.9 moli  cioè                m(Zn) =13.7 g  e m(Al) =51.3 g                           da cui %Al = 78.9.

Chimitutor -26 Febbraio 2018