Analisi delle acque
Lavoro realizzato a conclusione del corso integrativo e di
orientamento dal titolo: MODERNI ASPETTI DELLA CHIMICA
(a.s. 2004-2005)
Un particolare ringraziamento alla commissione Scuola-Università
-Al prof. Maurizio Castagnolo, presidente dei corsi di studio in
Chimica dell’Università degli Studi di Bari
-Alla prof.ssa Gemma Rutigliano del liceo scientifico “Salvemini” di
Bari, coordinatrice del lavoro ipertestuale
Special thanks:
-Al prof. Angelo de Giglio (docente universitario)
-Al responsabile dell’attività di laboratorio, Sig. Domenico Benedetti
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
Distribuzione dell’acqua
-ACQUE SUPERFICIALI
-ACQUE SOTTERRANEE
-ACQUE METEORICHE
Tra le ACQUE SUPERFICIALI abbiamo: LE ACQUE DOLCI ( fiumi,
laghi) e quelle SALATE ( mari ). Le dolci non presentano potabilità
ideale in quanto sono assenti i processi di autodepurazione tipici delle
acque sotterranee e sono esposte a rischi di inquinamento. Per rendere
l' acqua limpida ai bacini bisogna aggiungere i floppanti che fanno
precipitare le sostanze che la renderebbero torbida.
l' H2O viene poi sterilizzata con l' aggiunta di Cl2 ( cloro ) che diventa
NaClO ( ipoclorito di sodio).
( IL CLORO STERILIZZA L' ACQUA POICHE' I BATTERI VENGONO
ELIMINATI DALL' O2).
L' ipoclorito però non distrugge gli antiparassitari che diventano
instabili solo nell' Na (HCO3) (bicarbonato di sodio).
LE ACQUE SALATE sono poco usate dati i costi di desalinizzazione. Le
H2O si possono captare oltre che dai bacini superficiali o dai laghi,
anche dalle falde.
Distribuzione dell’acqua
-ACQUE SUPERFICIALI
-ACQUE SOTTERRANEE
-ACQUE METEORICHE
Tra LE ACQUE SOTTERRANEE abbiamo le falde freatiche o profonde,
considerate le migliori. Le freatiche sono meno pregiate perchè possono
essere facilmente inquinate da fattori esterni. Se ci sono intrusioni di
acqua marina, l' acqua non è più potabile. Se le falde captano le H2O
meteoriche superficiali, possono essere inquinate oltre che da batteri,
anche da metalli pesanti ( es. Pb, As, Sb).
Le industrie che producono le H2O minerali, le captano cercando la
falda più idonea attraverso i pozzi artesiani scavati in alta montagna sia
verticalmente che orizzontalmente. Le acque minerali non hanno dei
limiti rigidi per quanto riguarda il contenuto di RESIDUO FISSO, ma
devono essere batteriologicamente pere e non possono essere
sterilizzate
-residuo fisso maggiore
H20 minerali
-batteriologicamente pure
-no sterilizzazione
Distribuzione dell’acqua
-ACQUE SUPERFICIALI
-ACQUE SOTTERRANEE
-ACQUE METEORICHE
Tra LE ACQUE METEORICHE abbiamo piogge e nevi, scarsamente
potabili in quanto ricche di gas, povere in sali, non controllate
igienicamente e più o meno inquinate dati gli strati di atmosfera che
devono attraversare.
Le acque,prima di subire trattamenti, si definiscono acque grezze.
Queste raramente possiedono i requisiti indispensabili per poter
essere utilizzate, per cui saranno necessari trattamenti più specifici,
in funzione delle caratteristiche dell' acqua grezza e dei requisiti da
raggiungere.
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
Le caratteristiche chimico-fisiche
dell’acqua
NEGLI USI:
- AGRICOLO E CIVILE
- REQUISITI DELLE ACQUE POTABILI
- PROPRIETÀ CHIMICHE
USO AGRICOLO: le acque devono essere:
- trasparenti in superficie e limpide in massa ;
- non troppo salate;
- esenti da veleni dei vegetali;
USO CIVILE: le acque devono essere:
- batteriologicamente innocue;
- incolori, inodori e limpide;
- esenti da veleni;
- moderatamente dotate di certi sali;
Per quanto riguarda gli USI INDUSTRIALI bisogna tener presente
che l'acqua può essere utilizzata in diversi modi.
Le caratteristiche chimico-fisiche
dell’acqua
NEGLI USI:
- AGRICOLO E CIVILE
- REQUISITI DELLE ACQUE POTABILI
- PROPRIETÀ CHIMICHE
CARATTERI ORGANOLETTICI
i più importanti sono:
COLORE = si determina con il metodo colorimetrico al platino- cobalto.
ODORE = si utilizza la tecnica delle diluizioni.
SAPORE = vale quanto detto per l' odore.
TORBIDITA‘ = è dovuta alla presenza di particelle in sospensione.
Requisiti delle acque potabili
La normativa sulle acque potabili si applica a tutti gli acquedotti.
Perchè un' acqua si possa considerare potabile deve risultare limpida,
incolore, priva di odori e sapori sgradevoli, non deve contenere
sostanze tossiche deve avere una composizione chimica tale da essere
ben tollerata dall' organismo.
I caratteri che vengono analizzati per la formulazione del giudizio di
potabilità di un' acqua, sono i seguenti:
a)CARATTERI ORGANOLETTICI
b)CARATTERI FISICI
c)CARATTERI CHIMICI
CARATTERI FISICI sono determinati da:
TEMPERATURA = viene misurata in loco mediante un termometro a bicchiere,ossia, con
il bulbo pescante in un bicchiere metallico. Per una buona acqua potabile la temperatura
dovrebbe essere compresa tra 10°C e 15°C.
CONDUCIBILITA' ELETTRICA= è in rapporto con il contenuto salino delle acque. La
determinazione viene effettuata usando conduttimetri con cella ad elettrodi platinati.
PH = viene misurato tramite l' uso di ph-metri con elettrodo a vetro ed elettrodo di
riferimento, il ph dovrebbe oscillare tra 6.5 e 8.5 come valore guida tra 6.0 e 9.5 come
valori limite.
L' acqua minerale captata dai fossi viene convogliata nei serbatoi INOX dove per
eliminare Fe e Mn, viene immessa aria sterile che precipita il Fe sotto forma di FeO e
non consente la eliminazione.
Dai SILOS l' H2O è inviata all' imbottigliatrice dove viene trattata come CO2.
L' imbottigliatrice deve essere sterilizzata.
La legislazione non consente che la plastica ceda sino a 8 mg/cm3.
La presenza di NO3- (IONI NITRATI) segnala che l' H2O è venuta in contatto con
acque provenienti da terreni concimati con NH4NO3 (nitrato di ammonio) e KNO3
(nitrato di potassio).
In presenza di un vecchio inquinamento si trovano NH3 per contaminazione con acque di
fogna in quanto NH3 DERIVA DALLE SOSTANZE PROTEICHE;NO2- (ioni nitrati) ed
NO3 (ioni nitrati). La presenza dei soli ioni NO2-ed NO3- rappresentano lo stadio finale
dell' ossidazione Indicano comunque che l' inquinamento è cessato. Tuttavia è necessario
far analizzare l' H2O dal microbiologo.
Requisiti delle acque potabili
La normativa sulle acque potabili si applica a tutti gli acquedotti.
Perchè un' acqua si possa considerare potabile deve risultare limpida,
incolore, priva di odori e sapori sgradevoli, non deve contenere
sostanze tossiche deve avere una composizione chimica tale da essere
ben tollerata dall' organismo.
I caratteri che vengono analizzati per la formulazione del giudizio di
potabilità di un' acqua, sono i seguenti:
a)CARATTERI ORGANOLETTICI
b)CARATTERI FISICI
c)CARATTERI CHIMICI
CARATTERI CHIMICI = i controlli chimici tendono a valutare il suo grado di
mineralizzazione.
Valutazione del grado di mineralizzazione di un' acqua:
ALCALINITA' TOTALE = intesa come il contenuto totale di sostanze basiche
sia forti che deboli; viene determinata mediante titolazione con HCl mediante
a titolo noto in presenza di un indicatore misto.
RESIDUO FISSO = s' intende l' insieme di sostanze in soluzione o in
sospensione nell' acqua che permangono in capsula di porcellana dopo l'
evaporazione del solvente ed essiccamento ad una definita temperatura.
SOLFATI = nelle acque potabili sono presenti in quantità modeste. Le acque
molto ricche di questi sali hanno sapore poco gradevole e sono mal tollerate;
infatti i solfati di sodio e magnesio esercitano un' azione catartica. Pertanto si
raccomanda una concentrazione massima di solfati pari a 250 mg/l.
CLORURI = sono presenti sempre in acque molto pure. Il valore guida per un'
acqua potabile è fissato su 25 mg/l
SODIO E POTASSIO = nella maggior parte delle acque il contenuto di questi
sali e tra 20 e 10 mg/l
FERRO E MAGNESE = sono presenti sotto forma di sali ferrosi e manganosi
che si ossidano a contatto con l' aria a sali ferrici e manganici.
DUREZZA = è dovuta alla presenza in acqua dei sali, dei metalli alcalinoterrosi, soprattutto calcio e magnesio. La durezza totale di un' acqua è data
dalla somma di 2 frazioni: una DUREZZA TEMPORANEA ed una
PERMANENTE.
Le caratteristiche chimico-fisiche
dell’acqua
NEGLI USI:
- AGRICOLO E CIVILE
- REQUISITI DELLE ACQUE POTABILI
- PROPRIETÀ CHIMICHE
PROPRIETÀ CHIMICHE
DELL’ACQUA
Legami
Covalente polare
idrogeno
Legame covalente polare
La molecola dell’acqua (H2O) è formata da due atomi di idrogeno
legati covalentemente a un atomo di ossigeno. Nelle molecole in
cui vi sono legami covalenti,gli atomi si contendono in
continuazione gli elettroni coinvolti. L’attrazione che un atomo
esercita nei confronti degli elettroni condivisi in un legame viene
chiamata elettronegatività. Il legame covalente polare si forma
tra atomi i cui valori di elettronegatività non sono molto diversi;
questo è un legame chimico nel quale gli elettroni in condivisione
(elettroni spaiati) vengono attirati in misura maggiore verso
l’atomo più elettronegativo, rendendo quest’ultimo parzialmente
negativo e l’altro parzialmente positivo. I due legami covalenti
polari fanno si che quella dell’acqua sia una molecola polare,dotata
cioè di un polo leggermente negativo e di un altro leggermente
positivo.
PROPRIETÀ CHIMICHE
DELL’ACQUA
Legami
Covalente polare
idrogeno
Legame idrogeno
La polarità delle molecole d’acqua fa si che esse interagiscano tra
loro; si ha così la formazione di legami deboli tra le molecole,
chiamati legami ad idrogeno. Quindi, quando due molecole di acqua si
avvicinano, si stabilisce un’attrazione elettrostatica fra l’atomo di
ossigeno di una di esse e uno degli atomi di idrogeno dell’altra, si
forma così un legame ad idrogeno fra le due molecole. Le molecole di
H2O si dispongono,inoltre,intorno ai cationi,come gli acini in un
grappolo d’uva. Questa disposizione è chiamata cluster, che se
sottoposto ad un campo magnetico determina un cambiamento del ph.
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
Le funzioni dell’acqua nell’organismo umano
L’acqua costituisce circa il 70% di tutte le cellule del nostro corpo,per questa
ragione svolge importanti funzioni all’interno di questo.
Regola la pressione osmotica: all’interno e all’esterno della cellula è presente
una soluzione acquosa e poiché la membrana cellulare è permeabile all’acqua,le
molecole d’acqua possono facilmente entrare ed uscire dalla cellula. La
diffusione di H2O attraverso la membrana selettivamente permeabile è
chiamata osmosi.
Regola l’equilibrio idrico: l’acqua è un fattore abiotico indispensabile per tutte
le forme di vita. Prendiamo,per esempio,un animale,per sopravvivere,se le sue
cellule sono esposte ad un ambiente ipertonico (con concentrazione maggiore di
soluto) o ipotonico (con concentrazione più bassa di soluto), l’animale deve
possedere un sistema che preveda l’eccessiva perdita o l’eccessivo
assorbimento d’acqua. Il controllo dell’equilibrio idrico è chiamato
osmoregolazione.
Regola il bilancio energetico: durante la respirazione cellulare,glucosio e
ossigeno vengono trasformati in anidride carbonosa e acqua: C6H12O6+6 O2 =6
H2O+ATP.Quindi attraverso questa reazione si ha l’eliminazione di H2O e il
raffreddamento del corpo umano.
E’ mezzo di trasporto di nutrimenti: ciò avviene per mezzo del torrente
sanguigno,infatti il sangue è costituito per l’ 85% da H2O,quo dei nutrimenti ma
anche per l’eliminazione di scorie.
Contenuto di H2O degli organi
e dei liquidi corporei
Gli organi contengono oltre il 75% di acqua,fatta eccezione per i denti
scheletro;in particolare il contenuto in percentuale è:
LATTE MATERNO
87%
FEGATO
RENI
83%
SCHELETRO
CUORE
79%
DENTI
POLMONI
79%
LIQUIDO CELEBRALE
MILZA
76%
MIDOLLO OSSEO
MUSCOLI
75%
CERVELLO
STOMACO E INTESTINO 75%
PLASMA SANGUIGNO
PELLE
72%
e lo
70%
22%
10%
99%
75%
85%
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-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
pH e pH-metri
Il pH è, in chimica, una notazione che misura propriamente la "potenza (nel
significato matematico, cioè esponente) d'idrogeno (simbolo H)" e viene definito
come il logaritmo decimale dell'inverso della concentrazione dello ione idrogeno (che
viene indicata tra parentesi quadre).
pH= -log[I]+]
Questa relazione analitica deriva dalla tecnica potenziometrica (introdotta da
Sorensen nel 1909) con cui sono state effettuate le prime accurate misure della
concentrazione idrogenionica per la quale il valore misurato del potenziale è
funzione del logaritmo delle concentrazioni. Il pH si usa per indicare l'acidità o la
basicità di una soluzione. Nell'acqua (o in mezzi acquosi) a causa della reazione di
dissociazione dell'acqua in ioni H+ e in ioni OH
H20 < H'- + 01T
L'espressione della costante di equilibrio è
[H+][OH-] = K
[H201
Dal momento che la quantità di molecole dissociate è bassissima rispetto alla
quantità totale delle molecole, la concentrazione dell'acqua indissociata è
praticamente costante ed uguale a 55 moI/dm3. L'espressione della costante di
equilibrio diventa quindi
[H+][OIT] = [H20]K
Poiché [H20] e K sono due costanti, il loro prodotto è sempre una costante e
viene chiamato prodotto ionico dell'acqua ed indicato col simbolo Kw (l'indice
w è l'iniziale sia del termine inglese water sia del termine tedesco Wasser,
che significano acqua).
[H+][ 01T] = Kw
Alla temperatura di 250C Kw vale 10-14. Il prodotto tra la concentrazione di
ioni H+ e la concentrazione di ioni OH- nell'acqua è uguale a Kw sia per l'acqua
pura che per le soluzioni acquose. Quando l'acqua è pura gli unici ioni H+ e OHsono quelli provenienti dalla dissociazione dell'acqua e poiché per ogni ione H+
che si forma si forma anche uno ione OH-, la concentrazione di ioni H+ è
uguale alla concentrazione di ioni OW.
[H'-] = [011]
Il prodotto ionico dell'acqua può anche essere scritto come:
[H+-]2 = K.
Sostituendo a Kw il suo valore reale ed estraendo la radice quadrata da
entrambi i membri dell'uguaglianza si ottiene
[H+] = 10-7
Il pH nell'acqua e nelle soluzioni acquose è quindi
pH = -log 10-' = +7) = 7
Invece nelle soluzioni acide, in cui [H+]> 10-7, il pH risulta minore di 7, mentre in
quelle basiche risulta maggiore di 7. Per esempio ad una soluzione di acido
cloridrico 10-3 N, acido forte, completamente dissociato, corrisponde un pH
uguale a 3. La misura del pH può essere fatta, con limitata precisione, per mezzo
di indicatori, il cui colore cambia a seconda dell'acidità dell'ambiente, oppure,
con maggiore esattezza, utilizzando dei pHmetri.
I pH-metri sono potenziometri o voltimetri elettrici usati per la misurazione del pH,
la cui resistenza interna è sufficientemente alta da consentire l'uso di elettrodi a
membrana di vetro o di altra natura. I più moderni pH-metri sono quelli a lettura
diretta: si tratta in genere di dispositivi allo stato solido che impiegano un
trasduttore a effetto di campo per fornire la necessaria resistenza interna. A
seconda del livello di qualità i pH-metri vengono classificati come strumenti di uso
comune, di uso generale, strumenti a scala espansa e strumenti di ricerca:
corrispondentemente le minime variazioni di pH apprezzabili sono 0. 1 unità, 0.05
unità, 0.0 1 unità e 0.005 unità. Il pH di una soluzione viene determinato misurando
la differenza di potenziale (in Volt) nella
pila formata da un elettrodo indicatore
(cioè dal potenziale elettrico fisso),
generalmente a calomelano (Hg2C12)
(il cui potenziale varia comunque in
funzione della concentrazione degli ioni
CI)
immerso in KCI 3M, dalla soluzione X da
analizzare e dall'elettrodo sensore del
pH (il cui potenziale varia in flinzione
della concentrazione degli ioni W nella
soluzione) solitamente in vetro.
L'elettrodo indicatore e la soluzione X
sono collegati da un setto
poroso, di solito in KCI 3M.
La tensione VT di questa pila, ad una temperatura T, è legata al pH dalla relazione
VT = KT + RT 2.303pH + Ediff
F
Dove: KT rappresenta il valore di VT in condizioni standard.
R = la costante dei gas
F = il Faraday
T = la temperatura assoluta dì misura
Ediff = il potenziale della giunzione liquida.
La misura del pH risente principalmente di tre effetti:
a) effetto di Edj sulla misura del pH. Ediff dipende dalla geometria e dalle
caratteristiche chimico-fisiche della giunzione salina o anche dal tipo e dalla
concentrazione dei Sali presenti nella soluzione X. Per esempio usando come
giunzione salina del KG saturo Ediff contribuisce alla misura del pH come termine
additivo spurio con non più di ±0.05 unità di pH se questo è compreso tra 4 e 10 o
con non più di ±O. 1 unità per pH inferiori a 2 o superiori a 10.
b) effetto della temperatura sulla misura del pH. Nella misura elettro-chimica,
variando la temperatura, variano sia KT sia il rapporto RT/F e, a differenza degli
altri due effetti, nessuna
previsione può essere fatta circa la dipendenza degli equilibri chimici dalla
temperatura. c) effetto dovuto a non specificità dell'elettrodo sensore del pH. Per
esempio un certo tipo di elettrodo a vetro non è adatto in presenza di ioni Na+ a pH
superiori a 8; usando elettrodi appropriati l'errore alcalino, che dipende dal tipo di
vetro e dal rapporto tra la concentrazione degli ioni Na+ e la concentrazione degli
ioni W, viene reso molto piccolo e costante.
In ogni caso il valore del pH viene determinato solo dopo aver effettuato
un'operazione di taratura del pH-metro con una o più soluzioni tampone a pH
noto portate alla stessa temperatura del campione. Inoltre, qualora si debba
misurare il pH di diversi campioni è necessario eseguire, tra una misurazione e
l'altra, un'operazione detta di avvinamento, che consiste nel lavare gli
elettrodi con la nuova soluzione campione, al fine di evitare che eventuali
residui del campione precedente, rimasti attaccati agli elettrodi, possano
interferire con la nuova misurazione. Di seguito sono riportati i valori,
misurati sperimentalmente, del pH di alcuni tipi di acqua:
-Acqua piovana = 6.12
-Acqua minerale frizzante = 5.83 (il pH leggermente acido è dovuto alla
presenza dell'anidride carbonica che, reagendo con le molecole d'acqua,
genera piccole quantità di acido carbonico)
-Acqua potabile = 7.57
-Acqua marina = 8.03
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
Determinazione dei cloruri secondo Mohr
Questa analisi và effettuata in soluzione neutra o, quanto meno, mantenendo il
PH fra 5 e 10, perché in soluzione acida il cromato d’argento è solubile ed in
soluzione nettamente basica precipita l’ossido d’argento. Il PH può essere
mantenuto nei limiti voluti aggiungendo alla soluzione NaHCO3 o acido acetico.
La determinazione dello ione (CL-) secondo Mohr si fa attraverso un’ analisi
volumetrica con precipitazione.
Nella titolazione dei cloruri (CL-) come indicatore si usa il cromato di potassio
(K2CrO4 – indicatore che indica il punto di equivalenza – 1mml al 5%).
Esperimento in laboratorio (Dipartimento di chimica: responsabile
tecnico Prof. Benedetti)
Strumenti utilizzati
100 mml acqua piovana
agitatore
indicatore 5% potassio cromato (K2CrO4)
cunetta digitale
buretta in pelle (manuale)
169,9 peso molare di AgNO3 (nitrato d’argento)
Esperimento
Utilizzo una buretta digitale contenente la soluzione titolante di nitrato d’argento AgNO3 con
concentrazione 0,1 M.
La buretta è annerita poiché l’ Ag è fotosensibile. Per questa sua proprietà, l’ Ag è il
componente di emulsioni che ricoprono le pellicole fotografiche e la carta su cui vengono
stampate le fotografie.
100mml H2O +0,1 M AgNO3(titolante)+1mml K2CrO4 (indicatore giallo)+Ag2CrO4 (indicatore
rosso) mmgr/l (CL-) =
mml AgNO3 (titolante) x M (AgNO3-titolante) x P.Eg. (35.45) x 1000 mml campione.
Determinazione (CL-) nell’ H2O potabile attraverso la titolazione di Mohr (titolazione
volumetrica).
100mml H20 + 1mml K2CrO4 (indicatore) + 0.1M AgNO3 +AgCl + Ag2CrO4=
N.B.- Ag+ + Cl- AgCl (essendo meno solubile del cromato d’argento Ag2CrO4, precipita . I
rimanenti ioni Ag reagiscono con CrO4 e formano il sale).
100mml (H20piovana+Cl-) + 1mml 5% K2CrO4 + 0.1M (AgNO3) AgCl + Ag2CrO4
(cromato d’ Ag rosso).
N.N.B.- La buretta digitale è più precisa della buretta di Pelletts poiché la prima apprezza
l’aggiunta di 0,01 mml di soluzione, mentre la seconda apprezza solo l’aggiunta di 0,1 mml.
Procedimento
Voglio sapere quanti mmgr (CL-) sono presenti in 100 mml di H2O piovana.
Sappiamo che nell’ acqua piovana vi è una bassa concentrazione di sali.
1- Nel campione metto un agitatore magnetico che manterrà
l’ H2O potabile in continua agitazione evitando che, con l’aggiunta della soluzione titolante
(AgNO3) e la formazione di AgCl , esso precipiti rendendo la soluzione opalescente.
2- Si mette nella soluzione di acqua potabile come indicatore 1mml di cromato di potassio
(K2CrO4) al 5%. Questo è di colore giallo.
3- Si fa gocciolare, poco alla volta, una soluzione titolante 0,1M di AgNO3 (nitrato d’argento).
4- Finché nell’ H2O piovana ci sono gli ioni cloruro (CL-) , aggiungendo con la buretta digitale la
soluzione di AgNO3, lo ione Ag+ reagisce con gli ioni Cl- e si forma Ag+Cl-;l’ AgCl non precipita
e non rende la soluzione opalescente. Ag+NO3 (nitrato d’argento)  Ag+ + NO3- (ioni
nitrato) Ag+ + Cl- (H2O potabile)  AgCl. Dopo aver aggiunto una soluzione equimolecolare di
AgNO3 , la quantità di ioni Ag+ avrà reagito con lo stesso numero di ioni Cl- (che erano
presenti nel becker in un certo volume di acqua), formando il cloruro d’argento che essendo
insolubile precipita (AgCl).
Quando nel becker contenente acqua potabile ( l’AgCl continua ad essere presente nella
sospensione ) non ci sono più gli ioni (Cl-) , aggiungendo altro AgNO3 (nitrato d’argento), lo ione
Ag+ reagisce con CrO4-- (ione cromato) dell’ indicatore (K2CrO4) e si forma AgCrO4
(cromato d’argento) che colora di rosso la soluzione.
Ag+ + CrO4--  Ag2CrO4 (colore rosso) .
Nel momento in cui vedo il punto di viraggio (ossia la soluzione di H2O potabile cambia colore,
da gialla diventa rossa, leggo il valore in mml di AgNO3 aggiunto, valore riportato nel display
della buretta digitale -es. 0,29mml- )
Per trovare la quantità di ioni (CL-) presenti nell’acqua potabile, applico la regola:
mmgr/l (CL-) = mml (titolante) x X(soluz.titolante) x P.Eg.(CL-) x 1000/mml (campione) =
= 0,29 mml(AgNO3) x 0,1 (AgNO3) x 35,45 (CL-) x 1000/100 mml H2O piov. =
=10,28 mmgr/l ( concentrazione ioni cloruro nell’ H2O piovana).
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica delle
acque
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di Chimica dell’Università degli Studi di Bari.
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-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
DUREZZA DELL’ACQUA POTABILE
Intendiamo per durezza di un’acqua la quantità di sali di calcio (Ca) e di
magnesio (Mg) presenti nella stessa, espressi in gradi francesi °F (1°F = 1 g di
CaCO3 in 100 L di acqua), oppure in gradi tedeschi (1°T = 1 g di CaO in 100 L di
acqua): nel nostro caso abbiamo però considerato la prima unità di misura.
ANALISI DELLA DUREZZA
Le acque potabili che contengono un’eccessiva quantità di sali di calcio e di
magnesio (oltre 0,5 g/l) sono chiamate “acque dure”. Questi sali rendono l’acqua
poco digeribile e sono dannosi per gli impianti domestici ed industriali in quanto
i carbonati di calcio e magnesio sono insolubili e quindi intaccano le tubature;
impediscono, inoltre, anche ai saponi di formare la schiuma. La reazione
descrittiva è la seguente:
CaCO3 + H2O + CO2 ----------> Ca(HCO3)2
L’azione combinata dell’acqua e dell’anidride carbonica scioglie il carbonato di
calcio insolubile; si ha come risultato un idrogeno carbonato solubile che
costituisce la durezza.
Esistono tre tipi di durezza delle acque:
•LA DUREZZA TOTALE
•LA DUREZZA TEMPORANEA
•LA DUREZZA PERMANENTE.
DUREZZA DELL’ACQUA POTABILE
Intendiamo per durezza di un’acqua la quantità di sali di calcio (Ca) e di
magnesio (Mg) presenti nella stessa, espressi in gradi francesi °F (1°F = 1 g di
CaCO3 in 100 L di acqua), oppure in gradi tedeschi (1°T = 1 g di CaO in 100 L di
acqua): nel nostro caso abbiamo però considerato la prima unità di misura.
ANALISI DELLA DUREZZA
Le acque potabili che contengono un’eccessiva quantità di sali di calcio e di
magnesio (oltre 0,5 g/l) sono chiamate “acque dure”. Questi sali rendono l’acqua
poco digeribile e sono dannosi per gli impianti domestici ed industriali in quanto
i carbonati di calcio e magnesio sono insolubili e quindi intaccano le tubature;
impediscono, inoltre, anche ai saponi di formare la schiuma. La reazione
descrittiva è la seguente:
CaCO3 + H2O + CO2 ----------> Ca(HCO3)2
L’azione combinata dell’acqua e dell’anidride carbonica scioglie il carbonato di
calcio insolubile; si ha come risultato un idrogeno carbonato solubile che
costituisce la durezza.
Esistono tre tipi di durezza delle acque:
•LA DUREZZA TOTALE
•LA DUREZZA TEMPORANEA
•LA DUREZZA PERMANENTE.
DUREZZA TEMPORANEA
Consiste nell’eliminare tutti i sali che possono essere eliminati per
riscaldamento del campione in esame. E’ dovuta alla quantità di
bicarbonati di calcio e magnesio che per riscaldamento precipitano
sottoforma di carbonati insolubili.
La reazione è la seguente:
Ca (HCO3)2 -----------> CaCO3 + H2O + CO2
insolubile
DUREZZA DELL’ACQUA POTABILE
Intendiamo per durezza di un’acqua la quantità di sali di calcio (Ca) e di
magnesio (Mg) presenti nella stessa, espressi in gradi francesi °F (1°F = 1 g di
CaCO3 in 100 L di acqua), oppure in gradi tedeschi (1°T = 1 g di CaO in 100 L di
acqua): nel nostro caso abbiamo però considerato la prima unità di misura.
ANALISI DELLA DUREZZA
Le acque potabili che contengono un’eccessiva quantità di sali di calcio e di
magnesio (oltre 0,5 g/l) sono chiamate “acque dure”. Questi sali rendono l’acqua
poco digeribile e sono dannosi per gli impianti domestici ed industriali in quanto
i carbonati di calcio e magnesio sono insolubili e quindi intaccano le tubature;
impediscono, inoltre, anche ai saponi di formare la schiuma. La reazione
descrittiva è la seguente:
CaCO3 + H2O + CO2 ----------> Ca(HCO3)2
L’azione combinata dell’acqua e dell’anidride carbonica scioglie il carbonato di
calcio insolubile; si ha come risultato un idrogeno carbonato solubile che
costituisce la durezza.
Esistono tre tipi di durezza delle acque:
•LA DUREZZA TOTALE
•LA DUREZZA TEMPORANEA
•LA DUREZZA PERMANENTE.
DUREZZA PERMANENTE
Riguarda soltanto la quantità di sali di calcio e magnesio rimasti in soluzione anche dopo l’ebollizione.
La durezza totale è data dalla differenza tra la durezza permanente e la durezza temporanea.
La durezza viene espressa in gradi francesi (°F) che corrispondono a 10 mg/L di CaCO3.
E’ possibile determinarla attraverso la TITOLAZIONE COMPLESSOMETRICA.
Essa consiste nell’utilizzo di un sale organico come titolante detto EDTA (Etilen Diammino tetra acetico).
L’EDTA è un reattivo chelante perché sequestra gli ioni Ca++ ed Mg++ legandoli al radicale:
Complesso formato
dall’anione dell’EDTA
con lo ione Ca+1
Per apprezzare il momento in cui gli ioni Ca++ e Mg++ vengono chelati si osserva il punto di viraggio. A tale fine
vengono usati indicatori complessometrici che virano a diversi valori di PH compresi tra 6 e 9 in quanto un
PH fortemente acido creerebbe una maggior quantità di idrogeno liberato che non permetterebbe il
proseguimento della reazione. Come indicatore si usa il Nero eriocromo T che in presenza di ioni Ca++ e Mg++
fa assumere alla soluzione un colore fucsia. Man mano che gli ioni Ca++ e Mg++ vengono complessati
dall’E.D.T.A., cioè la loro quantità in soluzione diminuisce, l’indicatore (a PH =10) vira e fa assumere alla
soluzione colore azzurro.
Quando non ci sono più ioni Ca++ e Mg++ si sfrutta la proprietà dell’indicatore perché, noti i ml di E.D.T.A.
aggiunti per raggiungere il viraggio della soluzione, si possono titolare gli ioni Ca++ ed Mg++. Quanto maggiore
è la durezza dell’acqua, ovvero quanto maggiore è la quantità di ioni Ca++ ed Mg++, tanto maggiore sarà la
quantità del titolante da aggiungere (E.D.T.A.) per raggiungere il viraggio. Invece nell’H2O distillata, ove non
ci sono ioni Ca++ ed Mg++, aggiungendo 10 ml di tampone ammoniacale (a PH = 10) e l’indicatore Nero eriocromo
T, la soluzione assume subito colore azzurro.
Esperimento
ATTREZZATURA.
- 100 ml di H2O potabile;
- Becher;
- 0,0951 ml E.D.T.A.;
- 2 gocce di nero eriocromo T;
- Tampone ammoniacale : NH3;
- Buretta;
- Sostegno per la buretta;
- Pipetta tarata a doppio senso;
- Pipetta dosatrice automatica;
- Agitatore.
- Acido Calcon Carbonico (indicatore);
- 2 ml. di Na(OH)
PROCEDURA
1) 100 ml di H2O potabile in un becher;
2) aggiunta 10 ml. della soluzione tampone ammoniacale (PH = 10);
3) aggiunta 2 gocce di NECT (indicatore);
4) aggiunta 0,0951 ml. di E.D.T.A., fino a viraggio della soluzione;
5) Determinazione della quantità di E.D.T.A. (acqua potabile) = 22,78 ml.
6) TH° = ml E.D.T.A. x M x Eq. (CaCO3) x 1000/ml. campione
(Durezza)
TH° (H20 potabile) = 22,78 ml. x 0,0951 x 100,9 x 1000/100 ml. = 216,8 mg/l CaCO3
7) Durezza tot. = 216,8/10 mg/l = 21,68 ° F.
Consideriamo la quantità di carbonati di Ca ed Mg presenti nella soluzione. Vogliamo trovare quanti mg di Ca++
ed Mg++ sono presenti nei 100 ml. di soluzione, pertanto impostiamo una proporzione:
x mg (Ca) : mg (CaCO3) = p.a. (Ca) : P.M. (CaCO3)
x mg (Ca) = mg (CaCO3) x p.a. (Ca) / P.M. (CaCO3)
= 100,09 mg/l
Per misurare la [Ca++] usiamo come INDICATORE l’ Acido Calcon Carbonico che necessita di una soluzione a
PH = 12.
Per trasformare la soluzione in modo che il PH rimanga circa 12, si aggiungono 2 ml di una soluzione di
Na(OH) al 50%.
Da notare è che l’idrossido di magnesio (Mg(OH)) non partecipa alla reazione di chelazione da parte dell’
E.D.T.A. , pertanto precipita.
8) Dalla quantità in ml di E.D.T.A. aggiunto, che provoca il viraggio dell’ acido Calcon Carbonico da fucsia ad
azzurro, si misura la quantità in mg/l di CaCO3 :
100 ml (H2O potabile) + 2 ml Na(OH) 50% + Acido Calcon Carbonico +E.D.T.A.(0,0951 ml.)
il viraggio della soluzione con l’aggiunta di 17,13 ml. di E.D.T.A. ;
9) Si ricava in seguito: - la quantità di ioni Ca++, utilizzando la formula della durezza e quest’ultima
attraverso la seguente proporzione:
p.a.(Ca) : P.M. (CaCO3) = x mg/l (Ca) : mg (CaCO3)
x mg (Ca) =
40,08 :
100,09
= x mg (Ca)
: 163 mg/l
40,08 x 163
= 65,14 mg/l
100,09
-la quantità di ioni Mg++, ricavando la durezza(MgCO3) per differenza fra DUREZZA TOT. e quella del
CaCO3 :
TH° (Mg) = TH° (H2O potabile) - TH° (CaCO3) = 216,8 - 163 = 53,8
10) Infine, nota la durezza di MgCO3, si ricava la quantità di ioni Mg++ tramite la
seguente proporzione:
p.a.
(Mg)
: P.M.
24,305
(MgCO3)
84,3
= x mg (Mg) : mg/l (Mg in MgCO3)
x mg (Mg
24,305 x 53,8
x mg/l (Mg) =
= 15,5114
84,3
53,8 mg/l
Analisi delle acque
Lezione teorica del Prof. A. De Giglio (15/2/2005)
-DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
-LE CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA
-LE FUNZIONI DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO UMANO
Monitoraggio e controllo – analisi chimica
delle acque
ESERCITAZIONE eseguita presso il laboratorio del Dipartimento di Chimica
dell’Università degli Studi di Bari.
Responsabile dell’attività di laboratorio Sig. Domenico Benedetti
-DETERMINAZIONE pH
-DETERMINAZIONE CLORURI
-DETERMINAZIONE DUREZZA TOTALE
-CROMATOGRAFIA E RIVELAZIONE IN CELLA
Cromatografia su colonna e rivelazione in cella
elettrolitica dell’ H2O potabile
Il loop contiene 25 ml di H2O potabile. Nella colonna COLONNA CROMATOGRAFICA vengono
separati i componenti della miscela, proprio come avviene nella DISTILLAZIONE
FRAZIONATA del petrolio. Nella colonna vengono trattenute maggiormente le molecole a
maggiore peso molecolare, cioè quelle che presentano ingombro sterico. Ad es. arriva prima lo
ione NO3- (ione nitrato) che ha PH minore dello ione SO4–- (ione solfato), (in quanto NO3- ha
un atomo in meno).
L’ELUENTE passa attraverso la colonna con V= 1ml/l
Pps = 1851 ps (pounds) N.B 1 atm= 14,…… pounds
Patm = 1851 = 132,21429
(lavora quasi a 100 atm)
14
N.B: 1 Bohr (1atm) = 1,0986 atm = 14, 5028 pounds
Le sostanze presenti, resine a scambio ionico, possono attraversare le microsfere ove gli ioni
vengono trattenuti. Quando arriva il campione nel DETECTOR le sostanze vengono bruciate e
la scompensazione viene trasmessa in un messaggio elettrico che dà il picco specifico per ogni
sostanza, si ha così un CROMATOGRAMMA. Per l’H2O potabile la sequenza è:
F- (ioni fluoruri), Cl- (ioni cloruri), PO4 --- (ioni fosfati), NO3- (ioni nitrati), SO4 -- (ioni solfati)
Fra l momento zero, in cui iniziamo l’analisi, e l’uscita del primo picco, c’è il TEMPO
D’INTENZIONE.
Dopo 2’ si separano i fluoruri, dopo 5’ 57’’ i cloruri, dopo 10’ 52’’ i fosfati, dopo 11’ 47’’ i nitrati,
dopo 13’ 52’’ i solfati.
Foto relative al cromatogramma
dell’acqua potabile
cromatogramma dell'acqua potabile. Si
osservano in successione i picchi a 3,2 del F,
a 5,6 del Cl, a 11,5 del NO3, a 13,5 del SO4
Lettura del cromatogramma dell’acqua
potabile, da parte della alunna
Antonella Falco
Distillazione frazionata del petrolio
Distillazione Operazione che consiste nel separare le varie componenti di una
miscela liquida. Si attua riscaldando il liquido fino al punto di ebollizione, in modo
che evaporino le componenti più volatili, che vengono separate dalle altre per
successiva condensazione. Lo scopo della distillazione può essere il recupero di
un solvente da una soluzione in cui siano disciolte sostanze non volatili oppure,
più comunemente, il frazionamento di una miscela complessa nelle componenti di
diversa volatilità.
Operazioni per certi versi complementari alla distillazione sono l'evaporazione e
l'essiccamento, impiegati per allontanare il solvente da una soluzione allo scopo
di recuperarne il soluto. La distinzione tra i processi di distillazione e quelli di
evaporazione è però solo formale, poiché in entrambi i casi vengono usate le
stesse apparecchiature.
Teoria della distillazione
La distillazione si basa sul fatto che il vapore ottenuto per ebollizione di una miscela di più liquidi contiene
una percentuale maggiore dell'elemento più volatile rispetto alla miscela di partenza. La relazione tra la
composizione di una miscela di liquidi e la composizione del vapore con essa in equilibrio fu ricavata dal
chimico francese François-Marie Raoult (1830-1901) ed è oggi nota con il nome dello scopritore. Secondo
la legge di Raoult, in una miscela di liquidi perfettamente miscibili (soluzione ideale) ogni componente ha
pressione di vapore pari a quella che avrebbe se fosse puro, moltiplicata per la propria frazione molare
nella soluzione. Il punto di ebollizione di una miscela ideale viene raggiunto quando la somma delle
pressioni parziali dei singoli componenti eguaglia la pressione esterna, che in condizioni normali è pari a
una atmosfera. Quindi una soluzione ideale di due liquidi in quantità equimolare bolle a una temperatura
che è data esattamente dalla media dei punti di ebollizione delle due sostanze pure. Il grado di
separazione ottenuto con un singolo stadio di distillazione dipende esclusivamente dalla differenza tra le
pressioni di vapore dei componenti puri, perciò, in ultima analisi, dalla differenza tra i loro punti di
ebollizione. In particolare, minore è la differenza tra i punti di ebollizione delle sostanze pure, minore è
la separazione ottenibile con un singolo stadio. Distillando una soluzione di una sostanza non volatile (ad
esempio un sale) per recuperare il solvente, è possibile ottenere una separazione completa con un unico
stadio; al contrario se la differenza tra i punti d'ebollizione è minima, è impossibile separare i componenti
della miscela con una sola distillazione. La relazione di Raoult si applica correttamente solo a miscele di
liquidi molto simili per struttura chimica, come ad esempio il benzene e il toluene, mentre nella maggior
parte dei casi si osservano forti deviazioni dal comportamento ideale (soluzioni reali). Infatti, se un
componente è poco solubile negli altri la sua volatilità aumenta notevolmente. Ad esempio, la volatilità
dell'alcol in soluzioni acquose diluite è sensibilmente maggiore di quella che si può prevedere applicando la
legge di Raoult. Al contrario, l'ebollizione di una soluzione al 99% di alcol determina la formazione di
vapori contenenti una percentuale minore di questo componente; come conseguenza di ciò l'alcol non può
essere concentrato tramite distillazione oltre al 97%, anche ripetendo il processo per un numero
idealmente infinito di volte
Distillatori
Tecnicamente il termine alambicco si riferisce solamente al contenitore in cui si portano a ebollizione i liquidi da
distillare; nella maggior parte dei casi, però, viene usato per indicare l'intero apparato, costituito dalla colonna
di frazionamento, dal condensatore e dal contenitore in cui viene raccolto il distillato. Gli alambicchi utilizzati in
laboratorio sono in genere di vetro, mentre quelli adibiti a impieghi industriali sono di ferro o d'acciaio; in alcuni
casi, per evitare che il ferro contamini il prodotto di distillazione, vengono preferibilmente usati apparecchi di
rame.
Distillazione frazionata
La distillazione viene detta frazionata quando viene realizzata in più stadi, sottoponendo le frazioni che si
formano nelle prime fasi del processo a più distillazioni successive.
In un impianto di rettifica, il liquido da distillare viene immesso alla base di una lunga colonna (detta di rettifica
o di frazionamento) dotata di una serie di piatti. Una parte del distillato, prodotto dalla condensazione dei
vapori che si formano in testa alla colonna, viene prelevata dal condensatore e viene fatta gocciolare nuovamente
nella stessa, costituendo il cosiddetto riflusso. Il vapore che sale verso il condensatore gorgoglierà attraverso il
liquido, arricchendosi in alcol e perdendo parte dell'acqua per condensazione. Ogni piatto della colonna di
frazionamento corrisponde quindi a uno stadio di distillazione; in questo modo, usando una colonna con un numero
sufficiente di piatti, è possibile ad esempio ottenere alcol al 95% in un unico passaggio. Inoltre, inserendo la
soluzione iniziale di alcol (al 10%) circa a metà colonna, è possibile recuperare tutto l'alcol della miscela. Questo
metodo, noto generalmente come rettificazione o distillazione frazionata, viene usato industrialmente non solo
per semplici miscele di due sostanze ma anche per soluzioni più complesse, quali ad esempio quelle presenti nella
pece o nel petrolio. La colonna di frazionamento più usata è la torre di gorgogliamento, in cui i piatti sono
disposti orizzontalmente a pochi centimetri l'uno dall'altro: il vapore che risale lungo la colonna è costretto a
passare attraverso le campane di gorgogliamento disposte su ogni piatto; contemporaneamente il liquido scende
da un piatto all'altro. Se il contatto tra liquido e vapore non è completo oppure si forma della schiuma per cui il
vapore trascina con sé una parte di liquido nel piatto superiore, l'efficienza del processo di distillazione
diminuisce e bisogna quindi aumentare il numero di piatti effettivi rispetto al numero previsto sul piano teorico
durante il dimensionamento della colonna. L'equivalente meno costoso, ma anche molto meno efficiente, della
torre di gorgogliamento è la colonna a impaccamento, in cui il liquido scorre su strati di anelli di terraglia o su
pezzi di vetro. L'unico svantaggio della distillazione frazionata consiste nel fatto che circa la metà del distillato
deve essere reintrodotta nella colonna e nuovamente riscaldata, con un dispendio di calore maggiore. D'altra
parte il sistema a ciclo continuo permette di impiegare il distillato per preriscaldare la miscela in ingresso.
Cracking
Processo ampiamente utilizzato nell'industria petrolchimica per scindere le molecole degli idrocarburi di
alto peso molecolare in molecole più piccole, ramificate e insature. Il cracking può essere condotto a
temperature e pressioni molto elevate (cracking termico) oppure in condizioni più blande, in presenza di un
catalizzatore (cracking catalitico).
Il cracking termico viene effettuato a temperature comprese tra 450 °C e 550 °C. Gli idrocarburi in queste
condizioni sono in genere gassosi, tuttavia l'alta pressione, compresa tra le 10 e le 100 atmosfere, può
determinare una parziale liquefazione. Il cracking catalitico invece avviene a pressioni molto più basse (tra le
2 e le 4 atmosfere); il catalizzatore è costituito da gel di silice e allumina, oppure da argille naturali attivate
da acidi inorganici. Alcuni impianti funzionano a letto fisso, cioè l'olio combustibile viene convogliato su uno
strato immobilizzato di particelle di catalizzatore; altri funzionano a letto fluido, cioè le particelle di
catalizzatore vengono sospese in una corrente di vapori di olio combustibile.
Le reazioni coinvolte nei processi di cracking sono molto complesse. Durante il cracking termico alcuni dei
legami tra gli atomi di carbonio degli idrocarburi pesanti si scindono, dando origine a radicali che possono
reagire con altre molecole oppure con altri radicali. Durante il cracking catalitico, invece, gli idrocarburi
pesanti si legano alla superficie acida del catalizzatore trasformandosi in carbanioni (anioni al carbonio) che
possono evolvere in modi formalmente analoghi a quelli dei radicali. I prodotti principali del cracking di oli
pesanti sono idrocarburi di peso molecolare minore, perlopiù insaturi; durante il processo si osserva sempre
la formazione di idrogeno e di carbonio elementare, sotto forma di coke.
Il cracking è uno dei più importanti processi dell'industria petrolchimica, in quanto consente di trasformare
frazioni del petrolio poco utili (cherosene, oli combustibili) in prodotti molto richiesti (benzine, idrocarburi
insaturi). Nelle moderne raffinerie il petrolio viene inizialmente sottoposto a distillazione frazionata. La
maggior parte delle frazioni più pesanti subisce un trattamento di cracking: il prodotto che ne risulta
contiene il 50% di benzina, che viene sottoposta a ulteriori processi di idrogenazione e di hydroforming. Il
restante 50% è costituito prevalentemente da idrocarburi insaturi molto leggeri (ad esempio propene), che
possono essere polimerizzati oppure usati per migliorare la qualità delle benzine.
Special thanks
Lavoro realizzato a conclusione del corso integrativo e di orientamento dal titolo
“MODERNI ASPETTI DELLA CHIMICA” (a.s. 2004-2005)
Lavoro realizzato a cura di
Tania Indellicati
(IV G)
Antonella Falco
(IV G)
Matteo Galantucci
(V C)
Adriana Masciandaro (IV G)
Stefania Fanelli
(IV G)
Daniele Ranieri
(IV B)
Michele Genchi
(IV B)
Computerizzazione: a cura di
Alessandro Abbaticchio (IV B)
Fotoritocco e masterizzazione a cura di
Giuseppe Morandi (IV G)
Alessandro Bruni (IV G)
Stefania Fanelli
(IV G)