Qual è il punto di equivalenza?
Il punto di equivalenza è il punto di una titolazione chimica - ovvero un processo per determinare la concentrazione di una sostanza disciolta attraverso una reazione indotta - in cui la quantità della sostanza titolata è appena abbastanza grande da reagire completamente con il campione. A volte viene anche indicato come punto stechiometrico. Il punto di equivalenza può essere determinato in vari modi usando segni come indicatori di pH, variazione di colore, conducibilità o precipitazione. La concentrazione di un dato reagente può essere dedotta titolando una sostanza nota nel campione di reagente e trovando il punto di equivalenza della reazione.
Nell'impostazione della titolazione, un lungo pezzo cilindrico di vetro noto come buretta viene riempito fino a un segno calibrato con un volume specifico del titolante, o soluzione da titolare. Di seguito è impostato un volume specifico dell'analita o soluzione in cui gocciolerà il titolante. La concentrazione del titolante è nota, mentre la concentrazione dell'analita non è nota. A poco a poco, la buretta viene svuotata nella soluzione dell'analita fino a quando si verifica il cambiamento atteso nell'analita, segnalando il punto di equivalenza. Nel punto di equivalenza, la quantità di titolante aggiunta ha completamente reagito con il reagente nell'analita e ora è possibile determinare la concentrazione della soluzione dell'analita.
Nelle titolazioni acido-base, dove un acido viene titolato in una base o viceversa, un composto indicatore di pH viene spesso aggiunto alla soluzione dell'analita in modo che il punto di equivalenza possa essere determinato visivamente. La fenolftaleina è un indicatore di pH comunemente usato che è incolore a bassi livelli di pH ma diventa rosa brillante ad alto pH. Il punto di equivalenza in una titolazione acido-base che coinvolge fenolftaleina sarebbe segnalato da un rapido cambiamento del colore in rosa. Diversi indicatori di pH vengono utilizzati per indicare le variazioni tra i diversi intervalli di pH, se necessario.
A volte, il colore dell'analita cambierà durante la titolazione senza l'uso di un indicatore. I punti di equivalenza delle reazioni di riduzione dell'ossidazione (redox) possono essere determinati in questo modo, poiché gli stati di ossidazione del prodotto e del reagente producono colori diversi. È anche possibile che la reazione di titolazione provochi la formazione di un precipitato o solido. La precipitazione può quindi essere utilizzata come indicatore del punto di equivalenza, sebbene il punto esatto della precipitazione possa essere difficile da determinare.
Altri metodi che possono essere utilizzati per determinare il punto di equivalenza includono la misurazione della conduttività della soluzione, la misurazione diretta del pH attraverso un pHmetro e la velocità di variazione della temperatura. Quest'ultimo processo è noto come titrimetria termometrica. La titrimetria termometrica sfrutta il fatto che la reazione chimica tra il titolante e l'analita sarà o esotermica - rilasciando calore - o endotermica - assorbendo calore. A seconda della natura della reazione, la temperatura aumenterà o diminuirà. Il picco di variazione di temperatura nella reazione è il punto di equivalenza.