7.4 titraties = rekenen aan zuurbase reacties

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

7.4 Titraties = 

rekenen met 

zuurbase 

reacties

Leerdoelen

• Je kunt berekeningen uitvoeren bij titraties (direct, indirect en terugtitratie).
  
• Je kunt beredeneren wat een geschikte indicator is om te gebruiken bij een zuurbase titratie.
• Je kunt een titratie experiment uitvoeren met correct gebruik van glaswerk.

Titratie

• Kwantitatieve analysemethode.
• Veel toegepast bij zuurbase en redoxreacties.


• Erlenmeyer met oplossing met onbekende concentratie.

• Buret met oplossing met bekende concentratie.
• Bij volledige reactie is er kleuromslag (evt door indicator).
• Met berekening wordt onbekende concentratie bepaald.

Materialen bij titreren

maatkolf voor maken van nauwkeurige hoeveelheid oplossing

buret voor toedruppelen oplossing

volumepipet voor afmeten nauwkeurig volume

pipetteer-ballon om vloeistof in en uit de pipet te krijgen

Equivalentiepunt

• Op school meestal bepaald door kleuromslag, soms met indicator.

• In bedrijven meestal met pH-meter of meten van lading (nauwkeuriger).

• In titratiecurve is het omslagpunt nauwkeurig af te lezen (in laboratoria wordt dit mbv excel automatisch berekend).

Keuze indicatoren bij zuurbase titratie

• Kleur moet veranderen rondom equivalentiepunt
• Sterk zuur + sterke base: omslagpunt pH=7,0 bijv. broomthymolblauw/ fenolftaleïne*
• Sterk zuur + zwakke base: omslagpunt pH<7,0 bijv. methylrood/methyloranje
• Zwak zuur + sterke base: omslagpunt pH>7,0 bijv.  broomthymolblauw/ fenolftaleïne*

* Vanwege gezondheidseffecten wordt fenolftaleïne (meestal) niet meer gebruikt op scholen.

Titratie berekeningen

• Noteer de reactievergelijking.
  
• Meestal volg je deze stappen in de berekening:

• Lees goed wat gevraagd wordt: massa, molariteit, massa% etc.

1. Bereken aantal mol toegevoegde stof (L * molariteit)
   
2. Bereken aantal mol gereageerde stof (molverhouding)
   
3. Soms verdunning berekenen (hoeveel mol in onverdund monster?)
   
4. Bereken massa gereageerde stof
   

Voorbeeld berekening

De onbekende hoeveelheid oxaalzuur wordt opgelost in 100,0 mL demiwater. Hiervan wordt 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en wordt getitreerd met 0,012 M natronloog. Tot kleuromslag is 12,35 mL natronloog toegevoegd. Bereken het aantal mg oxaalzuur wat is opgelost. De reactie die optreedt tijdens titreren: 

H₂C₂O₄ + 2 OH^- -> C₂O₄^2- + 2 H₂O

Voorbeeld berekening

De onbekende hoeveelheid oxaalzuur wordt opgelost in 100,0 mL demiwater. Hiervan wordt 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en wordt getitreerd met 0,012 M natronloog. Tot kleuromslag is 12,35 mL natronloog toegevoegd. Bereken het aantal mg oxaalzuur wat is opgelost. De reactie die optreedt tijdens titreren: 

H₂C₂O₄ + 2 OH^- -> C₂O₄^2- + 2 H₂O

Voorbeeld berekening

De onbekende hoeveelheid oxaalzuur wordt opgelost in 100,0 mL demiwater. Hiervan wordt 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en wordt getitreerd met 0,012 M natronloog. Tot kleuromslag is 12,35 mL natronloog toegevoegd. Bereken het aantal mg oxaalzuur wat is opgelost. De reactie die optreedt tijdens titreren: H₂C₂O₄ + 2 OH^- -> C₂O₄^2- + 2 H₂O

In stappen tot eindantwoord:

1) reken bekend gegeven om naar mol:
0,01235 L * 0,012 mol/L = 1,48*10-4 mol NaOH = 1,48*10-4 mol OH- toegevoegd.

2) met molverhouding 1:2 onbekende berekenen:
 1,48*10-4 / 2 = 7,41*10-5 mol H2C2O4 (oxaalzuur) gereageerd.

Voorbeeld berekening

De onbekende hoeveelheid oxaalzuur wordt opgelost in 100,0 mL demiwater. Hiervan wordt 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en wordt getitreerd met 0,012 M natronloog. Tot kleuromslag is 12,35 mL natronloog toegevoegd. Bereken het aantal mg oxaalzuur wat is opgelost. De reactie die optreedt tijdens titreren: H₂C₂O₄ + 2 OH^- -> C₂O₄^2- + 2 H₂O

In stappen tot eindantwoord:

1) reken bekend gegeven om naar mol
2) met molverhouding 1:2 onbekende berekenen

3) bepaal de 'omrekenfactor': dit zat in 25,00 mL
    ==> in oorspronkelijke 100,0 mL zat *4 = 2,96*10-4 mol oxaalzuur.

2,96*10-4 mol * 90,036 g/mol = 0,027 g oxaalzuur = 27 mg.

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

Er is een zwavelzuuroplossing gemaakt die tussen 5,0 M - 6,0 M moet zijn.  Dit zijn te hoge concentratie som met een gewone titratie te bepalen omdat het verbruik van de titrant (uit de buret) dan te hoog zou zijn en je de buret meerdere malen bij zou moeten vullen.
Om de molariteit te controleren wordt  10,00 mL zwavelzuuroplossing in een 250 mL maatkolf gebracht en aangevuld met demiwater. Hierna is 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en 3 druppels fenolftaleine toegevoegd.

Tijdens de titratie blijkt 15,75 mL 0,1002 M natronloog nodig te zijn tot het equivalentiepunt. 

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

In stappen tot eindantwoord: 

stap 1: markeer de belangrijke gegevens

stap 2: noteer de reactievergelijking (van zowel oplossen als titreren)

stap 3: noteer onder de titratiereactie de gegevens op de juiste plek.
               Er zal 1 deeltje bekend zijn en 1 onbekend

stap 4: bereken het aantal mol van de bekende

stap 5: bereken het aantal mol van de onbekende

stap 6: bepaal de eventuele rekenfactor

stap 7: verwerk de rekenfactor in je eindantwoord en denk hierbij ook aan vermelden van
            de conclusie.

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

In stappen tot eindantwoord: 

stap 1: markeer de belangrijke gegevens

Er is een zwavelzuuroplossing gemaakt die tussen 5,0 M - 6,0 M moet zijn. Dit zijn te hoge concentratie som met een gewone titratie te bepalen omdat het verbruik van de titrant (uit de buret) dan te hoog zou zijn en je de buret meerdere malen bij zou moeten vullen.

Om de molariteit te controleren wordt 10,00 mL zwavelzuuroplossing in een 250 mL maatkolf gebracht en aangevuld met demiwater. Hierna is 25,00 mL gepipetteerd in een erlenmeyer en 3 druppels fenolftaleine toegevoegd. Tijdens de titratie blijkt 15,75 mL 0,1002 M natronloog nodig te zijn tot  het equivalentiepunt.

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

stap 2: noteer de reactievergelijking (van zowel oplossen als titreren)

oplossen: H₂SO₄ + 2 H₂O --> 2 H3O⁺ + SO₄^2-

titratie: H₃O⁺ + OH^- --> 2 H₂O

stap 3+4+5: noteer onder de titratiereactie de gegevens op de juiste plek (er zal 1 deeltje
                bekend zijn en 1 onbekend) en bereken het aantal mol van de bekende

               H₃O⁺              +                OH^-         -->                 2 H₂O

                                                  15,75*10^-3L
                                                    0,1002 M 

 1,57815*10^-3 mol (onbekende): 1,57815*10^-3 mol (bekende)

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

stap 6: bepaal de eventuele rekenfactor + stap 7: verwerk de rekenfactor in je eindantwoord en denk hierbij ook aan vermelden van de conclusie.

10,00 mL zwavelzuuroplossing ==> 250 mL maatkolf ==> 25,00 mL gepipetteerd + getitreerd

                     x  M                                                  0,1 x M                                            0,1x M  ==> factor = 10X

                                                                                                                                          1,57815*10^-3 mol OH^- = 
                                                                                                                                          1,57815*10^-3 mol H₃O⁺

                                                                                                                                           vol = 25,00*10^-3 L 

onverdund = 0,63126 M H₃O⁺                 <==                                                 [H₃O⁺] = 0,063126 M (verdund)

Voorbeeld berekening met stappenplan voor 'rekenfactor'

stap 7: verwerk de rekenfactor in je eindantwoord en denk hierbij ook aan vermelden van 
              de conclusie.

onverdund = 0,63126 M H₃O⁺                 <==                                                 [H₃O⁺] = 0,063126 M (verdund)

oplossen: H₂SO₄ + 2 H₂O --> 2 H₃O⁺ + SO₄^2-

                           1                           :        2
                    0,0315 M                      :    0,0631 M

==> 0,0315 M zwavelzuur en dit ligt buiten de grenzen van 5,0 - 6,0 M ==> het voldoet niet. 

Bijzondere titraties: volgende lessen

• Terugtitratie

• Indirecte titratie

- onbekende overmaat

- product van de reactie ga je titreren

- twee reacties waarbij product reactie 1 de beginstof van reactie 2 is.

- bekende overmaat

- overmaat bepaal je met titratie

- twee reacties met 2x zelfde beginstof