Basiskennis chemie/Kwantitatief/Titrimetrie

Titrimetrie

In de titrimetrie of volumetrie wordt met behulp van een titratie de hoeveelheid van een stof vastgesteld. Om bijvoorbeeld de hoeveelheid van een base - het tegenovergestelde van een zuur, dus een stof die zuur neutraliseert - vast te stellen wordt van een zeer zuiver zuur een hoeveelheid afgewogen en opgelost in water. Daarna wordt langzaam een oplossing van de te testen base toegevoegd. Als de base al het zuur geneutraliseerd heeft stop je en kun je uitrekenen hoeveel base er in de toegevoegde oplossing zat. Een base word ook wel loog genoemd.

Titraties worden uitgevoerd met behulp van een buret. In zijn meest eenvoudige vorm is dit een glazen buis met aan een kant een kraan en een schaalverdeling. De buis wordt verticaal opgesteld met de kraan onderaan. Door voor de titratie de schaal af te lezen én als je stopt, kun je het volume reagens dat je hebt toegevoegd uirekenen. Het reagens wordt in een titratie meestal titrant genoemd.

Titrimetrie
Volumetrie
Base
Loog
Titrant

De reactie tussen een zuur en een base is niet het de enige type reactie die in de titrimetrie gebruikt wordt. Afhankelijk van de gebruikte titratiereactie worden namen gebruikt als

Acidimetrie	De reactie tussen een zuur en een een base
Oxidometrie	Tijdens de reactie worden elektronen van het ene atoom naar het andere overgedragen
Argentometrie	In de titratiereactie speelt zilver een rol
Compexometrie	Tijdens de titratie worden clusters van atomen gevormd die wel in oplossing blijven.

Titratiesoorten

Voorbeeld van een zuur-base-titratie

Om de concentratie van natronloog te bepalen - het hydroxide-ion is hier de base - wordt een titratie uitgevoerd waarbij kaliumwaterstofftalaat (${\ce {KH(C8H4O4)}}$) als zuur gebruikt wordt. Kaliumweaterstofftalaat wordt vaak afgekort als ${\ce {KHFt}}$. De volgende reactie treedt op:

${\ce {NaOH + KHFt -> H2O + KNaFt}}$

Zuur-Base-titratie
Kaliumwaterstofftalaat
KHFt

Waarom een titratie

Natriumhydroxide is een witte hygroscopische stof. Dit wil zeggen dat vast natriumhydroxide heel makkelijk water uit de omgeving (lucht) aantrekt. Van een afgewogen hoeveelheid natriumhydroxide weet je daarom nooit hoeveel mol NaOH je nu eigenlijk hebt, en hoeveel water er ook meegewogen is.

Natriumhydroxide
Hygroscpie

Wanneer moet je stoppen, indicator

Een van de nadelen van kaliumwaterstofftalaat en natriumhydroxide is dat beide vaste zuivere stoffen wit zijn. Ook zuiver ${\ce {KHFt}}$ is een witte vaste stof. Net als keukenzout en kristalsuiker lossen deze witte stoffen op in water en is de oplossing vervolgens kleurloos. Hoe weet je dat je voldoende base hebt toegevoegd aan het zuur?

Om dit duidelijk te maken wordt gebruik gemaakt van stoffen die in een zure omgeving aan andere kleur hebben dan in een basische omgeving. Zulke stoffen worden indicator genoemd (vergelijk het Engelse "to indicate", aanwijzen). Een veel gebruikte indicator is fenolftaleïne. Deze stof heeft in zuur milieu geen eigen kleur, is kleurloos. In een basische omgeving is de stof paars gekleurd. In het plaatje onder 'Titratiesoorten is dit aangegeven door de kleurverandering bij het eindpunt van de titratie.

Het eerste beetje base teveel, en dat is echt maar een heel klein, verwaarloosbaar klein beetje, zal tot gevolg hebben dat de indicator van kleurloos naar paars verkleurd. Dit verschil is goed te zien, en je weet dat je stoppen moet.

Meteen stoppen bij de eerste roze kleur die je ziet moet niet. Op de plek waar de druppel titrant in de oplossing valt zal de oplossing meteen basisisch worden, en de indicator dus roze. Ga je vervolgens de oplossing mengen dan zorgt het zuur dat nog in de rest van de oplossing aanwezig is ervoor dat de oplossing als geheel toch weer - iets minder - zuur wordt en fenolftaleïne dus weer kleurloos.

Indicator
Fenolftaleïne

zuur

basisch

Zuur in de lucht

Bij titraties met natronloog als titrant en fenolftaleïne als indicator staat altijd:

Titreer tot de roze kleur 30 seconden blijft.

Omdat je stopt bij de eerste kleine hoeveelheid base die je (eigenlijk te veel) hebt toegevoegd is de oplossing basisch geworden. Dit betekent dat zuren makkelijk zullen oplossen in deze vloeistof. Uieraard voeg je niet expres extra zuur toe, maar in de lucht zit onder andere koolstofdioxide, ${\ce {CO2}}$. Alle levende wezens produceren dit gas als onderdeel van hun voedselverwerking en planten gebruiken het in de fotosynthese om er suiker en andere stoffen die ze nodig hebben mee te maken. Dit gas wordt ook wel koolzuurgas genoemd. Dit gas lost goed op in water, maar geeft dan ook meteen een reactie met het kleine beetje base dat daarin aanwezig is:

${\ce {CO2 + NaOH -> NaHCO3}}$

Het hele kleine beetje base dat zorgt dat fenolftaleïne roze kleurt verdwijnt weer, en de indicator wordt weer kleurloos!

Koolstofdioxide
Koolzuurgas

Rekenen

Sjabloon:Kolommen2RijSjabloon:Kolommen2RijSjabloon:Kolommen2Rij

$c_{NaOH}\ =\ {\frac {m_{KHFt}}{M_{KHFt}}}$

$c_{NaOH}\ =\ {\frac {m_{KHFt}}{M_{KHFt}*V_{NaOH}}}$