Basiskennis chemie/Kwantitatief/Titrimetrie

Basiskennis chemie

Vooraf Inleiding Inhoud Chemie en Stoffen, de mol, periodiek systeem Chemie Stoffen Elementen Chemische symbolen Atomen Opgaven 1 Chemische formules Opgaven 2 De Mol Opgaven 3 Periodiek systeem Classificatie Samenvatting Machten van 10 Inleiding Machten van 10 Opgaven Bindingen Bindingen Metaalbinding Covalente binding Ionbinding Samengestelde ionen Opgaven Optellen en aftrekken met machten Optellen, Aftrekken Opgaven Naamgeving zouten Naamgeving Ionen Kationen Anionen Ionladingen Zouten Opgaven 1 Hydraten Opgaven 2 Samenvatting Vermenigvuldigen en delen met machten Vermenigvuldigen Opgaven Delen Gevolgen getal<0 getal1 getal0 Opgaven Hoeveel? Kwantitatieve analyse Spectrometrie Wit licht en kleuren Complementaire kleuren Kleur zien en golflengte Molaire Extinctie Weglengte Concentratie Lambert-Beer Opgaven ]] Titrimetrie Opgaven Kinetiek Opgaven Rekenen, significant en SPA Exponent 1 en 0 Significante cijfers Systematische Probleem Aanpak Opgaven Aanhangsel Antwoorden Periodiek systeem PS ontdekt PS in 1869 Index Aggregatietoestanden Uitgebreid atoommodel De atoomkern

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 dat 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. Vaak wordt deze groep nog onderverdeeld. Berlangrijke groepen zijn: Jodometrie Jood speelt een belangrijke rol in de titratiereactie Permanganometrie Permanganaat (${\ce {MnO4-}}$) wordt als titrant gebruikt. Cerometrie De titratiereactie bestaat uit de overgang van cerium(IV) naar cerium(III) Naast de hier genoemde groepen worden ook andere verbindingen gebruikt, met elk hun eigen naam.
Argentometrie	In de titratiereactie speelt zilver een rol
Complexometrie	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
Hygroscopie

Voorschrift

Weeg nauwkeurig ongeveer 300 mg kaliumwaterstofftalaat of. Breng de afgewogen hoeveelheid stof over in een erlenmeyer. Voeg ongeveer 100 mL water toe en zwenk tot de vaste stof is opgelost. Voeg 3 druppels fenolftaleïne-oplossing toe en titreer met het natronloog. Vaak is het handig het voorschrift te "vertalen" in een soort stripverhaal, een werkschets.
Een erlenmeyer

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 verkleurt. 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. Uiteraard 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

regelnummer vervangen

 Je weet nu welk volume natronloog je nodig had om de hoeveelheid afgewogen ${\ce {KHFt}}$ te neutraliseren. In onderstaand schema is aangegeven hoe je de concentratie van het natronloog berekent.

Eerst wordt aangegeven hoe je moet gaan rekenen, daarna wordt de berekening uitgevoerd. 

regelnummer vervangen

 Stap 1 Hoe?

Concentratie is het aantal mol per volume. In formules wordt de concentratie met een kleine letter "c" aangegeven, het aantal mol met een kleine letter "n" en het volume met een hoofdletter "V". De formule wordt dus:

    $c_{NaOH}\ =\ {\frac {n_{NaOH}}{V_{NaOH}}}$

Verg. 1

Concentratie

regelnummer vervangen

 Stap 2 Hoe?

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

In de reactievergelijking zien we dat 1 molecuul ${\ce {NaOH}}$ reageert met 1 molecuul ${\ce {KHFt}}$. Het aantal moleculen ${\ce {NaOH}}$:
is dus gelijk aan het aantal moleculen ${\ce {KHFt}}$.

Je kunt ook zeggen: het aantal mol ${\ce {NaOH}}$ is gelijk aan het aantal mol ${\ce {KHFt}}$, in formulevorm:

    $n_{NaOH}\ =\ n_{KHFt}$

Verg. 2

Aantal mol NaOH

regelnummer vervangen

 Als je het aantal mol KHFt weet, kun je deze som uitrekenen. 

regelnummer vervangen

 Stap 3 Hoe?

Voor het aantal mol KHFt kunnen we de kernbetrekking voor molaire massa gebruiken:

    $M_{KHFt}\ =\ {\frac {m_{KHFt}}{n_{KHFt}}}$

verg. 3

Kernbetrekking

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

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