Basiskennis chemie6/pH-titraties Zoutzuur met natronloog
Uiterlijk
Titratie van een sterk zuur met een sterke base
Bij de titratie vam een sterk zuur met een sterke base kun je voor het bepalen van de pH op een bepaald punt in de titratie uitgaan van de volgende regels:
- Het zuur is volledig in ionen gesplitst
- De base is volledig in ionen gesplitst
- De reactie tussen H+ en OH- treedt meteen en volledig op
- Alleen in het equivalentiepunt is het waterevenwicht van belang.
Sterk zuur/sterke base
Regels
Regels
Begin van de titratie
Aan het begin van de titratie zit er alleen monster in de erlenmeyer, dus de eigenschappen in het titratievat zijn gelijk aan het monster. Het aantal mol chloride is gelijk aan het volume maal de concentratie 0,100 x 0,010 = 0,001 = 1,00 mmol. Ook het aantal mol waterstofionen is hieraan gelijk, en voor de concentratie watwerstof-ionen, nodig om de pH uit te rekenen geldt de uitgangsconcentratie, 0,0100 mol/L. De pH is dan 2,000.
Begin titratie
De eerste milliliter
Met het toevoegen van de eerste milliliter reagens wordt de situatie een stuk lastiger.
- Chloride
- De hoeveelheid chloride is niet verandert, er is geen chloride toegevoegd. Maar het volume is wel groter geworden, van 0,100 liter is het nu 0,101 liter. De nieuwe chlorideconcentratie is dus:
- Natrium
- De hoeveelheid natrium is wel veranderd. Het aantal mol natrium dat nu in het titratievat zit is afkomstig uit de eerste milliliter natronloog. Voor de concentratie geldt:
- Waterstof
- Voor de waterstof-ionen geldt dat een deel gereageerd heeft met de toegevoegde hydroxide-ionen. Het aantal OH--ionen is gelijk aan ctitrant x vtitrant. De totale hoeveelheid H+ is met die hoeveelheid afgenomen en dit zit in het nieuwe volume:
- Hydroxide
- Voor het equivalentiepunt is de concentratie hydroxide-ionen heel klein, practisch nul.
eerste ml
Voor het equivalentiepunt
Tot aan het equivalentiepunt verandert er nu, behalve dat er steeds weer een hoeveelheid base wordt toegevoegd waardoor het totale volume toeneemt, de hoeveelheid Na+ wordt groter en H+ neemt af. Ook de manier van rekenen verandert niet. De resultaten van de verschillende stappen zijn weergegeven in de tabel.
tot equivalentiepunt
Equivalentiepunt
In het equvalentiepunt is er precies genoeg hydroxide toegevoegd om met de in het zoutzuur aanwezige H+ te reageren. In feite is er een oplossing van natriumchloride ontstaan in nutraal water. In de tabel is dit te zien aan het feit dat op dit punt (0,010 toegevoegd) gelijk is aan . Dat betekent niet dat en nu nul zijn. Vanuit het waterevenwicht is elk van de twee concentraties . De daarbij horende pH is 7,000.
Equivalentie
Na het equivalentiepunt
Na het equivalentiepunt ben je eigenlijk natronloog aan het toevoegen aan een oplossing van keukenzout. Onder invloed van het stijgende volume daalt de concentratie chloride, de concentratie waterstof-ionen wordt via het waterevenwicht bepaald door die van hydroxide. Die concentratie stijgt door het steeds toevoegen van extra titrant.
- chloride
- Het aantal mol chloride is nog steeds gelijk aan het aantal mol waarmee je begon dus 0,001 mol. Het volume is inmiddels opgelopen tot 100 + 11 = 111 ml (= 0,111 L). De concentratie is dan:
- natrium
- Voor natrium geldt dat het aantal mol gelijk is aan het volume toegevoegd titrant maal de concentratie daarvan. Dit aantal moet dan door het totale volume gedeeld worden:
- Waterstof
- Je bent voorbij het equivalentiepunt. Alle bij het begin van de titratie aanwezige waterstof-ioen zijn weggereageerd. Buiten de ionen die nog uit het waterst-evenwicht afkomstig zijn, is de concentratie waterstof effectief 0.
- Hydroxide
- Je bent voorbij het equivalentiepunt, Het aantal hydroxide-ionen is gelijk aan wat er via de titrant in het titratievat terecht is gekomen, min de hoeveelheid die met de waterstof-ionen gereageerd heeft. Dat aantal moet dan gedeeld worden door het volume.\:
De pH die bij deze oplossing hoort is 10,995.
De berekening voor het verdere verloop van de pH tijdens deze titratie gaat op dezelfde manier.
De berekening voor de tabel is gestopt bij 17 mL toegevoegde titrant, maar zou je enthousiast doorgaan, dan gaat de pH uiteindelijk naar die van een 0,1 mol/L natronloog (13,0). Je hebt dan alleen ook een erg grote erlenmeyer nodig.Basische oplossing
11 mL
11 mL
Algemeen beeld
Het algemene beeld van het pH-verloop bij deze titratie is dat de pH steeds stijgt. In de grafiek is te zien dat de stijging langzaam steeds groter wordt. In de buurt van het equivalentiepunt is de stijging het grootst. Na het equivalentiepunt vlakt de curve weer af.
Beeld
vtitrant | [Cl-] | [Na+] | [H+]net | [OH-]net | pHnet | [H+]lui | [OH-]lui | pHlui | delta |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0,000 | 0,01000 | 0,00000 | 0,01000 | 0,00000 | 2,000 | 0,01000 | 0,00000 | 2,000 | 0,000 |
0,001 | 0,00990 | 0,00099 | 0,00891 | 0,00000 | 2,050 | 0,00900 | 0,00000 | 2,046 | 0,004 |
0,002 | 0,00980 | 0,00196 | 0,00784 | 0,00000 | 2,106 | 0,00800 | 0,00000 | 2,097 | 0,009 |
0,003 | 0,00971 | 0,00291 | 0,00680 | 0,00000 | 2,168 | 0,00700 | 0,00000 | 2,155 | 0,013 |
0,004 | 0,00962 | 0,00385 | 0,00577 | 0,00000 | 2,239 | 0,00600 | 0,00000 | 2,222 | 0,017 |
0,005 | 0,00952 | 0,00476 | 0,00476 | 0,00000 | 2,322 | 0,00500 | 0,00000 | 2,301 | 0,021 |
0,006 | 0,00943 | 0,00566 | 0,00377 | 0,00000 | 2,423 | 0,00400 | 0,00000 | 2,398 | 0,025 |
0,007 | 0,00935 | 0,00654 | 0,00280 | 0,00000 | 2,552 | 0,00300 | 0,00000 | 2,523 | 0,029 |
0,008 | 0,00926 | 0,00741 | 0,00185 | 0,00000 | 2,732 | 0,00200 | 0,00000 | 2,699 | 0,033 |
0,009 | 0,00917 | 0,00826 | 0,00092 | 0,00000 | 3,037 | 0,00100 | 0,00000 | 3,000 | 0,037 |
0,010 | 0,00909 | 0,00909 | 1,0·10-7 | 1,0·10-7 | 7,000 | 1,0·10-7 | 1,0·10-7 | 7,000 | 0,000 |
0,011 | 0,00901 | 0,00991 | 0,00000 | 0,00090 | 10,955 | 0,00000 | 0,00100 | 11,000 | 0,045 |
0,012 | 0,00893 | 0,01071 | 0,00000 | 0,00179 | 11,252 | 0,00000 | 0,00200 | 11,301 | 0,049 |
0,013 | 0,00885 | 0,01150 | 0,00000 | 0,00265 | 11,424 | 0,00000 | 0,00300 | 11,477 | 0,053 |
0,014 | 0,00877 | 0,01228 | 0,00000 | 0,00351 | 11,545 | 0,00000 | 0,00400 | 11,602 | 0,057 |
0,015 | 0,00870 | 0,01304 | 0,00000 | 0,00435 | 11,638 | 0,00000 | 0,00500 | 11,699 | 0,061 |
0,016 | 0,00862 | 0,01379 | 0,00000 | 0,00517 | 11,714 | 0,00000 | 0,00600 | 11,778 | 0,064 |
0,017 | 0,00855 | 0,01453 | 0,00000 | 0,00598 | 11,777 | 0,00000 | 0,00700 | 11,845 | 0,068 |
Overzicht