[scheikunde] Titratiecurve

[Gast]

Hallo, ik had een aantal vragen.
-Hoe bereken je de pH in het equivalentiepunt? (sterke base, zwak zuur)
-Waarom stijgt de pH in de titratiecurve ineens vlak voor het equivalentiepunt?
-Waarom is een handmatige titratie soms nauwkeuriger dan een titratie met Coach?
Alvast bedankt!
Liefs

[Autodidact1]

1° Hoe bereken je de pH in het equivalentiepunt? (sterke base, zwak zuur)

Stel je hebt sterke base in buret en zwak zuur in de erlenmeyer. Op het equivalentie punt hebben equivalente hoeveelheden van sterke base met zwakke zuur volledig gereageerd. Op dat moment is er geen zwak zuur meer in de erlenmeyer alsook geen sterke base. Wel heb je dan de geconjugeerde base van het zwakke zuur. Deze gaat de pH bepalen. Hoe je dat berekent hangt af van welke geconjugeerde base het is. (Is het gewoon een zwakke base of is het een amfoliet)

Is het een zwakke base:
° Reactie schrijven ( wat doet deze zwakke base in water?)
° Wat is de K_b-waarde van het betreffende zuurbase koppel?
° BOE-tabel opstellen en verwerken in de formule voor de evenwichtsconstante K_b.
° De X (onbekende) is de concentratie aan hydroxiden ionen
° Je krijgt (na enig omvormen) een tweedegraadsvergelijking die kan solven voor X
° pH = 14 + log (X)

(Vaak kan je de tweedegraadsvergelijking vereenvoudigen maar, dit mag niet altijd. Zonder vereenvoudigen ben je altijd safe.

Is het een amfoliet:
° Reactie(S) schrijven ( wat kan dit amfoliet allemaal doen in water?)
° pKa waardes van de tweede betreffende zuur-basekoppels opzoeken en het rekenkundig gemiddelde nemen.
° Dat gemiddelde in de pH.
(Dat gemiddelde pakken is slechts een benadering, soms werkt dat niet!)


(Ik weet niet in hoeverre je bekend bent met evenwichtsconstante, reacties schrijven, chemisch evenwicht,... Dit is nodige voorkennis)

2° Waarom stijgt de pH in de titratiecurve ineens vlak voor het equivalentiepunt?

Aanvankelijk heb je een zwak zuur in de erlenmeyer. Als je daar sterke base bijkapt dan vorm je steeds meer geconjugeerde base. De pH neemt toe. Je komt op een gegeven moment in een bufferzone (pH veranderd niet tot weinig bij toevoegen van sterke base). Uiteindelijk voeg je zóveel sterke base toe dat de buffer kapot gaat en de pH niet meer gelijk kan houden. De pH stijgt dan verder. (Je hebt steeds meer basische stoffen in de erlenmeyer). Bij het equivalentiepunt stijgt die het scherpst. De eerst volgende druppel sterke base is overmaat sterke base en zal de pH fors doen stijgen.

3°Waarom is een handmatige titratie soms nauwkeuriger dan een titratie met Coach?

Hier weet ik het antwoord niet op. Ik weet niet goed wat je bedoelt met titratie met Coach.




Ik hoop dat ik het deftig onder woorden heb gebracht. Mocht het niet geheel duidelijk zijn dan laat je maar iets weten. Dan zal het verduidelijken met een voorbeeld.


Groetjes

Autodidact1

[Gast]

Coach is een auto titrator

[Gast]

Heel erg bedankt alvast voor je antwoord!

[Gast]

CH3COOH + OH - → CH3COO - + H2O
Dit is de reactie die plaatvind.

[Gast]

Dit hebben we nu, we moeten aantonen dat de pH 8,2 is:
pH+pOH=14,00
8,48 mL=8,48*10-3 L
9.88+8,48=18,36 mL 18,36 mL= 18,36*10-3 L
n_(〖OH〗^- )= M*V=0.08003*8,48*10^(-3)=6,78…*10^(-4) mol 〖OH〗^-
M=n/V=6,78…*10^(-4)/18,36*10^(-3)=3,69…*10^(-6) M
pOH=-log(M)=-log(3,69…*10^(-6) )=5,43…
pH=14,00-pOH=14,00-5,43…≈8,57

[Gast]

De molariteit van natronloog is 0,08003 M
de hoeveelheid mL natronloog we hebben toegevoegd aan 9,88 Ml verdund zoutzuur is 8,48 mL
Het equivalentiepunt was toen op 8,210
We moeten dus met deze gegevens aantonen dat de pH in het equivalentiepunt dus 8,210 is.

[Autodidact1]

De molariteit van natronloog is 0,08003 M
de hoeveelheid mL natronloog we hebben toegevoegd aan 9,88 Ml verdund zoutzuur is 8,48 mL
Het equivalentiepunt was toen op 8,210
We moeten dus met deze gegevens aantonen dat de pH in het equivalentiepunt dus 8,210 is.

Een sterk zuur reageert met een sterke base ter vorming van een zout (dat de pH niet beïnvloedt) en water. Op het equivalentiepunt zou de pH dus 7 moeten zijn en niet 8,210. Als je een pH van 8,210 hebt (bij dit soort titratie) dan heb je bij die titratie al een overmaat aan sterke base in de erlenmeyer.

Zijn dit meetresultaten die je zelf bekomen hebt? Zo ja, heb je dan ook een blancobepaling gedaan? Ik vertel hieronder waarom dat handig is.

Een blancobepaling wordt uitgevoerd om het verschil tussen eindpunt en equivalentiepunt kleiner te maken zodat je een beter resultaat bekomt bij de berekeningen achteraf. Het eindpunt is het punt dat je het kraantje van buret toedoet omdat jij een kleuromslag ziet. Het equivalentiepunt is het punt waarbij equivalente hoeveelheden gereageerd hebben (meestal ziet een doorsnee mens dan nog geen kleuromslag) Daarom wordt ongeveer een druppel NaOH verder getitreerd zodat de kleuromslag heel duidelijk is. Door een blancobepaling te doen ga je een voorbeeld hebben van de kleur tot waar je moet titreren. De blanco bestaat enkel uit water en indicator. Als daar een paar druppels NaOH invalt ( een bepaalde volume) dan krijg je een kleuromslag. Dat volume moet je op het einde van het titreren van het staal van meetresultaten aftrekken. (omdat dit eigenlijk te veel is)

[Autodidact1]

CH3COOH + OH - → CH3COO - + H2O
Dit is de reactie die plaatvind.

Is dit de reactie? Ik vraag dit omdat hieronder schrijft dat het om zoutzuur gaat. De formule van zoutzuur is niet CH₃COOH maar HCl. CH₃COOH is de formule voor azijnzuur.

Dan veranderd mijn uitleg wat. Nu heb je een titratie van een zwak zuur met sterke base. Op het EP ga je geen sterke base hebben en slechts sporen van azijnzuur(quasi niks) samen met de conjugeerde base van azijnzuur namelijk CH₃COO^- (acetaat ionen)

Nu kan de pH op EP wel 8,2 zijn afhankelijk van de concentraties. CH₃COO^- is een zwakke base en beïnvloedt de pH van de oplossing wel. Een pH van 8,2 kan want dit wijst op een licht basische oplossing bij EP en dat is ook zo omdat je bij EP veel acetaat-ionen hebt in de oplossing.

Het verhaal van blancobepaling blijft nog steeds hetzelfde. Je doet hier best een blanco vind ik. Aangenomen dat je die wel gedaan hebt en afgetrokken hebt van het V(gemiddelde), kan je nu wel gaan berekenen.

Stap 1: Reactie: CH₃COOH + NaOH -----> CH₃COO^- + Na⁺ + H₂O

Stap 2: Wat op equivalentiepunt?

Aantal mol CH₃COOH ≡ aantal mol NaOH (Deze hebben volledig gereageerd met elkaar)

Aantal mol NaOH = 0,08003 M * 8,48 ml = 0,679 mmol

Op het EP heb je in de erlenmeyer 0,679 mmol acetaat (CH₃COO^-)
Deze acetaat ionen bepalen de pH van de oplossing op EP.

Stel dat het volume in de erlenmeyer op EP ( 18,36 ml is zoals jij zegt) dan is de concentratie aan acetaten.
0,679 mmol / 18,36 ml = 0,0369*10^-2 M

Reactie: CH₃COO^- + H₂O ------> CH₃COOH + OH^-

Nu stel voor de reactie net hierboven een BOE-tabel (begin-omzetting-evenwicht) op. (Probeer dit eens)

De pKb waarde van acetaat = 9,75 en de Kb is dus 10^-9,75
Dat vul je de evenwichtsvergelijking in en solve je voor X ( concentratie OH- bij evenwicht)

En dan bereken je de pH. ( Die zou 8,41 moet zijn in theorie)


Ik ben nu even naar school dus kan straks pas weer kijken.


Groetjes Autodidact

[Marko]

Hou wel in het achterhoofd dat het hier om een automatische titratie gaat waarbij de pH wordt gemeten en aan de hand van de titratiecurve het equivalentiepunt wordt bepaald. Opmerkingen over kleuromslag, eindpunt en kraantje dicht, zijn hier niet van toepassing.

Ik zou die blanco even laten voor wat het is. Het is zeker een goede stap, als het echt nauwkeurig moet, ook (of juist) bij een automatische titratie. Maar het gaat hier al mis bij het concept van het berekenen van de pH in het omslagpunt. De berekenin in bericht 6 is de verkeerde aanpak die door een rekenfout of foutieve invoer in de rekenmachine toevallig een waarde geeft die in de buurt komt.

Ik ben het er ook niet zo mee eens dat een blanco nodig is omdat je de kleuromslag óp het equivalentiepunt niet zou kunnen zien en daarom altijd iets teveel titreert. Stel dat je een titratie van zoutzuur met natronloog uitvoert. Je bent bijna in het EP, het titratievolume zit nog 10 μL van het echte EP af. Nu voeg je een druppel toe van 20 μL. De eerste 10 μL zijn nodig om in het EP te komen, en effectief voeg je dus 10 μL van een (laten we zeggen) 0.2 M oplossing sterke base toe aan een ongebufferde oplossing; genoeg voor 2 μmol OH^- ionen, en in een gangbaar volume van 20 mL komt dat overeen met een nieuwe concentratie van 10^-4 mol/L, dus een pH van 10.

Met die ene druppel gaat de pH dus van licht zuur naar behoorlijk basisch, binnen 1 druppel. Bij de titratie van zwakke zuren is dit effect iets minder sterk, maar nog steeds zal de druppel waarmee het EP wordt bereikt ook meteen de pH laten doorschieten naar enkele eenheden voorbij de theoretische pH in het EP. Dat is meer dan genoeg om een geschikte indicator volledig van kleur te doen omslaan.

Zou je nu een blanco uitvoeren, dan zal die ene druppel de kleuromslag bewerkstelligen, en je zou daaruit concluderen dat het titratievolume 20 μL kleiner moet zijn. Maar dan is je uiteindelijke antwoord net zo fout als zonder correctie, namelijk 10 μL te klein in plaats van te groot. En stel dat je met die laatste druppel slechts 5 μL te veel zou toevoegen - dat is nog steeds genoeg voor een kleuromslag over het hele traject van de meeste indicatoren - dan is je fout uiteindelijk zelfs groter geworden.

Een blanco is vooral bedoeld om voor eventuele effecten van het gebruikte oplosmiddel of het gebruikte materiaal te corrigeren.

[Gast]

Heel erg bedankt!!! Heb hier veel aan gehad. Echt fijn dat je duidelijk uitleg geeft. Hopelijk tot een volgende keer!

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Verplaatst naar het forum "Huiswerk en Practica".

[daniel73]

Waarom stijgt de pH in de titratiecurve ineens vlak voor het equivalentiepunt?

Vind dit nauwelijks een vraag voor scholieren, maar dat terzijde.

Aan het begin van een titratie heb je een grote hoeveelheid zuur. Met elke druppel base wordt er een beetje zuur weggenomen, maar de hoeveelheid blijft nog steeds groot. Daardoor verandert ook de pH = -log([H₃O⁺]) maar langzaam.

Maar de hoeveelheid zuur neemt wél langzaam af. Op een gegeven moment is de hoeveelheid daarvan in oplossing te vergelijken met de hoeveelheid base die je per druppel toevoegt. Dat betekent dat de hoeveelheid base die eerst de pH nauwelijks van z'n plaats kreeg, nu opeens héél veel pH-verandering voor elkaar kan krijgen. In absolute hoeveelheden stelt het niks voor, maar omdat de pH een logaritmische schaal is die naar orden van grootte kijkt die wél heel snel veranderen, schiet de pH opeens als een raket omhoog, door het equivalentiepunt heen, om daarna weer af te zwakken. Vanaf dat punt ben je namelijk alleen maar base aan het verdunnen omdat er nauwelijks meer zuur is om mee te reageren.

TL;DR: ver van het equivalentiepunt zorgt een druppel base nauwelijks voor een verandering van de pH omdat de concentratie zuur zo hoog is; dichtbij het equivalentiepunt kan dezelfde druppel een oplossing van zuur in basisch doen omslaan omdat er nauwelijks zuur aanwezig is.

Waarom is een handmatige titratie soms nauwkeuriger dan een titratie met Coach?

Ik heb geen ervaring met Coach, maar ik zou me kunnen voorstellen dat een handmatige titratie rekening kan houden met langzame veranderingen in concentraties in de buurt van het equivalentiepunt. Coach titreert 'ogenblikkelijk'. Vanzelfsprekend is het een fluitje van een cent om Coach te leren te wachten waarna de nauwkeurigheid weer omhoog gaat.