Titreren

Titreren (ook wel Volumetrie genoemd) is een analytische methode waarmee we de meest uiteenlopende stoffen kwantitatief kunnen bepalen. Sommige direct, zoals zuren en base; andere indirect, bv het zuurstofgehalte in  water. 

Het principe van titreren is echter steeds hetzelfde: aan een hoeveelheid oplossing van onbekende concentratie wordt een hoeveelheid van bekende concentratie toegevoegd. De oplossing met een bekende concentratie noemt men de titervloeistof of titrator. De stoffen in de bekende en de onbekende oplossing moeten ook volledig met elkaar kunnen reageren. Uit de benodigde hoeveelheid van de bekende oplossing volgt, via de reactievergelijking, de sterkte van de onbekende oplossing. 

Al naar het soort van reactie kunnen we onderscheiden:

  • zuur-base titraties
  • redoxtitraties
  • neerslagtitraties
  • complexometrische titraties.

Bij elke titratie moet men weten wanneer de reactie afgelopen is. Bij zuur-base titraties worden hiervoor meestal kleurindicatoren gebruikt. Indicatoren zijn stoffen die in zeer kleine hoeveelheden aan het te titreren monster worden toegevoegd en bij het passeren van het equivalentiepunt (het exacte punt waarop de reactie afgelopen is) van kleur veranderen. Vrijwel alle zuren en basen kunnen op deze manier worden getitreerd. Het is echter wel belangrijk om altijd de juiste indicator te kiezen. Titreert me bv azijn met natronloog dan moet je als indicator fenolftaleïne gebruiken. Neemt men methylrood of methyloranje, dan ontstaat een fout van enige procenten.
 

 

Buret gevuld met base

 Bij redoxtitraties wordt de stof in de onbekende oplossing geoxideerd of gereduceerd door de stof in de bekende oplossing.Uit de voor een volledige oxidatie (reductie) benodigde hoeveelheid oxidator (reductor) volgt weer de sterkte van de onbekende oplossing. Indicatoren zijn vaak niet nodig, omdat de vloeistof zelf bij het passeren van het equivalentiepunt van kleur veranderd (bv bij titraties met kaliumpermanganaat van kleurloos naar paars). Zeer veel metaalionen hebben twee of meer valenties en kunnen door middel van een redoxtitratie worden bepaald.

Zuur-base- en redoxtitraties zijn zeer geschikte methoden voor een laboratorium thuis. Veel of ingewikkeld glaswerk is er niet voor nodig (pipet, buret, bekerglazen). De benodigde chemicaliën (natronloog) zijn relatief goedkoop en makkelijk te verkrijgen. Neerslag- en complexometrische titraties zijn moeilijker thuis uit te voeren. 

 

 

 

 

Kolf gevuld met zuur en indicator.

De titratie van zoutzuur met natronloog is een titratie waarvan we de titreercurve vrij makkelijk ook theoretisch kunnen afleiden.

Titratie van zoutzuur met natronloog

NaOH = natronloog
HCl = zoutzuur
c = concentratie HCl (M)		  x = [H3O+]
 y = [OH-]

Reaktievergelijkingen:
De reactie van zoutzuur (HCl) met natronloog (NaOH) kunnen we als volgt uitschrijven:

1. Dissociatie van zoutzuur:  HCl + H2O <=> Cl- + H3O+
2. Dissociatie van NaOH: NaOH -> Na+ + OH-
3. Neutralisatiereaktie: H3O+ + OH- <=> 2H2O
Bruto reaktievergelijking: HCl + NaOH <=> Cl- + Na+ + H2O

Dit is een titratie van een zeer sterk zuur met een zeer sterke base.

Vergelijkingen:
Als we HCl oplossen in water dan wordt het volledig gesplitst volgens bovenstaande reactievergelijking. De Cl- ionen reageren niet verder hetgeen betekent dat de chloride concentratie gelijk is aan de zoutzuur concentratie voor we beginnen met titreren.
Dus: [Cl-] = c
De elektroneutraliteitsvergelijking is het uitgangspunt van de berekeningen.

Elke elektrolytoplossing is in haar geheel elektrisch neutraal. De som van alle positieve lading is dus gelijk aan de som van alle negatieve lading. Ionen dragen steeds een geheel aantal elementairladingen en we mogen dus zeggen dat de som van concentraties van de positieve ionen gelijk is aan de som van de concentraties van de negatieve ionen, mits men de concentraties van de meerwaardig geladen ionen met de vereiste factor vermenigvuldigt.

De elektroneutraliteitsvergelijking wordt dan: [Cl-] + y = x + [Na+]   (1)

Onder de omzettingsgraad l verstaan we de toegevoegde hoeveelheid reagens in mol gedeeld door de te bepalen hoeveelheid stof in mol. Voor de titratie van een eenwaardig zuur met een eenwaardige base ligt het equivalentiepunt dus bij l =1.
Bij de nu volgende theoretische afleiding van de titratiecurve wordt de aanname gemaakt dat het volume tijdens de titratie niet verandert.
Dus:
     (2)
 (2) in (1)       (3)

Alhoewel we deze vergelijking nog verder kunnen vereenvoudigen om de titratievergelijking in stukjes te knippen en op deze manier uit te rekenen is dat niet nodig. M.b.v. excel is eenvoudig een tabel samen te stellen die de l bij verschillende pH's uitrekent. Uiteraard kan deze tabel weer gebruikt worden om de titratiecurve te tekenen.

  
 

Literatuur:

  • Dr. G. den Boef; Theoretische grondslagen van de analyse in waterige oplossingen;  Elsevier; 1977; ISBN 9010103730; 4de druk.
  • M.Vink, Drs. J. van der Vinne,Dr.A.B. de Vries; Practicum Voorschriften Scheikunde - Deel 1 Titrimetrie en Gravimetrie; 1976; Elsevier; ISBN 9010105660.
  • Dr.W. Schut en Drs. A. Schipper; 'Eenvoudige Chemische Manipulaties'; Wolters; 1960; 9de druk.

28-11-2004