[scheikunde] Terugtitratie

[JelmerMVL]

Binnenkort moet ik als praktische opdracht een terugtitratie uitvoeren. Je hebt dan altijd te maken met drie stoffen. Simpelweg een stof waarmee je titreert, een stof waarvan je de concentratie wilt berekenen (bevindt zich in de erlenmeyer), maar dan: er is een derde stof aanwezig waarvan je een overmaat hebt. Het is mij niet helemaal duidelijk wat je precies met die stof gaat doen.

Als voorbeeld:

Pipetteer een ammoniumsulfaatoplossing in een erlenmeyer. Voeg natronloog toe (dit is een overmaat). Kook de oplossing en titreer vervolgens de overmaat natronloog met zwavelzuur.

Ammoniumsulfaat zit in mijn erlenmeyer, met zwavelzuur ga ik titreren, maar wat doe ik dus precies met die overmaat natronloog? Uiteindelijk is het dus de bedoeling dat je ook daarmee gaat titreren?

Ik heb geprobeerd de reactievergelijkingen op te stellen en dan kom ik uit op het volgende:

Ammoniumsulfaat + natronloog:

NH₄⁺ + OH^- > NH₃ + H₂O

Zwavelzuur + natronloog

H₂SO₄ + OH^- > SO₄^2- + 3 H₃O⁺?

Dit bevestigt volgens mij mijn vermoeden dat ik tweemaal (dus met twee verschillende stoffen) titreer. Eén keer met ammoniumsulfaat en één keer met zwavelzuur?

[Jan van de Velde]

Je bepaalt de hoeveelheid ammoniumsulfaat indirect, via een omweg. Direct titreren met natronloog geeft geen bruikbaar herkenningspunt om te zien of alle ammoniumsulfaat al is weggereageerd. Door een overmaat natronloog toe te voegen, en naderhand via een werkbare titratie te bepalen hoeveel natronloog nog over is (en met een simpel sommetje hoeveel je dus verbruikte) kan dat wel.

Je voegt een bekende hoeveelheid (laten we zeggen, makkelijk getal, 3 mol) natronloog toe waarmee de ammoniumsulfaat reageert. Maar na afloop van de reactie (alle ammoniumsulfaat is "op" ) schiet er -ongebruikte- natronloog over in je reactievat omdat die in overmaat was toegevoegd.

door titratie met zwavelzuur van de uitgereageerde oplossing kom je erachter dat er (bijv) nog 1 mol natronloog over was.

Je weet nu dat de reactie met ammoniumsulfaat dus 3-1 = 2 mol natronloog verbruikte, en kunt nu dus berekenen hoeveel ammoniumsulfaat aanwezig was in den beginne.....

[JelmerMVL]

Bedankt voor de uitleg.

Als ik het goed begrijp, titreer je bij een terugtitratie dus wel degelijk met twee verschillende stoffen.

En dan nog even de reactievergelijkingen die ik heb opgesteld. Er zijn volgens mij twee reacties te onderscheiden:

Ammoniumsulfaat + natronloog:

NH₄⁺ + OH^- > NH₃ + H₂O

Zwavelzuur + natronloog

H₂SO₄ + OH^- > HSO₄^- + H₂O

Klopt dit?

[Jan van de Velde]

Bedankt voor de uitleg.

Als ik het goed begrijp, titreer je bij een terugtitratie dus wel degelijk met twee verschillende stoffen.

nou nee, de eerste keer titreer je helemaal niks, je gooit er alleen natronloog bij (desnoods een emmer, als je maar zeker een overmaat hebt)

En dan nog even de reactievergelijkingen die ik heb opgesteld. Er zijn volgens mij twee reacties te onderscheiden:

Ammoniumsulfaat + natronloog:

NH₄⁺ + OH^- > NH₃ + H₂O

Klopt, alleen dit zou normaal een evenwichtsreactie moeten zijn. Kijk nog eens goed naar je proefvoorschrift, denk aan toestandsaanduidingen en verklaar waarom je deze hier als een aflopende reactie mag schrijven.

Zwavelzuur + natronloog

H₂SO₄ + OH^- > HSO₄^- + H₂O

omdat je vermoedelijk naar een equivalentiepunt om en nabij de pH 7 gaat titreren klopt deze niet.

[JelmerMVL]

Oké. Dus aan het begin van de proef doe ik ammoniumsulfaat in mijn erlenmeyer en daar doe ik veel natronloog bij, zodat ik dus in ieder geval een overmaat heb. En daarna begint het 'echte' titreren pas. Dat gebeurt dan met zwavelzuur.

Door het koken verdwijnt alle ammoniak, waardoor de reactie zich naar rechts verplaatst. Dan nog even de reactie met toestandsaanduidingen:

NH₄⁺(aq) + OH^- (aq)> NH₃ (aq) + H₂O (l)

Dan moet ik dus uiteindelijk naar een basische oplossing komen? Hoe kan ik dat ooit bereiken als ik zwavelzuur en natronloog bij elkaar doe? Een zuur en een base bij elkaar hoeft toch niet per definitie een neutrale oplossing op te leveren?

[Jan van de Velde]

NH₄⁺(aq) + OH^- (aq)> NH₃ (aq) + H₂O (l)

Door het koken verdwijnt alle ammoniak,

dus

NH₄⁺(aq) + overmaat OH^- (aq)> NH₃ (g ^ ) + H₂O (l) + restant OH^-

Dan moet ik dus uiteindelijk naar een basische oplossing komen? Hoe kan ik dat ooit bereiken als ik zwavelzuur en natronloog bij elkaar doe? Een zuur en een base bij elkaar hoeft toch niet per definitie een neutrale oplossing op te leveren?

Als jij netjes druppeltje voor druppeltje zwavelzuur toevoegt, en met behulp van een indicator netjes in de gaten houdt wanneer je het equivalentiepunt bereikt, kan dat prima. Dat is nou juist de hele idee achter titreren .

[JelmerMVL]

Oké, de eerste reactievergelijking is duidelijk.

Dan nog even over de tweede reactie: natronloog met zwavelzuur.

Bij berekeningen ga ik er natuurlijk vanuit dat de H₃O⁺-concentratie gelijk is aan de OH^--concentratie: het equivalentiepunt. Dat betekent dat ik wel een neutrale oplossing kan krijgen.

Maar dan nu het opstellen van de reactievergelijking; u geeft aan dat deze nog niet juist is, omdat dit geen pH van 7,0 oplevert. Ik moet dus na de reactiepijl alleen water overhouden.

Ik stuit dan meteen op een irritant probleem, aangezien ik zwavelzuur (sterk zuur) eerst moet splitsen in ionen.

Dat kan natuurlijk zo: H₂SO₄ > H⁺ + HSO₄^-

Echter is het op het vwo niet toegestaan om H⁺te noteren.

Dan mijn vraag: hoe krijg ik de splitsing dan correct met H₃O⁺na de pijl?

H₂SO₄ > H₃O⁺+ ?

Want uiteindelijk zal mijn H₃O⁺ als sterkste zuur reageren met OH^-(van natronloog) als zwakste base:

H₃O⁺ + OH^- > 2 H₂O

[Jan van de Velde]

Je denkt veel te moeilijk, H₂SO₄ is een sterk zuur. Hoewel dat tweede proton er wat lastiger af gaat dan het eerste zal het, als je titreert richting neutraal, in waterige oplossing echt wel volledig deprotoneren tot 2H₃O⁺ + SO4^2-.

Het voor het reactie-evenwicht benodigde water komt simpelweg uit de oplossing waarin e.e.a. zich afspeelt.

De juiste notatie laat ik liever aan een ander om te beoordelen.

[JelmerMVL]

Misschien een rare vraag, maar de volgende reactievergelijking klopt dan toch niet?

H₂SO₄ > 2 H₃O⁺+ SO₄^2-

Na de pijl zijn er dan toch o.a. te veel H-atomen?

[mathfreak]

Misschien een rare vraag, maar de volgende reactievergelijking klopt dan toch niet?

H₂SO₄ > 2 H₃O⁺+ SO₄^2-

Na de pijl zijn er dan toch o.a. te veel H-atomen?

Als je er links 2H₂O bijzet krijg je wel de juiste reactievergelijking.

[JelmerMVL]

Oké, maar een sterk zuur splitst toch altijd meteen in ionen?

Daar hoeft toch niet per definitie water voor nodig te zijn?

[Jan van de Velde]

Oké, maar een sterk zuur splitst toch altijd meteen in ionen?

Daar hoeft toch niet per definitie water voor nodig te zijn?

Echter is het op het vwo niet toegestaan om H⁺te noteren.

dat is nou juist om te voorkomen dat je meent dat er losse protonen kunnen rondzwerven.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Deprotonering

[JelmerMVL]

dat is nou juist om te voorkomen dat je meent dat er losse protonen kunnen rondzwerven.

http://nl.wikipedia....i/Deprotonering

Kunt u dat nader toelichten?

[mathfreak]

Deprotonering betekent gewoon dat een zuur een proton afstaat en dat het water (omdat dit als base fungeert) het proton opneemt.

[JelmerMVL]

Oké, bedankt mathfreak.

Want ik raakte een beetje in de war door de notatie van het splitsen van sterke zuren. Je leert dat deze altijd direct in ionen splitsen, maar de schrijfwijze lijkt zo verschillend.

Even een voorbeeld: splitsen van het sterke zuur HCl.

HCl > H⁺ + Cl^-. Op het vwo wordt H₃O⁺ geprefereerd, dus dan moet de vergelijking als volgt:

HCl + H₂O > H₃O⁺+ Cl^-

Dan nog even over de opmerking van Jan: ''dat is nou juist om te voorkomen dat je meent dat er losse protonen kunnen rondzwerven.'' Hier bedoelt u dus mee dat wanneer een sterk zuur zich splitst, dat proton altijd ergens vandaan moet komen. In het geval van sterke zuren splitsen, afkomstig van water (base). Alleen een H⁺ noteren insinueert inderdaad dat die protonen er 'gewoon' zijn. Of zie ik het zo verkeerd?