Door John Brennan • Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Wanneer chemici de concentratie van een opgeloste soort moeten bepalen, maken ze doorgaans gebruik van titratie. Door een reagens toe te voegen dat kwantitatief reageert met de analyt totdat de reactie het equivalentiepunt bereikt, kan de scheikundige de oorspronkelijke concentratie terugberekenen.

Stap 1:Identificeer de zuur- of basesterkte

Bepaal of de analyt en de titrant sterk of zwak zijn. Een sterk zuur doneert protonen volledig; een sterke basis accepteert ze volledig. Veel voorkomende sterke zuren zijn HCl, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, HBr en HI. Sterke basen zijn onder meer LiOH, NaOH, KOH, RbOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ en Ba(OH)₂. Bekijk de volledige lijst met veel voorkomende zuren en basen.

Stap 2:Voorspel de aard van het zout

Wanneer een sterk zuur reageert met een sterke base, is het resulterende zout neutraal (pH≈7). Een sterk zuur met een zwakke base geeft een zuur zout; een sterke base met een zwak zuur levert een basisch zout op. Titraties koppelen zelden twee zwakke soorten, omdat het vinden van het equivalentiepunt een uitdaging wordt.

Stap 3:verduidelijk de probleemstelling

Maak een lijst van de bekende hoeveelheden:identiteiten van analyt en titrant, analytvolume, titrantconcentratie en eventuele gegeven mollen of volumes bij gelijkwaardigheid. Bepaal wat de vraag stelt:of het nu gaat om de concentratie van de analyt, de pH in een bepaald stadium of de pH bij gelijkwaardigheid.

Stap 4:schrijf de gebalanceerde vergelijking

Schrijf de stoichiometrische vergelijking voor de zuur-base-reactie. Gebruik het om de molaire verhouding tussen de reactanten te bepalen, die nodig is bij het omzetten van mollen naar concentratie.

Stap 5:Bereken de pH op de gewenste punten

Gebruik, afhankelijk van de zuur-/basesterkte, een van de volgende benaderingen:

• Sterk zuur ↔ sterke base – pH =–log[zuur]. Trek het aantal toegevoegde mollen titrant af en deel het door het totale volume.
• Sterke base ↔ sterk zuur – Volg dezelfde stappen, maar bereken eerst pOH:pOH =–log[base]. Converteren naar pH door pH = 14 – pOH .
• Zwak zuur ↔ sterke base – Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe:pH = pKₐ + log([A⁻]/[HA]) . De concentratie van de geconjugeerde base is gelijk aan het aantal toegevoegde mol titrant gedeeld door het totale volume.
• Zwakke base ↔ sterk zuur – Gebruik de vervoegingsvorm:pOH = pK_b + log([BH⁺]/[B]) , en converteer vervolgens naar pH.

Voor de pKₐ-waarden van veel voorkomende zwakke zuren, zie de referentietabel.

Stap 6:Vind de pH bij gelijkwaardigheid

• Sterk zuur + sterke base – pH ≈7.

• Sterk zuur + zwakke base – Bereken de concentratie van de geconjugeerde base bij equivalentie, neem –log om pOH te verkrijgen en converteer vervolgens naar pH.

• Sterke base + zwak zuur – Dezelfde procedure, maar begin bij pOH en converteer naar pH.

Stap 7:Bepaal de oorspronkelijke concentratie van de analyt

Vermenigvuldig het toegevoegde volume titrant om equivalentie te bereiken met de molariteit ervan om het aantal mol titrant te verkrijgen. Vermenigvuldig met de stoichiometrische verhouding uit stap 4 om het aantal mol analyt te vinden dat aanvankelijk aanwezig was. Deel door het aanvankelijke volume van de analyt om de concentratie te bepalen.

TL;DR

Ga uit van een stoichiometrie van 1:1 voor de meeste algemene chemische titraties en volg de bovenstaande stappen om elk probleem op te lossen.

Waarschuwing

Neem altijd het toegevoegde volume titrant op bij het berekenen van concentraties vóór of op het equivalentiepunt.