FORMÅL
Formålet med dette forsøg er at undersøge titrerkurvens udseende og bestemme
syreopløsningens koncentration
TEORI
I dette forsøg anvender vi en stærk syre og en stærk base. Før vi går videre, skal vi lige
definere hvad potentiometrisk titrering er. Før lærte vi hvad kolorimetrisk titrering var.
Nemlig en titrering hvor opløsningen har et farveskift ved ækvivalenspunktet.
I en potentiometrisk titrering måler man pH i stedet for. Her ses også en vældig stor stigning
STX 3.g
for at undgå en for stor usikkerhed.
Til dette forsøg anvender vi saltsyre og natriumhydroxid. Ved at tilsætte natriumhydroxid til
vores saltsyre, får vi følgende, når ækvivalenspunktet er ramt:
Da saltet NaCl ikke påvirker pH (til at det er betydeligt), får vi altså en neutral opløsning ved
ækvivalenspunktet. Vi kan dog også kigge på reaktionen, hvor vi kun ser på de partikler, der
er direkte deltagere i reaktionen. Dette kan skrives som:
Vi ser oxonium-ionerne der sammen med hydroxid-ionerne reagerer og danner vand. Denne
reaktion sker hver gang vi anvender en stærk syrer og en stærk base. Dette kaldes altså for en
neutralisationsreaktion.
Udover dette, skal vi i de følgende opgaver kunne beregne stofmængder og koncentrationer
for de forskellige stoffer. Til dette anvender vi følgende formel:
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
Derefter afbilder vi vores forsøgsresultater og beregninger i en graf og ser, hvordan pH’en
stiger med en vældig fart.
APPARATUR OG KEMIKALIER
Pipette - 25 mL (med sugebold)
Bægerglas - 50 mL (Høj form)
Magnetomrører + Magnetpind
Burette i stativ
Tragt
pH-meter
Puffer med pH = 7,00
o NaOH - 0,100 M
o HCl - Med ukendt koncentration (omkring 0,08 M)
FREMGANGSMÅDE
BEMÆRK: Forsøget er gennemført, når der er tilsat 30 mL NaOH!
1) Indstil pH-metret til den rigtige temperatur og nulstil den vha. pufferopløsningen.
2) Med pipetten overføres 25 mL HCl til et 50 mL bægerglas.
3) Placér bægerglasset på en magnetomrør, tilføj magnetpind og start omrøring.
4) Elektroderne sænkes ned i væsken uden at komme i kontakt med magneten.
5) Lav et (STORT) skema til måleresultater
6) Aflæs pH og notér resultatet i skemaet ud for 0,0 mL.
7) Nulstil buretten med 0,100 M NaOH.
8) Tilsæt et par mL fra buretten og aflæs pH. (Hvis pH ændre sig langsomt, kan man godt
tilsætte flere mL ad gangen).
9) Målingerne lægges tæt, når pH ændrer sig meget. (På et punkt aflæses hver dråbe).
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
MÅLERESULTATER
mL
NaOH
pH
13
1,75
23,5
5,1
26,2
11,34
0
1,32
14
1,79
23,7
6,1
26,3
11,37
1
1,35
15
1,84
24
7
26,4
11,38
2
1,38
16
1,9
24,2
8,55
26,5
11,4
3
1,4
17
1,97
24,4
9,72
26,7
11,43
4
1,42
18
2,05
24,7
10,4
27
11,46
5
1,45
18,5
2,11
24,9
10,71
27,5
11,53
6
1,48
19
2,16
25
11,02
27,7
11,55
7
1,51
19,5
2,22
25,4
11,11
28
11,57
8
1,55
20
2,28
25,5
11,15
28,2
11,58
9
1,59
20,5
2,35
25,6
11,18
28,5
11,6
10
1,63
21
2,44
25,7
11,21
28,7
11,63
11
1,66
21,7
2,58
25,8
11,24
29
11,66
12
1,7
22
2,67
25,9
11,26
29,3
11,68
13
1,75
22,5
2,91
26
11,3
29,5
11,69
23
4,27
30
11,7
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
BEREGNINGER
1. Afbild pH som funktion af det tilsatte volumen 0,100 M NaOH
Ved brug af excel, kan vi se grafen for pH som funktion af det tilsatte volumen NaOH:
Ud fra grafen ser vi hvordan pH stiger med en vældig stor fart omkring ækvivalenspunktet.
Dette sker omkring de 23 mL, hvor pH er 4,27, og ender ved de 25 mL med en pH på 11,02.
Med en tilsætning af 2 mL, kan vi få pH til at stige med omkring 7 i pH!
2. Markér ækvivalenspunktet på titrerkurven. Aflæs det volumen 0,100 NaOH, som
svarer til ækvivalenspunktet
Da titreringen ændrer pH i en stor fart, bliver ækvivalenspunktet lidt usikker. Ved at se på
vores graf, er ækvivalenspunktet markeret med et rødt punkt.
Ud fra vores graf og vores liste af beregninger kan vi se, at ækvivalenspunktet rammes af 24
mL 0,100 M NaOH.
0
2
4
6
8
10
12
14
25 30 35
pH
Volumen af 0,100 NaOH (mL)
pH som funktion af volumen NaOH
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
3. Beregn stofmængden af NaOH, som er tilsat ved ækvivalenspunktet. Beregn
derefter HCl-opløsningens koncentration
For at beregne stofmængden af NaOH, bruger vores nedenstående formel:
Her kender vi koncentrationen samt vores anvendte volumen. Vi sætter tallene ind og får
stofmængden til:
Nu hvor vi har stofmængden af NaOH, er det muligt at beregne HCl-opløsningens
koncentration. Men først skal vi finde ud af, hvad stofmængden er for vores saltsyre. Dette kan
vi nemt gøre, ved at tage et kig på reaktionen:
Ved at kigge på reaktionen, kan vi se at forholdet mellem vores stærke base og stærke syre er
1:1. Derfor ved vi nu at:
Nu kan vi beregne koncentrationen af vores saltsyre ved at indsætte vores tal i vores tidligere
nævnte formel:
4. Beregn først pH i den rene syreopløsning. Derpå beregnes pH efter tilsætning af
5,0 mL, 15,0 mL og 25,0 mL 0,100 M NaOH
Da vi i dette tilfælde beregner pH af en stærk syreopløsning, kan vi anvende formlen:
Her anvender vi altså koncentrationen af vores saltsyre. Dette fik vi beregnet i forrige opgave.
Vi indsætter tallet og får:
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
Vi vil nu beregne pH efter tilsætning af 5,0 mL NaOH. Vi starter med at beregne
stofmængderne af oxonium- og hydroxid-ionerne. Dette gøres ved at sige:
Vi kender koncentrationerne da vi beregne dette tidligere. Derudover ved vi, at vi brugte 25
mL HCl og at der nu beregnes for 5 mL NaOH:
For at finde ud af hvad stofmængden er efter vores forsøg, må vi igen kigge på reaktionen.
Denne gang med de partikler, som direkte deltager i reaktionen:
Vi ser at forhold mellem oxonium- og hydroxid-ionerne er 1:1, og vi kan derfor siger at:
Nu har vi beregnet den stofmængden af oxonium-ionerne efter tilsætning af 5 mL NaOH. Nu
kan skal vi finde koncentrationen af disse oxonium-ioner, hvor vi derefter kan beregne pH.
For at beregne koncentrationen, siger vi:
Vi indsætter vores stofmængde og anvender det totale volumen. Altså vores saltsyre med 25
mL summeret med basen, der fylder de 5 mL. Vi skriver derfor:
Nu hvor vi har koncentrationen, kan vi beregne pH ved brug af formlen nedenunder. Vi
indsætter koncentrationen i -log, og får pH derfra:
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
1,20 er altså vores beregnede pH efter tilsætning af de 5 mL NaOH. For at beregne pH efter
tilsætning af 15 mL, anvender vi samme metode. Det vil jeg gøre lidt hurtigere, da det er
samme princip som dette.
- Tilsætning af 15 mL NaOH
Vi starter med at finde stofmængden af oxonium- og hydroxid-ionerne:
Efter denne beregning, finder vi ud af, hvor mange mol
der er efter tilsætning af basen.
Dette gøres ved at sige:
Nu hvor vi har stofmængden, skal vi beregne koncentrationen af oxonium-ionerne. Denne
gang er den totale volumen ikke 0,030 L men 25 mL + de tilsatte 15 mL NaOH:
Denne koncentration sætter vi til -log og får pH’en:
- Tilsætning af 25 mL NaOH
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
Da vores ækvivalenspunkt var på 24 mL, kan vi se at vi overskrider den med en tilsætning af
NaOH på 25 mL. I stedet for at regne pH ud, skal vi starte med at regne pOH, da vi her har
opbrugt alle vores oxonium-ioner. Derfor regner vi med hydroxid-ionerne. Princippet er dog
den samme som før! Dog med få ændring.
Vi starter med at finde stofmængden af oxonium- og hydroxid-ionerne:
Efter denne beregning, finder vi ud af, hvor mange mol
vi har i opløsningen. Dette gøres
ved at sige:
Nu har vi stofmængden af vores hydroxid-ioner i opløsningen. Igen finder vi koncentrationen,
men blot af vores hydroxid-ioner. Her bliver vores totale volumen 25 mL HCl + 25 mL NaOH:
I stedet for at kunne beregne pH, kan vi nu beregne pOH. Dette gøres på samme måde, som da
vi beregnede vores pH. Altså sætter vi koncentrationen til -log og får:
Da vi nu har pOH, kan vi finde pH ved hjælp af nedenstående:
Her isolerer vi pOH og vi kan nu beregne vores pH:
11,3 er altså vores pH efter tilsætning af 25 mL NaOH. Tydeligvis en stor stigning af pH. Jeg
synes at det er facinerende, hvordan pH stiger så hurtigt omkring ækvivalenspunktet!
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
5. De beregnede værdier afsættes på den grafiske afbilding. Kommentér!
Ved hjælp af excel, afbilder vi vores beregnede data i en graf. Det kan ses som en rød streg på
grafen:
Ud fra grafen, kan vi se at vores beregnede pH ligger meget tæt på den pH, som vi fik ud fra
vores forsøg.
Dog er der selvfølgelig altid en lille afvigelse på grund af visse usikkerheder men uderover det,
ses pæne resultater, når disse to grafer sammenlignes.
Vi kan altså konkludere at forsøget ikke er gået helt galt. Punkterne ligger tæt på hinanden.
0
2
4
6
8
10
12
14
25 30 35
pH
Volumen af 0,100 M NaOH (mL)
pH som funktion af volumen NaOH
[navn fjernet] Kemi Aflevering 1 14/9/2012
3.x
DISKUSSION
Vi kan nu se på hvor stor en afvigelse vi har, ved at kigge på de 3 punkters pH værdier:
5 mL NaOH:
15 mL NaOH:
25 mL NaOH:
Ud fra vores afvigelser, kan vi se at der ikke er særlig meget forskel på forsøgsresultaterne, og
de resultater, som vi regnede os frem til.
Forsøget kunne dog udføres bedre med andre præcise metoder. En fejlkilde kan være at pH-
metret ikke er indstillet 100% rigtigt. En lille ændring i cifrene kan stadig skabe en ret stor
afvigelse.
En anden ting kan være, at vi havde en upræcis måling undervejs, da det gik rimelig stærk.
Vores burette dryppede konstant, da klemmen ikke helt fungerede, så det var svært at måle
100% korrekt. Men alt i alt ser resultaterne meget fine ud og dermed også et pænt
ækvivalenspunkt.
KONKLUSION
Ud fra vores resultater, kan vi konkludere at forsøget er vellykket. Vi har regnet os frem til, at
saltsyre-opløsningens koncentration er på
, hvilket ser meget rigtigt ud, da vi skulle
have en saltsyre på omkring de
. Derudover har vi afbildet en pæn kurve vha. vores
forsøgsresultater, og vi ser hvordan pH stiger med en vældig stor hastighed omkring
ækvivalenspunktet.