7.5 Syre/base-titrering

På en flaske husholdningseddike står der, at den indeholder 5 % eddikesyre. Det tal kan kontrolleres med en titrering, hvor syren i eddiken neutraliseres med en base, som du lærte om i afsnit 7.2.

Idéen i en syre/base-titrering

En titrering har du mødt i afsnit 5.3, og opstillingen er den samme her. Prøven med syren hældes i en kolbe, og buretten fyldes med en opløsning af natriumhydroxid, som man kender koncentrationen af.

Hydroxidionerne fra buretten reagerer med eddikesyren i kolben:

CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l)

Hvert eddikesyremolekyle afgiver en hydron til en hydroxidion. Selv om eddikesyre er en svag syre, forløber reaktionen helt til ende, fordi hydroxid er en stærk base. Forholdet mellem eddikesyre og hydroxid er 1 : 1.

Ækvivalenspunktet er nået, når der er tilsat præcis lige så mange mol hydroxid, som der var eddikesyre i kolben.

Indikatoren viser, hvornår syren er brugt

Opløsningerne er farveløse, så man kan ikke se, hvornår syren er brugt op. Derfor tilsættes nogle dråber af indikatoren phenolphthalein, som er farveløs i en sur opløsning og lyserød i en basisk.

Figur 1: Titrering af eddikesyre med natriumhydroxid på makroniveau og mikroniveau.

Så længe der er eddikesyre i kolben, bliver hver hydroxidion straks brugt, og opløsningen forbliver farveløs. Der, hvor dråben rammer, ses en lyserød sky, som forsvinder igen, når kolben rystes.

Når den sidste eddikesyre er brugt, er der ikke mere syre til at fjerne hydroxidionerne. Én dråbe mere gør derfor opløsningen svagt lyserød, og denne gang forsvinder farven ikke igen. Det er omslaget, og nu lukkes hanen, så forbruget kan aflæses på buretten.

Sådan ændrer pH sig undervejs

Sætter man et pH-meter ned i kolben, kan man følge pH under hele titreringen. En graf over pH som funktion af det tilsatte volumen kaldes en titrerkurve.

Figur 2: Titrerkurve for 2,00 g eddike, der titreres med 0,100 M natriumhydroxid.

Kurven viser tre ting:

• I begyndelsen stiger pH kun langsomt, fordi de hydroxidioner, der tilsættes, bliver brugt af syren.
• Ved ækvivalenspunktet springer pH flere enheder for en enkelt dråbe, fordi syren er brugt, og de næste hydroxidioner bliver i opløsningen.
• Til sidst flader kurven ud igen, fordi der nu er overskud af hydroxid.

Phenolphthalein skifter farve mellem pH 8 og 10. Det ligger midt i springet, og derfor passer omslaget med ækvivalenspunktet.

Ækvivalenspunktet ligger ikke ved pH 7, men lidt over. Det skyldes, at acetationen, som dannes i reaktionen, er en svag base. I afsnit 7.2 blev opløsningen neutral, fordi både syren og basen var stærke.

Beregningen

Beregningen følger de samme fire trin som i Mohrtitreringen.

Figur 3: Fra forbruget på buretten til masseprocenten af eddikesyre.

NoteEksempel: eddikesyre i husholdningseddike

2,00 g husholdningseddike hældes i en kolbe sammen med lidt vand og nogle dråber phenolphthalein. Eddiken titreres med 0,100 M natriumhydroxid. Omslaget kommer, når der er brugt 17,0 mL. Hvor mange procent eddikesyre indeholder eddiken?

Kendte størrelser

m(eddike) = 2,00 g, c(NaOH) = 0,100 M og V(NaOH) = 17,0 mL = 0,0170 L

Trin 1: stofmængden af natriumhydroxid

\[ n(\mathrm{NaOH}) = c \cdot V = 0{,}100\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}0170\ \mathrm{L} = 0{,}00170\ \mathrm{mol} \]

Trin 2: stofmængden af eddikesyre

Forholdet er 1 : 1, så n(CH₃COOH) = 0,00170 mol.

Trin 3: massen af eddikesyre

Molarmassen for eddikesyre er 60,05 g/mol.

\[ m(\mathrm{CH_3COOH}) = n \cdot M = 0{,}00170\ \mathrm{mol} \cdot 60{,}05\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 0{,}102\ \mathrm{g} \]

Trin 4: masseprocenten

\[ \text{masseprocent} = \frac{m(\mathrm{CH_3COOH})}{m(\text{eddike})} \cdot 100\ \% = \frac{0{,}102\ \mathrm{g}}{2{,}00\ \mathrm{g}} \cdot 100\ \% = 5{,}10\ \% \]

Konklusion

Eddiken indeholder 5,10 % eddikesyre. Det passer godt med de 5 %, der står på flasken.

I laboratoriet måles eddiken ofte af med en pipette i stedet for at blive vejet. Husholdningseddike har næsten samme densitet som vand, så 2,00 mL eddike vejer omkring 2,00 g.

Hvad betyder noget for resultatet?

Resultatet afhænger af to ting: hvor meget eddikesyre der er i kolben, og hvor meget natriumhydroxid der bliver brugt. Alt, der ændrer en af de to størrelser uden at blive regnet med, giver en fejl.

Hvad sker der?	Forbruget bliver	Resultatet bliver
Der kommer ekstra vand i kolben	det samme	det samme
Der er vand i buretten, før den fyldes	for stort	for højt
Lidt af eddiken spildes ved siden af kolben	for lille	for lavt
Der dryppes forbi omslaget, så farven bliver kraftigt lyserød	for stort	for højt

Det kan virke overraskende, at ekstra vand i kolben ikke ændrer resultatet. Vandet ændrer koncentrationen af eddikesyre i kolben, men ikke antallet af eddikesyremolekyler, og derfor skal der stadig lige mange hydroxidioner til at neutralisere dem.

Vand i buretten er derimod en fejl, fordi det fortynder natriumhydroxiden, så dens koncentration bliver lavere end de 0,100 M, der regnes med. Der skal derfor flere milliliter til, og resultatet bliver for højt.

NoteKort sagt

• I en syre/base-titrering neutraliseres syren i prøven med en base, der har en kendt koncentration.
• Eddikesyre og hydroxid reagerer i forholdet 1 : 1.
• Phenolphthalein skifter fra farveløs til lyserød, når al syren er brugt.
• Ved ækvivalenspunktet springer pH flere enheder for en enkelt dråbe.
• Beregningen går fra forbruget til stofmængden af base, til stofmængden af syre, til massen og til masseprocenten.
• Ekstra vand i kolben ændrer ikke resultatet, men vand i buretten fortynder basen, så forbruget bliver for stort og resultatet for højt.

Prøv selv: Titrering af eddike: titrer selv, og se, hvad fejl betyder.

Se alle opgaver til emnet “Syre/base-titrering” (7.5)

I laboratoriet: Øvelse 7.5: Eddikesyre i eddike