Back to chapter

16.15:

Zuur-base Titratiecurven

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Acid-Base Titration Curves

Languages

Share

Zuur-base-titratie kan worden uitgevoerd om een onbekende concentratie van een zuur te bepalen met behulp van een bekende concentratie van een base of vice versa. Bij het titreren van een zuur met een base, wordt de titrant geleidelijk aan het zuur toegevoegd, waardoor de pH stijgt. De pH-verandering wordt uitgezet tegen het volume van de base om een titratie-of pH-curve te creëren.De titratiecurves zijn S-vormig, hoewel er verschillen bestaan naargelang het zuur sterk of zwak is. De pH aan het begin van de titratie zal zuur zijn, maar hoger voor een zwak zuur, uitgaande van gelijke initiële zuurconcentraties. Het equivalentiepunt is het punt op de titratiecurve waarop het aantal molen base gelijk is aan het aantal molen zuur in oplossing.In het geval van een sterk zuur wordt het equivalentiepunt bereikt wanneer een sterke base alle door het sterke zuur geproduceerde hydroniumionen neutraliseert;daarom komt het altijd voor bij pH 7. Daarentegen treedt het equivalentiepunt van een zwak zuur op bij een pH hoger dan 7 en wordt bereikt wanneer al het zwakke zuur wordt omgezet in zijn geconjugeerde base. Nabij het equivalentiepunt is er een plotselinge sprong in de pH van de oplossing.Bij een zwakke zuurtitratie is deze snelle pH-verschuiving echter niet zo sterk als bij een sterke zuurtitratie. De pH na het equivalentiepunt op een titratiecurve voor zowel zwakke als sterke zuren neemt geleidelijk toe als gevolg van een te sterke base. Andere kenmerken van een zwakke zuurtitratiecurve, maar niet voor sterke, zijn het buffergebied en het halve equivalentiepunt.Wanneer een sterke base wordt toegevoegd, produceert een zwak zuur zijn geconjugeerde base waardoor een buffer ontstaat. Het halve equivalentiepunt ligt binnen dit buffergebied. Op dit punt is de helft van het volume van de base die nodig is om het equivalentiepunt te bereiken, toegevoegd.Hier is de concentratie van zwak zuur gelijk aan de geconjugeerde base en is de pH van de oplossing gelijk aan de pKa. De titratiecurves van een sterke of een zwakke base met een sterk zuur, aangezien de titrant een omgekeerde S-vorm is, waarbij de pH hoog begint en afneemt met de toevoeging van het sterke zuur.

16.15:

Zuur-base Titratiecurven

A titration curve is a plot of some solution property versus the amount of added titrant. For acid-base titrations, solution pH is a useful property to monitor because it varies predictably with the solution composition and, therefore, may be used to monitor the titration’s progress and detect its endpoint. Acid-base titration can be performed with a strong acid and a strong base, a strong acid and a weak base, or a strong base and a weak acid.

For a titration carried out for 25.00 mL of 0.100 M HCl (strong acid) with 0.100 M of a strong base NaOH, its titration curve can be seen in red in Figure 1a. For a titration carried out for 25.00 mL of 0.100 M CH3COOH (weak acid) with 0.100 M NaOH, its titration curve can be seen in yellow in Figure 1b.

Image1

Figure 1 (a) The titration curve for the titration of 25.00 mL of 0.100 M HCl (strong acid) with 0.100 M NaOH (strong base) has an equivalence point of 7.00 pH. (b)The titration curve for the titration of 25.00 mL of 0.100 M acetic acid (weak acid) with 0.100 M NaOH (strong base) has an equivalence point of 8.72 pH.

The titration of a strong or weak base with a strong acid has a similar S-shaped curve; however, the curve is inverted as the pH will start in the basic region and decrease with the addition of the strong acid. The titration of weak acid or base can also be used to determine the Ka or Kb, respectively.

The four stages of a titration:

  1. Initial state (added titrant volume = 0 mL): pH is determined by the acid being titrated; because the two acid samples are equally concentrated, the weak acid will exhibit a greater initial pH
  2. Pre-equivalence point (0 mL < V < 25 mL): solution pH increases gradually and the acid is consumed by reaction with added titrant; composition includes unreacted acid and the reaction product, its conjugate base
  3. Equivalence point (V = 25 mL): a drastic rise in pH is observed as the solution composition transitions from acidic to either neutral (for the strong acid sample) or basic (for the weak acid sample), with pH determined by ionization of the conjugate base of the acid
  4. Post-equivalence point (V > 25 mL): pH is determined by the amount of excess strong base titrant added; since both samples are titrated with the same titrant, both titration curves appear similar at this stage.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 14.7: Acid-base Titrations.

Suggested Reading

  1. Ramette, Richard W. "TITRATE: A Learning Tool for Acid-Base Titrations." (1994): 238. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed071p238.2