9.4 Titrering | Kjemi 1

Lær teknikken titrering og hvordan du bruker den til å bestemme konsentrasjoner.

75 min

10 oppgaver

TitreringEkvivalenspunktIndikatorTitreringskurverSyre-base-titreringRedokstitreringFellingstitreringKomplekstitrering (EDTA)

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 10 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

9.2pH og sterke syrer/baser

Volumetrisk titrering

Titrering er en metode for å bestemme konsentrasjonen av en ukjent løsning ved å reagere den med en kjent løsning.

Regningen bygger på konsentrasjon og stoffmengde, $n = c \cdot V$ , fra Kapittel 5.2: Konsentrasjon.

Prinsipp

Løsningen med ukjent konsentrasjon, analytten, står i en kolbe. Løsningen med kjent konsentrasjon, titranten, tilsettes fra en byrett. Syren og basen reagerer i en nøytraliseringsreaksjon:
$\text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

Ekvivalenspunktet

Ekvivalenspunktet er når mol H₃O⁺ = mol OH⁻ (fullstendig nøytralisering).

Ved ekvivalenspunktet:
$n_{\text{H}_3\text{O}^+} = n_{\text{OH}^-}$
$c_\text{syre} \cdot V_\text{syre} = c_\text{base} \cdot V_\text{base}$

Fremgangsmåte

Et nøyaktig volum av analytten måles med pipette over i kolben, og noen dråper indikator tilsettes. Deretter titreres det med titranten til indikatoren skifter farge, omtrent ved ekvivalenspunktet. Volumet av titrant leses av på byretten, og konsentrasjonen regnes ut.

✏️Eksempel 1: Beregn konsentrasjon

25,0 mL HCl titreres med 0,100 mol/L NaOH. Det går med 30,0 mL NaOH til ekvivalenspunktet. Beregn [HCl].

Løsning:

Ved ekvivalenspunktet: mol H₃O⁺ = mol OH⁻

$n_{\text{OH}^-} = c_{\text{NaOH}} \cdot V_{\text{NaOH}} = 0{,}100 \times 0{,}0300 = 0{,}00300 \text{ mol}$

$n_{\text{H}_3\text{O}^+} = n_{\text{OH}^-} = 0{,}00300 \text{ mol}$

$c_{\text{HCl}} = \frac{n_{\text{H}_3\text{O}^+}}{V_{\text{HCl}}} = \frac{0{,}00300}{0{,}0250} = 0{,}120 \text{ mol/L}$

Svar: [HCl] = 0,120 mol/L

📝Oppgave 9-43

Volumetrisk titrering - beregn konsentrasjon:

20,0 mL HNO₃ titreres med 0,150 mol/L NaOH. Det går med 25,0 mL NaOH. Beregn [HNO₃].

30,0 mL CH₃COOH titreres med 0,200 mol/L KOH. Det går med 15,0 mL KOH. Beregn [CH₃COOH].

Gravimetrisk titrering

I gravimetrisk titrering veies titranten i stedet for at volumet leses av på en byrette. Titranten står i en plastflaske på en vekt, og massen som er tilsatt, er differansen mellom vekten før og etter titreringen.

Konsentrasjonen til titranten oppgis da som stoffmengde per kilogram løsning, $c_m$ i mol/kg. Stoffmengden titrant er
$n = c_m \cdot m$
der $m$ er massen av tilsatt titrantløsning i kg. Det trengs ingen omregning via tetthet til volum.

Fordeler

- En analysevekt måler masse svært presist (± 0,001 g), mens en byrette leses av med ± 0,05 mL to ganger.
- Massen avhenger ikke av temperaturen, men volumet av en løsning gjør det.
- Titrantens konsentrasjon i mol/kg endrer seg ikke med temperaturen.

Ulemper

- Tar lengre tid, og vekten må stå stødig og være kalibrert.
- Fordamping fra flasken under titreringen gir feil.

✏️Eksempel 2: Gravimetrisk titrering

20,00 mL saltsyre titreres gravimetrisk med en NaOH-løsning med konsentrasjon 0,1000 mol/kg. Ved ekvivalenspunktet er det tilsatt 6,000 g NaOH-løsning. Finn c(HCl).

Stoffmengde NaOH fra massen av tilsatt løsning:

n(\text{NaOH}) = c_m \cdot m = 0{,}1000\ \text{mol/kg} \cdot 0{,}006000\ \text{kg} = 6{,}000 \cdot 10^{-4}\ \text{mol}

HCl + NaOH → NaCl + H₂O gir molforhold 1 : 1.

n(\text{HCl}) = 6{,}000 \cdot 10^{-4}\ \text{mol}

c(\text{HCl}) = \frac{6{,}000 \cdot 10^{-4}\ \text{mol}}{0{,}02000\ \text{L}} = 0{,}03000\ \text{mol/L}

Svar: c(HCl) = 0,03000 mol/L

📝Oppgave 9-44

Gravimetrisk titrering:

25,0 mL H₂SO₄ titreres gravimetrisk med NaOH-løsning med konsentrasjon 0,200 mol/kg. Ved ekvivalenspunktet er det tilsatt 10,0 g NaOH-løsning. Finn c(H₂SO₄). (H₂SO₄ er toprotisk.)

Hvorfor er gravimetrisk titrering mer nøyaktig enn volumetrisk?

Indikatorer

Indikatorer er svake syrer/baser som skifter farge ved ulike pH-verdier.

Vanlige indikatorer

Indikator	Farge (sur)	Farge (basisk)	Omslagsområde (pH)
Metylrødt	Rød	Gul	4,4 – 6,2
Fenolftalein	Fargeløs	Rosa	8,3 – 10,0
Bromtymolblått	Gul	Blå	6,0 – 7,6

Valg av indikator

- Sterk syre + sterk base: pH ved ekvivalenspunkt = 7 → Bruk fenolftalein eller metylrødt
- Svak syre + sterk base: pH ved ekvivalenspunkt > 7 → Bruk fenolftalein
- Sterk syre + svak base: pH ved ekvivalenspunkt < 7 → Bruk metylrødt

Viktig: Ekvivalenspunktet må ligge innenfor indikatorens omslagsområde!

✏️Eksempel 3: Velg indikator

Hvilken indikator bør brukes ved titrering av:
a) HCl med NaOH
b) CH₃COOH med NaOH
c) NH₃ med HCl

Løsning:

a) HCl + NaOH (sterk + sterk):
- pH ved ekvivalenspunkt = 7
- Bruk fenolftalein (omslag 8,3-10) eller metylrødt (omslag 4,4-6,2)

b) CH₃COOH + NaOH (svak syre + sterk base):
- pH ved ekvivalenspunkt > 7 (basisk)
- Bruk fenolftalein (omslag 8,3-10)

c) NH₃ + HCl (svak base + sterk syre):
- pH ved ekvivalenspunkt < 7 (surt)
- Bruk metylrødt (omslag 4,4-6,2)

📝Oppgave 9-45

Velg riktig indikator:

HNO₃ (sterk syre) + KOH (sterk base)

H₂CO₃ (svak syre) + NaOH (sterk base)

NH₃ (svak base) + HBr (sterk syre)

Titreringskurver

En titreringskurve viser hvordan pH endres når titrant tilsettes.

Sterk syre + sterk base

Eksempel: HCl + NaOH

- Start: pH lav (sur)
- Ekvivalenspunkt: pH = 7
- Etter ekvivalenspunkt: pH høy (basisk)
- Bratt overgang ved ekvivalenspunkt

Svak syre + sterk base

Eksempel: CH₃COOH + NaOH

- Start: pH høyere enn sterk syre (delvis protolyse)
- Ekvivalenspunkt: pH > 7 (basisk, pga. CH₃COO⁻)
- Mindre bratt overgang ved ekvivalenspunktet

Svak base + sterk syre

Eksempel: NH₃ + HCl

- Start: pH høy (basisk)
- Ekvivalenspunkt: pH < 7 (surt, pga. NH₄⁺)
- Mindre bratt overgang

✏️Eksempel 4: Tolkning av titreringskurve

Ved titrering av 25,0 mL ukjent syre med 0,100 mol/L NaOH observeres:
- Start-pH = 2,87
- Ekvivalenspunkt (25,0 mL NaOH): pH = 8,72

Hva kan du konkludere, og hvilken indikator passer?

Løsning:

Start-pH = 2,87: Høyere enn for en sterk syre med samme konsentrasjon (ville vært ≈ 1) → svak syre

Ekvivalenspunkt pH = 8,72 > 7: Basisk → svak syre + sterk base

Konsentrasjon:
$n_{\text{OH}^-} = 0{,}100 \cdot 0{,}0250 = 0{,}00250 \text{ mol}$
$[\text{syre}] = \frac{0{,}00250}{0{,}0250} = 0{,}100 \text{ mol/L}$

Indikator: Fenolftalein (omslag 8,3–10,0) dekker pH 8,72.

Konklusjon: 0,100 mol/L av en svak, enprotisk syre, titrert med fenolftalein som indikator

📝Oppgave 9-46

Beregn pH ved ulike punkter i titreringen:

50,0 mL 0,100 mol/L HCl titreres med 0,100 mol/L NaOH. Hva er pH etter tilsetting av 25,0 mL NaOH?

Hva er pH ved ekvivalenspunktet?

Hva er pH etter tilsetting av 60,0 mL NaOH?

📝Oppgave 9-47

Avsluttende spørsmål:

Hvorfor er ekvivalenspunktet basisk ved titrering av svak syre med sterk base?

Hvorfor brukes ikke universalindikator ved titrering?

📝Oppgave 9-48

Praktisk titrering:

Hvorfor må du alltid skylle byretten med titrantløsningen før titrering?

Hvorfor må du fjerne luftbobler fra byretten?

Hvorfor skal du titrer sakte nær ekvivalenspunktet?

Redoks-, fellings- og komplekstitrering

Titrering er ikke bare for syrer og baser. Alle reaksjoner som er raske, går fullstendig, har kjent molforhold og har et endepunkt vi kan se, kan brukes. Regningen er den samme som før:

- stoffmengde titrant: $n = c \cdot V$
- molforholdet i den balanserte likningen gir stoffmengden av stoffet vi bestemmer
- regn om til konsentrasjon, masse eller masseprosent

Type	Titrant	Reaksjon	Endepunkt	Brukes til
Redoks	KMnO₄ i sur løsning	MnO₄⁻ reduseres til Mn²⁺	første svake rosa farge som blir stående	jern, hydrogenperoksid
Redoks	I₂	I₂ reduseres til I⁻	blå farge med stivelse	C-vitamin
Felling	AgNO₃	Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl(s)	rødbrunt Ag₂CrO₄ med kromat som indikator	klorid i vann og mat
Kompleks	EDTA	metallion + EDTA → kompleks, 1 : 1	indikatoren skifter farge	vannets hardhet (Ca²⁺, Mg²⁺)

Permanganattitrering

Permanganationet er fiolett, mens Mn²⁺ er nesten fargeløst. Så lenge det er stoff igjen som kan oksideres, blir hver dråpe avfarget. Den første dråpen i overskudd farger løsningen svakt rosa. Titranten er sin egen indikator. Løsningen gjøres sur med svovelsyre, ikke saltsyre, fordi permanganat også kan oksidere kloridioner.

5\,\text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ \rightarrow 5\,\text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}

Fellingstitrering med sølvnitrat (Mohrs metode)

Sølvioner feller ut kloridioner som hvitt sølvklorid. Litt kaliumkromat er indikator. Sølvklorid felles først. Når nesten alt klorid er brukt opp, felles rødbrunt sølvkromat, og det er endepunktet:

$\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}(s) \qquad 2\,\text{Ag}^+ + \text{CrO}_4^{2-} \rightarrow \text{Ag}_2\text{CrO}_4(s)$

Komplekstitrering med EDTA

EDTA binder seg til ett metallion om gangen og danner et kompleks i forholdet 1 : 1. Prøven tilsettes en ammoniakkløsning som holder pH på omtrent 10, og en indikator som skifter farge når alle metallionene er bundet. EDTA reagerer med både Ca²⁺ og Mg²⁺, så titreringen gir summen av dem: vannets hardhet.

✏️Eksempel 5: Jern i en jerntablett

En jerntablett løses i fortynnet svovelsyre, og løsningen fortynnes til 100,0 mL i en målekolbe. 25,00 mL av løsningen titreres med KMnO₄ med konsentrasjon 0,005000 mol/L. Det går med 17,85 mL til svakt rosa farge. M(Fe) = 55,85 g/mol.

5\,\text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ \rightarrow 5\,\text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}

Hvor mange milligram jern inneholder tabletten?

n(\text{MnO}_4^-) = 0{,}005000\ \text{mol/L} \cdot 0{,}01785\ \text{L} = 8{,}925 \cdot 10^{-5}\ \text{mol}

Molforhold Fe²⁺ : MnO₄⁻ = 5 : 1:

n(\text{Fe}^{2+}) = 5 \cdot 8{,}925 \cdot 10^{-5}\ \text{mol} = 4{,}463 \cdot 10^{-4}\ \text{mol i 25,00 mL}

n(\text{Fe}) = 4 \cdot 4{,}463 \cdot 10^{-4}\ \text{mol} = 1{,}785 \cdot 10^{-3}\ \text{mol i 100,0 mL}

m(\text{Fe}) = 1{,}785 \cdot 10^{-3}\ \text{mol} \cdot 55{,}85\ \text{g/mol} = 0{,}0997\ \text{g}

Svar: Tabletten inneholder omtrent 99,7 mg jern.

✏️Eksempel 6: Klorid i sjøvann

10,00 mL sjøvann fortynnes til 250,0 mL. 25,00 mL av den fortynnede løsningen tilsettes litt kaliumkromat og titreres med AgNO₃ med konsentrasjon 0,05000 mol/L. Det går med 10,85 mL til rødbrunt bunnfall. M(Cl) = 35,45 g/mol.

a) Finn c(Cl⁻) i sjøvannet.
b) Finn kloridinnholdet i g/L.

\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}(s)

n(\text{Cl}^-) = n(\text{Ag}^+) = 0{,}05000\ \text{mol/L} \cdot 0{,}01085\ \text{L} = 5{,}425 \cdot 10^{-4}\ \text{mol}

c(\text{fortynnet}) = \frac{5{,}425 \cdot 10^{-4}\ \text{mol}}{0{,}02500\ \text{L}} = 0{,}02170\ \text{mol/L}

Fortynnet 25 ganger (10,00 mL til 250,0 mL):

c(\text{Cl}^-) = 25 \cdot 0{,}02170\ \text{mol/L} = 0{,}5425\ \text{mol/L}

Svar: c(Cl⁻) = 0,543 mol/L

b)
$0{,}5425\ \text{mol/L} \cdot 35{,}45\ \text{g/mol} = 19{,}2\ \text{g/L}$

Svar: Omtrent 19,2 g klorid per liter.

📝Oppgave 9-49

Redokstitrering:

En C-vitamintablett løses i vann og titreres med I₂-løsning med konsentrasjon 0,05000 mol/L, med stivelse som indikator. Det går med 11,25 mL. C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2 I⁻ + 2 H⁺. M(C₆H₈O₆) = 176,12 g/mol. Finn massen av askorbinsyre i tabletten.

Hvordan ser vi endepunktet i a)?

10,00 mL hydrogenperoksid fra apoteket fortynnes til 100,0 mL. 10,00 mL av den fortynnede løsningen gjøres sur og titreres med KMnO₄ med konsentrasjon 0,0200 mol/L. Det går med 17,40 mL. 2 MnO₄⁻ + 5 H₂O₂ + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 5 O₂ + 8 H₂O. Finn c(H₂O₂) i flasken, og masseinnholdet i g/L. M(H₂O₂) = 34,02 g/mol.

Løs oppgaven

📝Oppgave 9-50

Vannets hardhet med EDTA:

100,0 mL springvann titreres med EDTA med konsentrasjon 0,01000 mol/L. EDTA danner kompleks med Ca²⁺ og Mg²⁺ i forholdet 1 : 1. Det går med 6,30 mL. Finn den samlede stoffmengden Ca²⁺ og Mg²⁺, og oppgi hardheten som mg Ca per liter, regnet som om alle ionene var kalsium. M(Ca) = 40,08 g/mol.

Vann fra en brønn i kalkrik grunn bruker 31,5 mL EDTA til samme volum. Hvor mange ganger hardere er brønnvannet?

Hva forteller ikke titreringen oss om ionene i vannet?

Løs oppgaven

📝Oppgave 9-51

Velge og drøfte titreringsmetode:

Ved titrering av Fe²⁺ med KMnO₄ tilsettes ingen indikator. Forklar hvordan vi ser endepunktet.

En elev løser jerntabletten i saltsyre i stedet for svovelsyre. Blir jerninnholdet hun regner ut, for høyt eller for lavt? Forklar.

Hvilken titreringsmetode passer til hver analyse: saltinnholdet i en suppe, vannets hardhet og C-vitamininnholdet i appelsinjuice? Begrunn kort.

Drøft kort hvorfor titreranalyse fortsatt brukes i laboratorier, og hva som begrenser metoden.

Løs oppgaven

📝Oppgave 9-52

Oppsummering:

Hva er forskjellen mellom volumetrisk og gravimetrisk titrering?

Hvordan velger du riktig indikator?

Hva er ekvivalenspunktet i en syre–base-titrering?

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.