4.3 Titrering og ekvivalenspunkt | Kjemi 2

Syrebasetitrering, titreringskurver, ekvivalenspunkt, halvtitreringspunkt og indikatorer.

70 min

18 oppgaver

SyrebasetitreringTitreringskurverEkvivalenspunktHalvtitreringspunktIndikatorer

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 18 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

4.2pH og pOH

Brukes videre i

4.4Bufferløsninger

Syrebasetitrering

Titrering er en kvantitativ analysemetode for å bestemme konsentrasjonen av en syre eller base.

Prinsipp

En løsning med ukjent konsentrasjon (analytten) reagerer med en løsning av kjent konsentrasjon (titranten).

Utstyr:
- Byrette: Måler nøyaktig volum av titrant
- Erlenmeyerkolbe: Inneholder analytt
- Indikator: Viser når ekvivalenspunktet er nådd

Eksempel:
Titrer ukjent HCl-løsning med standardisert NaOH-løsning.

Reaksjon:
$\text{HCl}(aq) + \text{NaOH}(aq) \to \text{NaCl}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)$

Fremgangsmåte

1. Forberedelse: Fyll byrette med titrant (kjent konsentrasjon)
2. Start: Pipetter nøyaktig volum av analytt til kolbe
3. Tilsett indikator: Få dråper som endrer farge ved ekvivalenspunkt
4. Titrer: Tilsett titrant dråpevis under omrøring
5. Endepunkt: Stopp når indikatoren skifter farge
6. Avles volum: Noter nøyaktig tilsatt volum fra byretten

Viktige begreper

Ekvivalenspunkt: Punktet der syren og basen har reagert i nøyaktig støkiometrisk forhold (1:1 for enprotiske).

Endepunkt: Punktet der indikatoren skifter farge (ideelt lik ekvivalenspunkt).

Standardløsning: Løsning med nøyaktig kjent konsentrasjon.

✏️Eksempel 1: Beregning fra titrering

25,0 mL 0,150 M HCl titreres med NaOH. Det kreves 30,0 mL NaOH for å nå ekvivalenspunktet.

a) Beregn konsentrasjonen av NaOH
b) Hvor mange mol HCl reagerte?

Løsning:

a) Konsentrasjon av NaOH:

Reaksjon: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Molaritet: 1 mol HCl reagerer med 1 mol NaOH (1:1)

Steg 1: Beregn mol HCl

n(HCl) = c × V = 0,150 M × 0,0250 L = 3,75 × 10⁻³ mol

Steg 2: Mol NaOH = mol HCl

n(NaOH) = n(HCl) = 3,75 × 10⁻³ mol

Steg 3: Beregn konsentrasjon av NaOH

c(NaOH) = n/V = (3,75 × 10⁻³ mol) / (0,0300 L)

c(NaOH) = 0,125 M

b) Mol HCl som reagerte:

n(HCl) = 3,75 × 10⁻³ mol = 3,75 mmol

Alternativ metode (formelmetoden):

c₁V₁ = c₂V₂ (for 1:1 reaksjon)

c(NaOH) × 30,0 = 0,150 × 25,0

c(NaOH) = (0,150 × 25,0) / 30,0 = 0,125 M ✓

Titreringskurver

En titreringskurve viser hvordan pH endres når titrant tilsettes.

Sterk syre + sterk base (HCl + NaOH)

Eksempel: Titrer 25,0 mL 0,100 M HCl med 0,100 M NaOH

Karakteristikk:

1. Start: pH ≈ 1 (sterk syre)
2. Før ekvivalenspunkt: pH øker gradvis
3. Ved ekvivalenspunkt: pH = 7,00 (salt i vann)
4. Etter ekvivalenspunkt: pH > 7 (overskudd base)
5. Bratt stigning ved ekvivalenspunkt (pH 3-11)

Ekvivalenspunkt: pH = 7,00 (nøytralt)

NaCl er et nøytralt salt.

Svak syre + sterk base (CH₃COOH + NaOH)

Eksempel: Titrer 25,0 mL 0,100 M CH₃COOH med 0,100 M NaOH

Karakteristikk:

1. Start: pH ≈ 3 (svak syre, ikke pH = 1)
2. Buffersone: pH endres lite i midtpartiet
3. Halvtitreringspunkt: pH = pKa (buffervirkelig maksimal)
4. Ved ekvivalenspunkt: pH > 7 (basisk!)
5. Mindre bratt ved ekvivalenspunkt (pH 7-10)

Ekvivalenspunkt: pH ≈ 8-9 (basisk)

CH₃COO⁻ er en svak base som hydrolyserer:

$\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^-$

Sterk syre + svak base (HCl + NH₃)

Eksempel: Titrer 25,0 mL 0,100 M NH₃ med 0,100 M HCl

Karakteristikk:

1. Start: pH ≈ 11 (svak base)
2. Buffersone: Rundt halvtitreringspunkt
3. Ved ekvivalenspunkt: pH < 7 (surt!)
4. Mindre bratt ved ekvivalenspunkt

Ekvivalenspunkt: pH ≈ 5-6 (surt)

NH₄⁺ er en svak syre.

Viktige observasjoner

Titrering	pH ved ekvivalenspunkt	Indikator
Sterk syre + sterk base	pH = 7,0	Fenolftalein, BTB
Svak syre + sterk base	pH = 8-9	Fenolftalein
Sterk syre + svak base	pH = 5-6	Metyloransje

Halvtitreringspunkt

[\text{HA}] = [\text{A}^-]

✏️Eksempel 2: pH ved halvtitreringspunkt

50,0 mL 0,100 M maursyre (HCOOH, Ka = 1,8 × 10⁻⁴) titreres med 0,100 M NaOH.

Hva er pH:
a) Ved halvtitreringspunktet?
b) Ved ekvivalenspunktet?

Løsning:

a) pH ved halvtitreringspunkt:

Ved halvtitreringspunkt: [HCOOH] = [HCOO⁻]

$\text{pH} = \text{pKa}$

pKa = -log(1,8 × 10⁻⁴) = 3,74

pH = 3,74

b) pH ved ekvivalenspunktet:

Ved ekvivalenspunkt har all HCOOH blitt til HCOO⁻.

Steg 1: Beregn total volum

V_totalt = 50,0 + 50,0 = 100,0 mL (1:1 forhold)

Steg 2: Beregn [HCOO⁻]

n(HCOO⁻) = 0,100 × 0,0500 = 5,00 × 10⁻³ mol

[HCOO⁻] = 5,00 × 10⁻³ / 0,1000 = 0,0500 M

Steg 3: HCOO⁻ hydrolyserer (svak base)

HCOO⁻ + H₂O ⇌ HCOOH + OH⁻

Kb = Kw/Ka = (1,0 × 10⁻¹⁴)/(1,8 × 10⁻⁴) = 5,56 × 10⁻¹¹

[OH⁻] ≈ √(Kb × c) = √(5,56 × 10⁻¹¹ × 0,0500)

[OH⁻] = 1,67 × 10⁻⁶ M

pOH = -log(1,67 × 10⁻⁶) = 5,78

pH = 14,00 - 5,78 = 8,22

Konklusjon: pH ved ekvivalenspunkt er basisk (8,22 > 7)

Syre-base-indikatorer

Indikatorer er svake syrer eller baser som endrer farge ved pH-endring.

Prinsipp

Indikatoren (HIn) er en svak syre med ulik farge i sur og basisk form:

$\text{HIn}_{(\text{farge 1})} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{In}^-_{(\text{farge 2})}$

Fargeendring:
- Lav pH → HIn dominerer (farge 1)
- Høy pH → In⁻ dominerer (farge 2)

Vanlige indikatorer

Indikator	Farge (surt)	Farge (basisk)	pH-område	Bruksområde
Metyloransje	Rød	Gul	3,1-4,4	Sterk syre + svak base
Bromtymolblått (BTB)	Gul	Blå	6,0-7,6	Sterk syre + sterk base
Fenolftalein	Fargeløs	Rosa	8,3-10,0	Svak syre + sterk base
Lakmus	Rød	Blå	4,5-8,3	Grov pH-test

Valg av indikator

Indikatoren må skifte farge i den bratte delen av titreringskurven.
Sterk syre + sterk base:
- Bratt: pH 3-11
- Valg: Fenolftalein, BTB, metyloransje

Svak syre + sterk base:

- Bratt: pH 7-10

- Valg: Fenolftalein (skifte ved pH 8-10)
- IKKE metyloransje (for tidlig)
Sterk syre + svak base:

- Bratt: pH 3-7
- Valg: Metyloransje (skifte ved pH 3-4)
- IKKE fenolftalein (for sent)

Universalindikator

Blanding av flere indikatorer som gir forskjellige farger ved ulike pH-verdier.
Fargeskala:
- pH 1-2: Rød
- pH 3-4: Oransje

- pH 5-6: Gul

- pH 7: Grønn

- pH 8-10: Blå
- pH 11-14: Fiolett

✏️Eksempel 3: Velge indikator

Velg passende indikator for følgende titreringer:

a) 0,10 M HCl titrert med 0,10 M NaOH
b) 0,10 M CH₃COOH titrert med 0,10 M NaOH
c) 0,10 M NH₃ titrert med 0,10 M HCl

Løsning:

a) HCl (sterk syre) + NaOH (sterk base):

Ekvivalenspunkt: pH = 7,0

Bratt del: pH 3-11

Passende indikatorer:
- Fenolftalein (8,3-10,0) ✓
- Bromtymolblått (6,0-7,6) ✓
- Metyloransje (3,1-4,4) ✓

Beste valg: Fenolftalein eller BTB

b) CH₃COOH (svak syre) + NaOH (sterk base):

Ekvivalenspunkt: pH ≈ 8-9 (basisk!)

Bratt del: pH 7-10

Passende indikator:
- Fenolftalein (8,3-10,0) ✓

Ikke bruk:
- Metyloransje (3,1-4,4) ✗ (skifte for tidlig)
- BTB (6,0-7,6) ✗ (kan være upresist)

c) NH₃ (svak base) + HCl (sterk syre):

Ekvivalenspunkt: pH ≈ 5-6 (surt!)

Bratt del: pH 3-7

Passende indikator:
- Metyloransje (3,1-4,4) ✓

Ikke bruk:
- Fenolftalein (8,3-10,0) ✗ (skifte for sent)

Titrering av polyprotiske syrer

Polyprotiske syrer (flerprotiske) har flere sure protoner som kan titreres.

Eksempel: H₂SO₃ (svovelsyrling)

H₂SO₃ er en diprotisk syre med to Ka-verdier:

Første dissosiasjon:
$\text{H}_2\text{SO}_3 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HSO}_3^-$
Ka₁ = 1,4 × 10⁻²

Andre dissosiasjon:
$\text{HSO}_3^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-}$
Ka₂ = 6,3 × 10⁻⁸

Titreringskurve for H₂SO₃

Kurven har to ekvivalenspunkt:

1. ekvivalenspunkt: H₂SO₃ → HSO₃⁻
- pH ≈ pKa₁ ved halvtitrering

2. ekvivalenspunkt: HSO₃⁻ → SO₃²⁻
- pH ≈ pKa₂ ved halvtitrering

Buffersoner:
- Ved ½ første ekv.: pH = pKa₁ = 1,85
- Ved ½ andre ekv.: pH = pKa₂ = 7,20

Fosforsyre (H₃PO₄)

Triprotisk syre med tre ekvivalenspunkt:

H₃PO₄ → H₂PO₄⁻ → HPO₄²⁻ → PO₄³⁻

pKa₁ = 2,15, pKa₂ = 7,20, pKa₃ = 12,35

✏️Eksempel 4: Titrering av diprotisk syre

25,0 mL 0,100 M H₂CO₃ (karbonsyre) titreres med 0,100 M NaOH.

Ka₁ = 4,3 × 10⁻⁷, Ka₂ = 4,8 × 10⁻¹¹

a) Hvilket volum NaOH kreves til første ekvivalenspunkt?
b) Hvilket volum NaOH kreves til andre ekvivalenspunkt?

Løsning:

a) Første ekvivalenspunkt (H₂CO₃ → HCO₃⁻):

Reaksjon: H₂CO₃ + NaOH → NaHCO₃ + H₂O

Molforhold 1:1

n(H₂CO₃) = 0,100 × 0,0250 = 2,50 × 10⁻³ mol

n(NaOH) = 2,50 × 10⁻³ mol

V(NaOH) = n/c = 2,50 × 10⁻³ / 0,100 = 0,0250 L = 25,0 mL

b) Andre ekvivalenspunkt (HCO₃⁻ → CO₃²⁻):

Reaksjon: HCO₃⁻ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

Nå må ytterligere 1 mol NaOH per mol H₂CO₃ tilsettes.

Totalt NaOH = 2 × 2,50 × 10⁻³ mol = 5,00 × 10⁻³ mol

V_total(NaOH) = 5,00 × 10⁻³ / 0,100 = 0,0500 L = 50,0 mL

Svar:
- Første ekv.: 25,0 mL NaOH
- Andre ekv.: 50,0 mL NaOH (totalt)

Merk: Mellom 0-25 mL: H₂CO₃ + HCO₃⁻ (buffer)
Mellom 25-50 mL: HCO₃⁻ + CO₃²⁻ (buffer)

📝Oppgave 4-37

20,0 mL 0,200 M HCl titreres med 0,150 M NaOH. Hvilket volum NaOH kreves for å nå ekvivalenspunktet?

📝Oppgave 4-38

15,0 mL eddiksyre (CH₃COOH) titreres med 0,100 M NaOH. Det kreves 22,5 mL NaOH til ekvivalenspunktet. Beregn konsentrasjonen av eddiksyren.

📝Oppgave 4-39

Hva er pH ved ekvivalenspunktet når 0,100 M HCl titreres med 0,100 M NaOH?

📝Oppgave 4-40

Vil pH ved ekvivalenspunktet være <7, =7 eller >7 når CH₃COOH titreres med NaOH? Begrunn.

📝Oppgave 4-41

Hvilken indikator er best egnet for titrering av svovelsyre (H₂SO₄) med NaOH: metyloransje eller fenolftalein? Begrunn.

📝Oppgave 4-42

50,0 mL 0,100 M maursyre (HCOOH, pKa = 3,74) titreres med 0,100 M NaOH. Hva er pH ved halvtitreringspunktet?

📝Oppgave 4-43

25,0 mL ukjent HCl-løsning titreres med 0,120 M NaOH. Det kreves 18,5 mL NaOH til ekvivalenspunktet. Beregn massen av HCl i de 25,0 mL.

📝Oppgave 4-44

En elev utfører titrering av 20,0 mL HCl med 0,150 M NaOH og får disse resultatene: 18,2 mL, 18,5 mL, 18,4 mL. Beregn gjennomsnittlig konsentrasjon av HCl.

📝Oppgave 4-45

30,0 mL 0,100 M oksalsyre (H₂C₂O₄, diprotisk) titreres med 0,100 M NaOH. Hvilket volum NaOH kreves til andre ekvivalenspunkt?

📝Oppgave 4-46

Forklar hvorfor fenolftalein IKKE er egnet for titrering av NH₃ med HCl.

📝Oppgave 4-47

25,0 mL svovelsyre (H₂SO₄) titreres med 0,200 M NaOH. Det kreves 37,5 mL NaOH. Beregn konsentrasjonen av H₂SO₄.

📝Oppgave 4-48

0,500 g natriumhydroksid (NaOH) løses i vann til 250 mL. Hvilket volum 0,100 M HCl kreves for å nøytralisere 25,0 mL av denne løsningen?

📝Oppgave 4-49

En løsning inneholder både HCl og CH₃COOH. Når 20,0 mL titreres med 0,100 M NaOH, kreves 35,0 mL til ekvivalenspunktet. Hva måler du?

📝Oppgave 4-50

En ukjent monoprotisk syre (HA) titreres med NaOH. Ved halvtitreringspunktet er pH = 4,52. Beregn Ka for syren.

📝Oppgave 4-51

Ranger følgende titreringer etter synkende pH ved ekvivalenspunktet:

HCl + NaOH

CH₃COOH + NaOH

NH₃ + HCl

Løs oppgaven Tren

📝Oppgave 4-52

50,0 mL 0,100 M benzoesyre (C₆H₅COOH, Ka = 6,3 × 10⁻⁵) titreres med 0,100 M NaOH. Beregn pH ved halvtitreringspunktet og estimer pH ved ekvivalenspunktet.

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.