Bepaling van de concentratie van de waterstofperoxide-oplossing
Inleiding
De concentratie van de waterstofperoxide die we gedurende onze proeven gaan gebruiken willen we eerst bepalen. Dit doen we door middel van een titratie waarbij er een duidelijke omslag plaatsvindt. Een goed zichtbare omslag vindt bijvoorbeeld plaats bij reactie waarin jood wordt omgezet naar jodidenionen. Volgens Binas (tabel 65A) is de kleur van I2 (s) grijszwart en van I3- (aq) is geel of bruin (dat ligt aan de concentratie). Jodidenionen (I- (aq)) zijn daarentegen kleurloos. De volgende halfreacties kunnen we dus in ieder geval opstellen:
H2O2 (s) + 2 e- ® O2 (g) + 2 OH- (aq) 0,94 V
2 I- (aq) + ® I2 (s) + 2 e- – 0,53 V
De twee elektropotentialen zijn meer dan 0,3 V, dus de totaalreactie is in principe aflopend. Het verschil is echter vrij klein, dus voor de zekerheid moet er nog wat zuur bij. De halfreacties en de totaalreactie zien er dan als volgt uit:
H2O2 (s) + 2H+ + 2 e- ® O2 (g) + 2 OH- (aq) 1,77 V
2 I- (aq) + ® I2 (s) + 2 e- – 0,53 V
– H2O2 (s) + 2H+ + 2 I- (aq) ® O2 (g) + 2 OH- (aq) + I2 (s) 1,24 V
Er moet in ieder geval gezorgd worden dat al het waterstofperoxide gereageerd heeft, dus er moet een overmaat aan jodidenionen worden toegevoegd.
Vervolgens moet er een met een oplossing waarvan de concentratie bekend is worden getitreerd in de suspensie die er al is gemaakt. Dit kan bijvoorbeeld met natriumthiosulfaat. Dit is om de reactie tussen de jodidenionen en de jood weer om te draaien:
I2 (s) + 2 e- ® 2 I- (aq) 0,53 V
2 S2O32- ® S4O62- + 2 e- -0,10 V
– I2 (s) + 2 S2O32- (aq) ® 2 I- (aq) + S4O62- (aq) 0,43 V
Met behulp van de reactievergelijkingen kan er worden afgeleid dat de hoeveelheid waterstofperoxide die voor de titratie in de erlenmeyer gedaan is overeenkomt met het dubbele van de hoeveelheid natriumthiosulfaat (Na2 S2O3) dat is toegevoegd.
Belangrijk voor de uitvoering van deze proef is dat er een overmaat aan jodidenionen wordt toegevoegd. Ook is het belangrijk dat je zorgt dat bij de titratie ongeveer 25 milliliter wordt toegevoegd. (Dit is om het resultaat zo precies mogelijk te krijgen.)
Op het flesje van de waterstofperoxide-oplossing stond dat er 3 gram waterstofperoxide per 100 milliliter water in zat. 1 mol waterstofperoxide komt overeen met 34,016 gram. Hier volgt uit dat 3 gram overeenkomt met 0,08820 mol. Er wordt echter maar 1 milliliter van de oplossing gebruikt, wat overeenkomt met 0,0008820 mol waterstofperoxide. Er zijn 2 maal zo veel jodidenionen nodig om al het waterstofperoxide te verbruiken. Dat is dus tenminste 0,001764 mol jodidenionen. Als er kaliumjodide wordt gebruikt moet er minimaal (0,001764*166=)0,2928 gram opgelost worden in water.
Er moet dus (0,001764*248 (molmassa natriumthiosulfaat))= 0,04375 gram per 25 milliliter worden toegevoegd.
Doel van de Proef
Het bepalen van de molariteit van de waterstofperoxideoplossing.
Hypothese
In de waterstofperoxideoplossing bevindt zich 0,08820 mol waterstofperoxide per liter.
Als de hypothese waar is, zal er 25 ml natriumthiosulfaatoplossing toegevoegd moeten worden om een kleuromslag te krijgen
Materiaal
buret + standaard
pipet (1 ml) + pipetteerballon
druppelpipet
erlenmeyer (250 ml, brede hals)
maatkolf (100 ml)
weegschaaltje + weegpapier
natriumthiosulfaat
kaliumjodide
waterstofperoxide-oplossing
Werkwijze
Weeg 0,350 gram kaliumjodide en doe het in de erlenmeyer.
Voeg hier een laagje water aan toe.
Titreer volgens het gebruikelijke titreerprotocol (vanuit bekerglas etc) 1 ml waterstofperoxideoplossing en voeg het toe aan de kaliumjodideoplossing in de erlenmeyer.
Weeg 1,75 gram natriumthiosulfaat (Na2S2O3*5H2O) af en doe het in de maatkolf
Vul de maatkolf aan met water tot 100 ml
Doe dit vervolgens in de buret en noteer de beginstand (laat eerst natuurlijk het kraantje even doorlopen)
Titreer nu zoveel van deze oplossing in de erlenmeyer tot het omslagpunt is bereikt.
Herhaal de laatste 2 stappen hierna nog twee maal.
Resultaten
Beginstand Eindstand Verschil
3,40 22,73 19,33
16,41 36,75 20,43
11,10 29,32 18,22
Verwerking
De oplossing van het natriumthiosulfaat heeft een concentratie van 0,007017 M. Er is hiervan (19,33 ml =)0,01933 L toegevoegd. Er zit dus 1,356 * 10-4 mol in 1 ml, wat overeenkomt met een concentratie van 0,1356 M. Er is twee maal zoveel thiosulfaat nodig als H2O2. De concentratie van de waterstofperoxide-oplossing is dan 0,06780 M. Hetzelfde wordt gedaan bij de andere proeven.
De concentratie is dan volgens onze metingen:
0,0678 M
0,0717 M
0,0639 M
Conclusie
Er zit minder waterstofperoxide in de oplossing dan de verpakking vermeldt.
Discussie
We zullen het gemiddelde nemen van onze drie resultaten (0,0678 M) en hiermee verder rekenen. Werkwijze
Benodigdheden:
buret + standaard
pipet (1 ml) + pipetteerballon
druppelpipet
erlenmeyer (250 ml, brede hals)
maatkolf (100 ml)
weegschaaltje + weegpapier
natriumthiosulfaat
kaliumjodide
waterstofperoxide-oplossing
uitvoering:
Weeg 0,350 gram kaliumjodide en doe het in de erlenmeyer.
Voeg hier een laagje water aan toe.
Titreer volgens het gebruikelijke titreerprotocol (vanuit bekerglas etc) 1 ml waterstofperoxideoplossing en voeg het toe aan de kaliumjodideoplossing in de erlenmeyer.
Weeg 1,75 gram natriumthiosulfaat (Na2S2O3*5H2O) af en doe het in de maatkolf
Vul de maatkolf aan met water tot 100 ml
Doe dit vervolgens in de buret en noteer de beginstand (laat eerst natuurlijk het kraantje even doorlopen)
Titreer nu zoveel van deze oplossing in de erlenmeyer tot het omslagpunt is bereikt.
Herhaal de laatste 2 stappen hierna nog twee maal.
Resultaten:
Beginstand eindstand verschil
3,40 22,73 19,33
16,41 36,75 20,43
11,10 29,32 18,22
Verwerking:
De oplossing van het natriumthiosulfaat heeft een concentratie van 0,007017 M. Er is hiervan (19,33 ml =)0,01933 L toegevoegd. Er zit dus 1,356 * 10-4 mol in 1 ml, wat overeenkomt met een concentratie van 0,1356 M. Er is twee maal zoveel thiosulfaat nodig als H2O2. De concentratie van de waterstofperoxide-oplossing is dan 0,06780 M. Hetzelfde wordt gedaan bij de andere proeven.
De concentratie is dan volgens onze metingen:
0,0678 M
0,0717 M
0,0639 M