Conductometrie

Conductometrie
D. de Vooys
R. Punt
P. Lubbers
R. van de Vijver
Conductometrie
Inhoudsopgave
INLEIDING .......................................................................................................................................... 2
LEERDOELEN ...................................................................................................................................... 2
SOORTELIJKE OF SPECIFIEKE WEERSTAND .......................................................................................... 3
SOORTELIJKE (OF SPECIFIEKE) GELEIDING (OF GELEIDBAARHEID) ...................................................... 5
CELCONSTANTE EN CELFACTOR .......................................................................................................... 7
CONDUCTOMETRISCHE CEL.............................................................................................................. 10
DOMPELCEL............................................................................................................................................ 10
DOORSTROOMCEL .................................................................................................................................... 11
MOLAIRE GELEIDING OF GELEIDBAARHEID ...................................................................................... 11
OVERZICHT VAN DE GELEIDINGSGROOTHEDEN ............................................................................... 14
METING VAN DE GELEIDING ............................................................................................................. 14
VOORSPELLEN VAN DE SPECIFIEKE GELEIDING ................................................................................. 15
TITRATIECURVE VAN STERKE ELEKTROLYTEN MET VERDUNNING .................................................... 16
BEGIN VAN DE TITRATIE ............................................................................................................................. 17
VOOR HET EQUIVALENTIEPUNT ( 3 ML) ........................................................................................................ 17
EQUIVALENTIEPUNT: ................................................................................................................................ 18
NA HET EQUIVALENTIEPUNT. ...................................................................................................................... 19
TITRATIECURVE VAN STERKE ELEKTROLYTEN ZONDER VERDUNNING .................................................................... 21
BEGIN VAN DE TITRATIE ............................................................................................................................. 22
HET EQUIVALENTIEPUNT ........................................................................................................................... 22
NA HET EQUIVALENTIEPUNT:...................................................................................................................... 23
BEGIN VAN DE TITRATIE:............................................................................................................................ 24
HET EQUIVALENTIEPUNT ........................................................................................................................... 24
NA HET EQUIVALENTIEPUNT:...................................................................................................................... 25
TITRATIECURVE VAN ZWAKKE ELEKTROLYTEN ................................................................................................. 27
(ZWAK ZUUR EN STERKE BASE) .................................................................................................................... 27
UITVOERING VAN DE TITRATIE .................................................................................................................... 32
OVERZICHT ............................................................................................................................................. 34
NIEUWE BEGRIPPEN ......................................................................................................................... 36
SAMENVATTING............................................................................................................................... 37
OPGAVEN ......................................................................................................................................... 38
1
Conductometrie
Inleiding
Tot nu toe hebben we elektrochemische analysemethoden besproken die
gebaseerd zijn op wat er aan de elektrode plaatsvindt. Een andere manier om
stoffen te bepalen is om de eigenschappen in de oplossing zelf te meten. Bij
conductometrie kijken we naar de geleiding van de ionen in de oplossing,
waarbij geprobeerd wordt de invloed van elektrodeprocessen op de meting zo
veel mogelijk te vermijden.
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:
-
-
weergeven wat onder soortelijke of specifieke weerstand wordt verstaan.
berekeningen tussen weerstand, soortelijke weerstand, geleiding en
specifieke geleiding uitvoeren.
weergeven wat onder geleiding en specifieke geleiding wordt verstaan.
geleiding naar specifieke geleiding omrekenen en omgekeerd.
de eenheden van soortelijke geleiding benoemen.
weergeven wat onder celconstante en celfactor wordt verstaan.
specifieke geleiding, geleiding en celconstante in elkaar omrekenen.
verklaren waarom uit de afmetingen en afstand van de elektroden de
celconstante niet kan worden afgeleid en aangeven hoe de celconstante
wel bepaald kan worden.
een dompelcel schetsen, de onderdelen benoemen en de werking
verklaren.
een doorstroomcel schetsen, de onderdelen benoemen en de werking
verklaren.
het verband aangeven tussen de celconstante de te meten oplossing.
de verandering van de specifieke geleiding van een waterige oplossing
met de temperatuur schatten.
omschrijven wat onder de molaire geleiding wordt verstaan.
molaire geleiding en specifieke geleiding in elkaar omrekenen.
de eenheid van molaire geleiding benoemen of afleiden.
aangeven wat onder de molaire geleiding bij oneindige verdunning wordt
verstaan.
de molaire geleiding van ionen in BINAS opzoeken.
verklaren waarom bij conductometrie met wisselstroom moet worden
gewerkt.
aangeven wat de invloed van de frequentie op de meting van de geleiding
is.
weergeven hoe de geleiding, de specifieke geleiding en de celconstante
met een conductometer gemeten worden.
de specifieke geleiding van een oplossing door berekening schatten uit de
molaire geleiding van ionen.
de titratiecurve door berekening voorspellen van de titratie van een sterk
zuur met een sterke base.
de titratiecurve door berekening voorspellen van een neerslag titratie.
2
Conductometrie
-
-
verklaren waarom bij de titratie met verdunning in het conductogram
kromme lijnen ontstaan.
verklaren waarom zonder verdunning in het conductogram rechte lijnen
vertoont.
twee manieren geven waarop een conductogram met rechte lijnen
verkregen kan worden.
verklaren waarom bij een neerslagtitratie bij het e.p. een bocht kan
ontstaan.
· de vorm van het conductogram voorspellen voor de titratie van:
· een zwak zuur met een sterke base en een zwakke base
· een zwakke base met een zwak en een sterk zuur
· een sterk zuur met een zwakke base
· een sterke base met een zwak zuur
· een twee basisch zuur met een sterk base en een zwakke base
2 soorten titraties noemen die conductometrisch goed uitgevoerd kunnen
worden
2 soorten titraties noemen die conductometrisch niet goed uitgevoerd
kunnen worden
2 voordelen van een conductometrische titratie noemen
Aangeven hoe de rechte lijnen in een conductogram met een bocht bij het
e.p. moeten worden getrokken.
De invloed van het hellingsverschil van beide rechte lijnen op de
nauwkeurigheid van de bepaling van het equivalentiepunt aangeven.
De invloed van de temperatuur op een conductometrische titratie
aangeven.
Soortelijke of specifieke weerstand
We gaan ons eerst bezighouden met weerstand. De weerstand van een
metalen draad hangt af van de lengte en de doorsnede van de draad, maar
ook de soortelijke of specifieke weerstand. Als de draad twee keer zo lang is,
wordt de weerstand ook twee keer zo groot. Een dunne draad heeft een
grotere weerstad. De weerstand is omgekeerd evenredig met de doorsnede
van de draad.
De specifieke weerstand (ρ, rho) is een materiaaleigenschap die in BINAS te
vinden is. Wanneer het materiaal en de afmetingen gegeven zijn, kan de
weerstand berekend worden.
Voorbeeld 1:
Bereken de weerstand van 10 m koperdraad met een doorsnede van
1,0 mm2.
De te gebruiken formule is:
R 
l

A
Hierin is:
3
Conductometrie
R
l
A

=
=
=
=
weerstand
afstand tussen contacten (door de draad)
oppervlak
soortelijke weerstand
in Ohm ()
in m
in m2
in m
De gegevens zijn:
l
A

=
=
=
10 m
1,0 mm2 =1,0.10-6 m2
17.10-9 m (BINAS, tabel 8)
Invullen geeft:
R
10 m
1,7.10 8   m  0,17 
6
2
1,0.10 m
Voorbeeld 2:
Men wil de soortelijke weerstand van een onbekend materiaal bepalen.
Daartoe wordt een elektrisch contact gemaakt tussen twee
oppervlakken met een afmeting van 2 bij 3 mm. De afstand tussen
deze twee oppervlakken is 25,0 cm. Er wordt een weerstand gemeten
van 3,0 . Bereken de soortelijke weerstand.
De te gebruiken formule is:

A
.R
l
De gegevens zijn:
l
A
R

=
=
=
25,0 cm = 0,250 m
2 mm  3 mm = 2.10-3 m  3.10-3 m = 6.10-6 m2
3,0 
6.10 6 m 2
 3,0   7.10 5   m
0,250 m
4
Conductometrie
Soortelijke (of specifieke) geleiding (of geleidbaarheid)
Bij conductometrie gaat het om de geleiding. De geleiding is het omgekeerde
van de weerstand. De geleiding wordt uitgedrukt in reciproke ohm (-1). Men
spreekt ook wel van Siemens(S).
G 
1
R
G
R
=
=
geleiding
weerstand
in -1 of S
in 
De geleiding van een oplossing wordt gemeten met twee elektroden die in
een oplossing gedompeld worden. De elektroden zijn vlak en vierkant met
beide een oppervlak A en staan evenwijdig van elkaar op een zekere afstand
l. Dit heet een geleidbaarheidscel. Later gaan we in detail in op de constructie.
oplossing
A
l
De geleiding is evenredig met het oppervlak, hoe groter oppervlak de
elektroden hebben, hoe meer stroom er doorheen kan. Verder zal de
geleiding omgekeerd evenredig zijn met de afstand van de elektroden. Hoe
dichter de elektroden bij elkaar staan, hoe makkelijker de stroom van de ene
elektrode naar de andere elektrode kan.
Wanneer het oppervlak in m2 is en de afstand in m, dan wordt de specifieke
geleiding(; gamma) gemeten.
 
l
G
A
Dit kan als volgt in formule worden uitgedrukt:

A
l
= specifieke geleiding
= oppervlak van de elektroden
= afstand van de elektroden
in -1.m-1 of S.m-1 {ook in S.cm-1}
in m2
{ook in cm2}
in m
{ook in cm}
Wanneer de geleiding van een oplossing met een elektrodenpaar gemeten
wordt waarvan het oppervlak en de afstand van de elektroden bekend is, dan
kan de specifieke geleiding berekend worden.
5
Conductometrie
Voorbeeld:
Met een elektrodenpaar met een oppervlak van 1,5 cm 2 en een afstand
van 0,70 cm wordt een geleiding gemeten van 0,312 m()-1 . Bereken
de specifieke geleiding.
De gegevens zijn:
A
l
G
 
1,5 cm2
= 1,5.10-4 m2
0,70 cm
= 7,0.10-3 m
0,312 m()-1 = 0,312.10-3 -1
=
=
=
= 3,12.10-4 -1
7,0.10 3 m
 3,12.10 4  1  15  1  m 1
4
2
1,5.10 m
Wanneer de soortelijke weerstand gegeven is, kan de soortelijke geleiding
hier direct uit berekend worden:

1

Voorbeeld:
De soortelijke weerstand van messing bedraagt 0,07 m
Bereken de soortelijke geleiding.
0,07 m = 0,07.10-6 m =7.10-8 m
 
1


1
7 10
8
  m
 1.10 7  1  m 1
6
Conductometrie
Celconstante en celfactor
Zoals eerder vermeld kan, als de afstand en het oppervlak tussen de
elektroden bekend zijn, uit de geleiding de specifieke geleiding berekend
worden.
 
l
G
A
De verhouding tussen de afstand tussen de elektrodes en de oppervlakte van
de elektrodes wordt de celconstante (θ; theta) genoemd. Deze verhouding
hangt alleen af van het apparaat waarmee gemeten wordt, niet van de
oplossing. Dit wordt door de volgende formule weergegeven:
 
l
A
Hierin is:

l
A
=
=
=
celconstante in
afstand
in
oppervlak
in
m-1
m
m2
{ook wel cm-1}
{ook wel cm}
{ook wel cm2}
Het verband tussen de geleiding en de specifieke geleiding kan nu ook als
volgt worden weergegeven:
   G
Een grootheid die ook gebruikt wordt is de celfactor. Dit is omgekeerde van de
celconstante.
f
1

Hierin is:
f  celfactor in m.
Dus er geldt ook:
 
G
f
7
Conductometrie
Voorbeeld :
Van een apparaat waarmee de geleiding gemeten kan worden is
bekend dat de celconstante 1,50 cm-1 bedraagt. Er wordt een
weerstand van 1,51  gemeten. Bereken de specifieke geleiding.
De gegevens zijn:
R

=
=
1,51 
1,50 cm-1
=
1,50·(10-2)-1 = 150 m-1
Eerst wordt de geleiding berekend:
G
1
1

 0,662  1
R 1,51 
Daarna de specifieke geleiding:
    G 150 m 1  0,662  1  99,3  1  m 1
De celconstante kan uit de afmetingen en de afstand van de elektroden
berekend worden. Het blijkt dat in de praktijk dan een foute waarde gevonden
wordt. Dit komt doordat de elektrische stroom in de oplossing zich niet beperkt
tot het gebied tussen de elektroden. In onderstaande tekening is het
elektrische veld geschetst tussen twee vlakke elektroden.
+
-
8
Conductometrie
Daarom wordt de celconstante bepaald door een oplossing te meten met een
bekende specifieke geleidbaarheid. Voor een KCl-oplossing kan de specifieke
geleidbaarheid berekend worden met de formule:
 = { 0,11167 + 0,002413  (t -18) } c(KCl)
De eenheid van specifieke geleiding is dan -1.cm-1. Verder moet de molaire
concentratie KCl ongeveer 0,1 mol.l-1 zijn en t in C.
Voorbeeld:
a)
Bereken de specifieke geleidbaarheid van een KCl-oplossing
{c(KCl) = 0,1000 mol.l-1} bij 21 C in:
· -1.cm-1
· m()-1.cm-1
· -1.m-1
 = {0,11167 + 0,002413  (21-18) } 0,1000
 = 0,01189 -1.cm-1
 = 0,01189.10+3 m()-1.cm-1= 11,89 m()-1.cm-1
 = 0,01189 -1.cm-1 = 0,01189.(10-2)-1 = 1,189 -1.m-1
b)
Met de eerder genoemde KCl-oplossing wordt een
geleidingsmeetcel gekalibreerd.
Men vindt een geleiding van 11,3 m-1.
Bereken de celconstante in cm-1.
Gegevens:
G = 11,3 m()-1
=
-1
-1
 = 0,01189  .cm
11,3.10-3 -1 = 1,13.10-2 -1
Berekening:
 

G

0,01189  1  cm 1
1,05 cm 1
2
1
1,13.10 
Opmerking:
Bij veel conductometers kan de celconstante direct worden
afgelezen op de conductometer zelf.
9
Conductometrie
Conductometrische cel
Dompelcel
Een conductometische cel bestaat, zoals eerder vermeld, uit twee vlakke
vierkante elektrodes tegenover elkaar.
oplossing
Het is de bedoeling dat, wat aan het elektrodeoppervlak gebeurt, zo weinig
mogelijk invloed heeft. Daarom zijn de elektroden gemaakt van inert
materiaal, platina. Verder wordt gemeten met wisselstroom. Reagerende
stoffen aan het elektrodeoppervlak raken hierdoor nooit uitgeput. Zodra zij
gereageerd hebben worden ze weer gevormd, dit gaat steeds door. Er vond
dus geen (netto) elektrolyse plaats.Verder zijn de elektroden bedekt met fijn
verdeeld platina (platinazwart). Hierdoor is de stroom per oppervlak zo klein
mogelijk. bHet meest gebruikt is de dompelcel. Zoals de naam aangeeft wordt
hierbij de cel in de te meten vloeistof ondergedompeld. Een gat aan de
onderkant zorgt ervoor dat de vloeistof bij onderdompeling met de elektroden
in contact komt. Gaten aan de zijkant zorgen er voor dat de lucht kan
ontsnappen en dat de vloeistof bij de elektroden kan komen. Het oppervlak
van de elektroden is ca 1 cm2 en de afstand ca 1 cm. De celconstante is
daardoor ca 1 cm-1. Afhankelijk van het doel zijn er ook dompelcellen met
andere celconstanten. Voor het meten van geconcentreerde oplossingen
worden dompelcellen met een grote celconstante gebruikt. Voor verdunde
oplossingen dompelcellen met een kleine celconstante.
opening om lucht te laten ontsnappen
platina-elektrodes bedekt met platinazwart
De elektrodes moeten voor het meten schoon zijn. Dit kan door spoelen met
salpeterzuur {c(HNO3) = 4 mol.l-1} of ammonia {c(NH3) = 4 mol.l-1}. Daarna
spoelen met demiwater. Ook na gebruik moeten de elektrodes schoon
gemaakt worden.
10
Conductometrie
doorstroomcel
Voor het continu meten van de geleiding in een vloeistofstroom wordt een
doorstroomcel gebruikt. Hierbij zijn twee platina ringetjes ingesmolten in een
glazen buis. De cel is geschikt om vloeistof die geproduceerd of geloosd
wordt te controleren. De geleiding wordt steeds gemeten. Wanneer de
geleiding sterk veranderd is er iets aan de hand.
vloeistofstroom
Molaire geleiding of geleidbaarheid
De specifieke geleiding is ongeveer evenredig met de concentratie. Dat is wel
logisch, als twee keer zoveel ionen zich in de oplossing bevinden, dan zal de
oplossing de stroom ook twee keer zo goed geleiden.
Wanneer de specifieke geleidbaarheid door de molaire concentratie gedeeld
wordt krijgen we de molaire geleidbaarheid (; labda):


c( X )
We zijn gewend om de molaire concentratie te meten in mol.l-1. Dat is in dit
geval niet zo handig. Er wordt met meters gewerkt en volumes moeten dan
ook in meters uitgedrukt worden. We gebruiken in deze formule de
concentratie in mol.m-3 in plaats van mol.l-1.
We zullen molaire concentraties moeten gaan omrekenen van mol.l-1 naar
mol.m-3 en omgekeerd.
Voorbeeld 1:
Van een natriumchloride oplossing is de concentratie: c(NaCl) = 0,132
mol.l-1.
Bereken de concentratie in mol.m-3.
1 l = 1 dm3 = 10-3 m3
11
Conductometrie
dus:
0,132 mol.l 1  0,132
mol
mol
mol
mol
 0,132 3  0,132 3 3  0,132.10 3 3 1,32.10 2 mol.m 3
l
dm
10 m
m
Voorbeeld 2:
Van een kaliumjodideoplossing is gegeven dat c(KI) = 1,2 mol.m -3.
Bereken de concentratie in mol.l-1.
1,2 mol.m 3  1,2
mol
mol
mol
 1,2 3
 1,2.10 3
 1,2.10 3 mol.l 1
3
3
l
m
10 dm
Dus in het algemeen:
* 1000
-1
mol.l
mol.m
-3
 100
De eenheid van molaire geleiding, , kan uit de formule:


c( X )
worden afgeleid:
 1  m1
  1  m2  mol1
3
mol m
De grootheden en eenheden in de formule zijn dus:


c(X)
=
=
=
molaire geleidbaarheid
in -1. m2.mol-1
specifieke geleidbaarheid in -1.m-1
molaire concentratie
in mol.m-3
Uit onderstaande tabel is te zien dat de molaire geleiding toch nog wat van de
concentratie afhangt:
c(NaCl) in moll-1
0,1
0,01
0,001
oneindige verdunning
 in -1  m2  mol-1
106,7
118,5
123,7
extrapolatie  126,4
De laatste waarde is niet gemeten. Bij oneindige verdunning zijn er geen
ionen en kan de geleiding ook niet gemeten worden. De waarde is gevonden
door extrapolatie met de wortel uit de concentratie . De molaire geleiding bij
oneindige verdunning wordt aangeduid met een 0 als subscript: 0
12
Conductometrie

0
c(NaCl )
Nog een stap verder is de splitsing van de molaire geleidbaarheid in de
geleidbaarheid van de afzonderlijke ionen. Bij oneindige verdunning wordt dit:
0 = 0+ + -0
+0
-0
=
=
geleidbaarheid van het positieve ion (bij oneindige verdunning)
geleidbaarheid van het negatieve ion (bij oneindige verdunning)
In BINAS staat een tabel van de geleidbaarheid van de afzonderlijke ionen,
geëxtrapoleerd naar concentratie 0.
Let op dat in de tabel is gecorrigeerd voor de lading van het ion.
Zo staat er bij Ca2+:
½ Ca2+ = 5,950.10-3 -1m2mol-1,
dit houdt in dat voor Ca2+:
+0 = 25,950.10-3 = 11,90.10-3 -1m2mol-1= 1,190.10-2 -1m2mol-1
Verder valt in de tabel het volgende op:
-
-
De geleidbaarheid is ongeveer evenredig met de lading van het ion. Dit
komt omdat bij verplaatsing van het ion een dubbele hoeveelheid lading
meegaat.
H+ en OH- hebben in water een zeer grote geleidbaarheid.
Grotere ionen hebben een kleinere geleidbaarheid dan kleinere ionen. Dit
is verklaarbaar, grotere ionen zullen in het water een grotere weerstand
ondervinden bij verplaatsing. De watermantel om de ionen moet dan wel
meegerekend worden. Zo is het gehydrateerde Li+-ion groter dan het
gehydrateerde K+-ion.
+
Li
+
K
13
Conductometrie
Overzicht van de geleidingsgrootheden
We geven nu een overzicht van de grootheden die met de geleiding te maken
hebben. Hierin is ook aangegeven waar de grootheid van af hangt.
Afhankelijkh
eid
Symbool
hangt af van:
Eenheid
meetcel
G
-1

soort zout
wel
conc.
zoutoplossin
g
wel
-1.m-1
niet
wel
wel

-1.m2.mol-1
niet
enigszins
wel
0
-1.m2.mol-1
niet
niet
wel

 .m .mol
niet
niet
niet
0
-1
2
-1
wel
Meting van de geleiding
Het meten van de geleiding gaat met een conductometrische cel. Die hebben
we al eerder bekeken. Door de cel wordt een wisselstroom gestuurd, omdat
anders elektrolyse zou optreden. Voor het meten kan meestal uit twee
frequenties worden gekozen: 50 Hz en 1000 Hz. Het meten bij hoge
frequenties heeft als nadeel dat de wisselstroom niet alleen door de oplossing
loopt, maar ook via de elektroden die als condensator gaan optreden.
+
-
-
+
+
-
+
-
Wanneer de linker elektrode positief is, wordt de rechter elektrode negatief en
omgekeerd. Dit gebeurt ook als de elektroden geïsoleerd zijn, bijvoorbeeld
voordat de elektroden in een oplossing staan of als de oplossing de stroom
niet geleidt. Op deze manier loopt er altijd wisselstroom door de cel. Dit effect
treedt vooral op bij hoge frequenties. Een goed compromis is 50 Hz. Bij
oplossingen met een hoge weerstand kan soms beter voor 1000 Hz worden
gekozen. Op sommige conductometers kan de celconstante worden
ingesteld. Hoe men hiermee omgaat hangt af van het doel van de meting.
1. Meting van de geleiding G
In dit geval moet de celconstante op 1 worden ingesteld. Dan wordt de
geleiding direct in -1 gemeten.
14
Conductometrie
2. Meting van de specifiek geleiding
Nu zijn er twee mogelijkheden:
a) De celconstante wordt ingesteld op de waarde die vermeld staat op de
cel (let er wel op of op de cel de celconstante of de celfactor vermeld
staat!).
b) De cel wordt gekalibreerd. Een oplossing met een bekende specifieke
geleiding wordt gemeten. De afgelezen meetwaarde zal dan meestal
niet kloppen. Nu wordt aan de knop die de waarde van de celconstante
regelt gedraaid totdat de juiste waarde gemeten wordt. Nu wordt
voortaan met deze cel de juiste specifieke geleiding gemeten.
Eventueel kan de celconstante worden afgelezen.
Voorspellen van de specifieke geleiding
Uit de molaire geleiding van ionen bij oneindige verdunning, zoals die vermeld
staan in BINAS (tabel 41), kan de specifieke geleiding van een zoutoplossing
worden voorspeld. Hierbij moet wel in het oog worden gehouden dat het
benaderde waarden zijn, omdat in de tabel waarden staan die alleen bij
oneindige verdunning gelden.
Uitgangspunt bij de berekening is de formule:
 = c(X)    c(X)  0
Waarbij:
0 = +0 + -0
Bij meerwaardige ionen en bij oplossingen met meer zouten is het handiger
uit de gaan van de van de ionen afzonderlijk:
 = c(A) 0(A) + c(B) 0(B) + c(C) 0(C) ..............
Opmerking:
Voor de eenvoud zullen we bij de verdere berekeningen voor het voorspellen
van de specifieke geleiding het superscript 0 bij  en het subscript 0 bij 
weglaten. Bedenk wel dat de berekeningen benaderingen zijn.
Voorbeeld 1:
Bereken de specifieke geleiding van een kaliumchlorideoplossing
{c(KCl) = 0,100 mol.l-1}.
Vergelijk de berekende waarde met de gemeten waarde.
15
Conductometrie
In BINAS vinden we:
K+:
7,352.10-3
-1m2.mol-1
-3
Cl :
7,634.10
-1m2.mol-1
c(K+) = 0,100 mol.l-1 = 0,100 mol.dm-3 = 0,100.103 mol.m-3 =1,00.102 mol.m-3
c(Cl-) = 0,100 mol.l-1 = 0,100 mol.dm-3 = 0,100.103 mol.m-3 =1,00.102 mol.m-3
 = c(K+)  (K+) + c(Cl-)  (Cl-)
 = 1,00.102 · 7,352.10-3 + 1,00.102 ·7,634.10-3
 = 1,50 -1m-1
Gemeten wordt: 1,29 -1m-1
Voorbeeld 2:
Bereken de specifieke geleiding van een calciumchlorideoplossing
{c(CaCl2) = 0,100 mol.l-1).
In BINAS vinden we:
½ Ca2+: 5,950.10-3 -1m2.mol-1
Cl: 7,634.10-3 -1m2.mol-1
De waarde voor Ca2+ moet eerst verdubbeld worden:
Ca2+ : 25,95010-3 =11,9010-3 -1m2mol-1 = 1,9010-2 -1m2mol-1
De molaire concentraties zijn:
c(Ca2+) =0,100 mol.l-1 = 0,100 mol.dm-3 = 0,100.103 mol.m-3 =1,00.102 mol.m-3
de concentratie Cl- is twee keer die van CaCl2:
c(Cl-) = 0,200 mol.l-1 = 0,200 mol.dm-3 = 0,200.103 mol.m-3 =2,00.102 mol.m-3
 = c(Ca2+)  (Ca2+) + c(Cl-)  (Cl-)
 = 1,1900. 10-2 ·1,00.102 + 7,634.10-3 · 2,00.102
 = 2,72 -1m-1
Titratiecurve van sterke elektrolyten met verdunning
Het is altijd verstandig om van tevoren na te gaan of een titratie wel
uitvoerbaar is. Dit doen we door de titratiecurve te berekenen. Dan is te zien
of het equivalentiepunt goed te bepalen is. Wanneer dit niet het geval is, hoef
je niet eens aan de titratie te beginnen. We beginnen met de titratie van
zoutzuur met natronloog. We berekenen de specifieke geleiding aan het begin
van de titratie, in een punt voor het equivalentiepunt, in het equivalentiepunt
en in een punt voorbij het equivalentiepunt van de titratie. Na deze
voorbeelden is het niet zo moeilijk om meer punten te berekenen om de
titratiecurve te tekenen.
16
Conductometrie
Titratie van 10,00 ml zoutzuur {c(HCl) = 0,1000 mol.l-1} met natronloog
{c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
BINAS:
H+:
Cl-:
Na+:
OH-:
34,982
7,634
5,011
19,80
in 10-3-1m2mol-1
Begin van de titratie
V(titrant) = 0,00 ml
Er is alleen zoutzuur, aanwezige ionen: H+, Cl-.
 = c(H+)  (H+) + c(Cl-)  (Cl-)
 = 0,1000  103  34,982.10-3 + 0,1000  103  7,634.10-3 = 4,262 1
.m-1
Voor het equivalentiepunt ( 3 ml)
V(titrant) = 3,00 ml
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
Er was:
10,00 ml zoutzuur
n(H+) =
n(Cl-) =
10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Cl3,00 ml natronloog {c(NaOH) = 0,100 mol.l-1}
Toegevoegd:
n(Na+) =
n(OH-) =
3,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 0,300 mmol Na+
3,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 0,300 mmol OH-
Titratiereactie:
H+
voor de reactie
gereageeerd
gevormd
na de reactie
OH-
+
1,000 mmol
0,300 mmol

H2O
0,300 mmol
0,300 mmol
0,300 mmol)
-------------- 0,700 mmol
--------------- 0,000 mmol
Totaal volume: 10,00 + 3,00 = 13,00 ml
17
Conductometrie
Concentratie aanwezige stoffen:
[H  ] 
0,700 mmol
 0,0538 mol.l 1
13,00 ml
[Cl  ] 
1,000 mmol
 0,07692 mol.l 1
13,00 ml
[ Na  ] 
0,300 mmol
 0,0231 mol.l 1
13,00 ml
Specifieke geleiding:
 = c(H+)  (H+) + c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+)
 = 0,0538.103  34,982.10-3 +0,07692.103  7,634.10-3 +0,0231.103 
5,011.10-3
 = 1,88 + 0,59 + 0,12 = 2,59 -1.m-1
Equivalentiepunt:
V(titrant) = 10,00 ml
Er was:
10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(H+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol ClToegevoegd: 10,00 ml natronloog
{c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
n(Na+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Na+
n(OH-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol OHHet aanwezige H+ reageert helemaal op met het toegevoegde OH- tot
het niet geleidende H2O.
Er blijft alleen Cl- en Na+ over.
Het totaal volume is: 10,00 + 10,00 = 20,00 ml.
18
Conductometrie
Concentratie aanwezige stoffen:
c( Na  ) 
1,000 mmol
 0,05000 mol.l 1
20,00 ml
1,000 mmol
 0,05000 mol.l 1
20,00 ml
 = c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+)
 = 0,05000.103  7,634.10-3 + 0,05000.103  5,011.10-3
 = 0,38 + 0,25 = 0,63 -1.m-1
c(Cl  ) 
Na het equivalentiepunt.
V(titrant) = 13,00 ml
Er was:
10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(H+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Cl{c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
Toegevoegd: 13,00 ml natronloog
n(Na+) = 13,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,300 mmol Na+
n(OH-) = 13,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,300 mmol OHTitratiereactie:
H+
voor de reactie
gereageerd
gevormd
na de reactie
+
OH-

1,000 mmol
1,000 mmol
1,300 mmol
1,000 mmol
-------------- 0,000 mmol
--------------- 0,300 mmol
H2O
(1,000 mmol)
Totaal volume: 10,00 + 13,00 = 23,00 ml
Concentratie aanwezige ionen:
[Cl  ] 
1,000 mmol
 0,04348 mol.l 1
23,00 ml
[ Na  ] 
1,300 mmol
 0,05652 mol.l 1
23,00 ml
[OH  ] 
0,300 mmol
 0,0130 mol.l 1
23,00 ml
19
Conductometrie
 = c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+) + c(OH-)  (OH-)
 = 0,04348.103  7,634.10-3 + 0,05652.103  5,011.10-3 + 0,0130 
19,80.10-3
 = 0,33 + 0,28 + 0,26 = 0,87 -1.m-1
Wanneer de hele titratiecurve wordt berekend wordt ongeveer de volgende
titratiecurve gevonden:

V(NaOH)
Opvallend zijn de kromme lijnen. Deze worden veroorzaakt door de
verdunning van de oplossing, tijdens de titratie neemt het volume van de
oplossing toe. Dit maakt het moeilijker het equivalentiepunt te bepalen. Er zijn
twee manieren om dit te vermijden:
1. Titreren met geconcentreerde oplossingen.
Wanneer in bovenstaand voorbeeld wordt getitreerd met 0,1 mol.l-1,
maar met 1,0 mol.l-1, dan zal het volume niet toenemen van 10,00 ml
tot 23,00 ml, maar van 10,00 ml tot 11,30 ml. Er treedt dan dus veel
minder verdunning op. Nadeel is wel dat het getitreerde volume veel
kleiner is en dat daardoor een titratiefout meer zal doorwerken.
2. De te titreren oplossing verdunnen.
Dit heeft hetzelfde effect als bij 1.
3. De verdunning in rekening brengen.
De gevonden specifieke weerstand wordt vermenigvuldigd met een
factor die de verdunning ongedaan maakt.
V v
 niet verdund 
 verdund
V
Hierin is:
V
v
=
=
oorspronkelijk niet verdund volume
toegevoegd volume
20
Conductometrie
Voorbeeld:
Bij het toevoegen van 13,00 ml titrant is de volgende specifieke
geleidbaarheid gevonden:
 = 0,87 -1.m-1
Wat is de specifieke geleiding zonder verdunning?
V = 10,00 ml
v = 13,00 ml
Invullen geeft:
 niet verdund 
V v
10,00 ml  13,00 ml
 verdund 
 0,87  1  m 1  2,00  1  m 1
V
10,00 ml
Titratiecurve van sterke elektrolyten zonder verdunning
Omdat in de praktijk met een meer geconcentreerde oplossing getitreerd
wordt waardoor verdunning nauwelijks optreedt of omdat de verdunning in
rekening wordt gebracht, is het zinvoller om titratiecurves zonder verdunning
door te rekenen. Dit heeft als extra voordeel dat de berekening eenvoudiger is
en dat, omdat er rechte lijnen komen, veel minder punten berekend hoeven
worden.
Voorbeeld 1:
We gaan weer de berekening van de titratie van zoutzuur met
natronloog berekenen, maar nu zonder verdunning.
De titratiecurve komt er als volgt uit te zien:

V(NaOH)
21
Conductometrie
We hoeven maar 3 punten van de titratiecurve te bereken, het
beginpunt, het equivalentiepunt en een punt voorbij het
equivalentiepunt. Daarna kan met een liniaal de titratiecurve getrokken
worden.

V(NaOH)
Begin van de titratie
V(titrant) = 0,00 ml
Er is alleen zoutzuur, aanwezige ionen: H+, Cl-.
 = c(H+)  (H+) + c(Cl-)  (Cl-)
 = 0,1000  103  34,982.10-3 + 0,1000  103 7,634.10-3 = 4,26 -1.m-1
Het equivalentiepunt
V(titrant) = 10,00 ml
Er was:
10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(H+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol ClToegevoegd: 10,00 ml natronloog
{c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
n(Na+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Na+
n(OH-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol OHHet aanwezige H+ reageert helemaal op met het toegevoegde OH- tot
het niet geleidende H2O.
Er blijft alleen Cl- en Na+ over.
Het volume is: 10,00 ml.
 = c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+)
 = 0,100.103  7,634.10-3 + 0,100.103  5,011.10-3
 = 0,76 + 0,50 = 1,26 -1.m-1
22
Conductometrie
Na het equivalentiepunt:
V(titrant) = 13,00 ml
Er was:
10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(H+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Cl{c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
Toegevoegd: 13,00 ml natronloog
n(Na+) = 13,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,300 mmol Na+
n(OH-) = 13,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,300 mmol OHTitratiereactie:
H+
voor de reactie
gereageerd
gevormd
na de reactie
1,000 mmol
1,000 mmol
+
OH-

H2O
1,300 mmol
1,000 mmol
(1,00 mmol)
-------------- 0,00 mmol
--------------- 0,300 mmol
Volume: 10,00 ml
 = c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+) + c(OH-)  (OH-)
 = 0,10.103  7,634.10-3 + 0,130.103  5,011.10-3 + 0,030  19,80.10-3
 = 0,76 + 0,65 + 0,59 = 2,00 -1.m-1
23
Conductometrie
Voorbeeld 2:
Als tweede voorbeeld geven we een neerslagtitratie:
10,00 ml zilvernitraatoplossing {c(AgNO3) = 0,1000 mol.l-1}
met natriumchloride {c(NaCl) = 0,1000 mol.l-1}
de reactie bij de titratie is:
Ag+ + Cl-  AgCl (s)
BINAS:
Ag+:
NO3-:
Na+:
Cl- :
6,192
7,144
5,011
7,634
in 10-3-1m2mol-1
Begin van de titratie:
V(titrant) = 0,00 ml
Er is alleen zilvernitraat, aanwezige ionen: Ag+, NO3-.
 = c(Ag+)  (Ag+) + c(NO3-)  (NO3-)
 = 0,1000  103  6,192.10-3 + 0,1000  103 7,144.10-3 .10-3
 = 0,62 + 0,71 = 1,33 -1.m-1
Het equivalentiepunt
V(titrant) = 10,00 ml
Er was: 10,00 ml zilvernitraatopl. {c(AgNO3) = 0,1000 mol.l-1}
n(Ag+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Ag+
n(NO3-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol NO3Toegevoegd: 10,00 ml natriumchlorideopl. {c(NaCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(Na+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol Na+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol ClHet aanwezige Ag+ reageert helemaal op met het toegevoegde Cl- tot
het niet geleidende AgCl.
Er blijft alleen NO3- en Na+ over.
24
Conductometrie
Het volume is: 10,00 ml.
 = c(NO3-)  (NO3-) + c(Na+)  (Na+)
 = 0,1000.103  7,144.10-3 + 0,1000.103  5,011.10-3
 = 0,71 + 0,50 = 1,21 -1.m-1
Na het equivalentiepunt:
V(titrant) = 15,00 ml
Er was:
10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,1000 mol.l-1}
n(H+) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol H+
n(Cl-) = 10,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,000 mmol ClToegevoegd: 15,00 ml natronloog {c(NaOH) = 0,100 mol.l-1}
n(Na+) = 15,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,500 mmol Na+
n(OH-) = 15,00 ml  0,1000 mol.l-1 = 1,500 mmol OHTitratiereactie:
Ag+
voor de reactie
gereageerd
gevormd
na de reactie
1,000 mmol
1,000 mmol
+
Cl--
 AgCl(s)
1,500 mmol
1,000 mmol
(1,000 mmol)
-------------- 0,000 mmol
--------------- 0,500 mmol
Volume: 10,00 ml
 = c(Cl-)  (Cl-) + c(Na+)  (Na+) + c(NO3-)  (NO3-)
 = 0,0500.103  7,634.10-3 + 0,1500.103  5,011.10-3 + 0,1000  7,144.10-3
 = 0,38 + 0,75 + 0,71 = 1,84 -1.m-1
De titratiecurve komt er ongeveer als volgt uit te zien:

V(NaCl)
25
Conductometrie
In de praktijk blijkt soms dat in het equivalentiepunt een bocht optreedt:

?
V(NaCl)
Dit komt omdat toch nog wat neerslag oplost. Daar hebben we bij de
berekening geen rekening mee gehouden. We gaan na of we bij de
titratie van Ag+ met Cl- een bocht kunnen verwachten.
Hiertoe zoeken we in BINAS het oplosbaarheidsproduct van AgCl op
(tabel 46):
Ks(AgCl) = 1,8.10-10
Hieruit volgt:
[ Ag  ]  [Cl  ]  1,8.10 10  1,3.10 5 mol.l 1
De bijdrage van het oplossen van het zilverchloride aan de specifieke
geleiding is:
 = c(Ag+)(Ag+) + c(Cl-)(Cl-)
 = 1,3.10-5.1036,912.10-3 + 1,3.10-51037,634.10-3 = 9,0.10-5 + 9,9.10-5
=1,9.10-4 -1.m-1
Dit is te verwaarlozen t.o.v. de berekende waarde van: 1,21 -1.m-1.
We verwachten geen bocht in de curve.
26
Conductometrie
Titratiecurve van zwakke elektrolyten
(zwak zuur en sterke base)
Nu wordt het ingewikkeld, omdat evenwichten een rol gaan spelen. We zullen
de curven niet volledig gaan doorrekenen.
Voorbeeld 1:
Titratie van een zwak zuur met een sterke base:
10,00 ml azijnzuur {c(CH3COOH) = 0,1000 mol.l-1}
met natronloog {c(NaOH) = 0,1000 mol.l-1}
Begin:
V(titrant) = 0,00 ml
Er is alleen azijnzuur aanwezig. Azijnzuur geleidt de stroom niet, het is
een ongeladen molecuul. Als het azijnzuur splitst treedt er wel
geleiding op:
CH3COOH  CH3COO- + H+
De concentratie ionen kan berekend worden met de zuurconstante:
[ H  ]  [CH 3COO  ] 
K z . c(CH 3COOH )
(als de benaderde formule geldig is)
In BINAS staat (tabel 49)
Kz(CH3COOH) = 1,7.10-5
[ H  ]  [CH 3COO  ]  1,7.10 5 . 0,100 0  1,3.10 3 mol.l 1
Verder staat in BINAS (tabel 66)voor de molaire geleiding van de
ionen:
H+
CH3COO-
34,982
4,09
in 10-3-1m2mol-1
Dus:
 = c(H+)(H+) + c(CH3COO-)(CH3COO-)
 = 1,3.10-3.103.34,982.10-3 + 1,3.10-3.10-34,09.103 = 0,051 -1m-1
27
Conductometrie
Dit is een veel kleinere geleiding dan voor een sterk zuur.
Halverwege het equivalentiepunt
De titratiereactie is:
CH3COOH + OH-  CH3COO- + H2O
Het verloop wordt nu door twee factoren bepaald:
[H+] neemt af
[Na+] neemt toe
[CH3COO-] neemt toe
Welk effect het sterkste doorwerkt is op het eerste gezicht moeilijk te
voorspellen. Het is te berekenen, dat zullen we hier niet doen. Het blijkt
dat de specifieke geleiding eerst iets daalt om daarna te stijgen.
Het is wel begrijpelijk dat in het buffergebied de geleiding stijgt, omdat
daar de pH en dus [H+] constant is (en dus niet daalt). De curve tot het
e.p. ziet er ongeveer als volgt uit:

V(NaOH)
Equivalentiepunt
De specifieke geleiding in het equivalentiepunt is eenvoudig te
berekenen, omdat daar alleen natriumacetaat aanwezig is.
Voorbij het equivalentiepunt
De berekening verloopt precies als bij de titratie van zoutzuur met
natronloog. De specifieke geleidbaarheid stijgt sterk door de overmaat
OH-
28
Conductometrie
De volledige curve komt er ongeveer als volgt uit te zien:

e.p.
V(NaOH)
Bij het equivalentiepunt verandert de helling.
Opmerking:
Dit is een duidelijk ander verloop dan bij de titratie van een sterk zuur
met natronloog. Nu bevindt het equivalentiepunt zich niet bij het
minimum!
Bij deze titratie is het e.p. moeilijk te zien, omdat de helling niet veel
verandert.
Om dit probleem op te lossen zijn er twee mogelijkheden:
A. titreren met NH3
Niet titreren met de sterke base NaOH, maar met de zwakke base NH3.
De titratiereactie is:
CH3COOH + NH3  CH3COO- + NH4+
De curve tot het e.p. verloopt hetzelfde. Na het e.p. zal de specifieke
geleiding niet toenemen, omdat de overmaat NH3 geen toename van
de geleiding geeft. NH3 is immers een ongeladen molecuul.
De curve komt er nu ongeveer als volgt uit te zien:

e.p.
V(NaOH)
29
Conductometrie
Het e.p. is nu beter waar te nemen. Bij conductometrie kan het dus
voorkomen dat titratie met een zwakker zuur of base een beter
resultaat oplevert. Dat komt bij andere soorten titraties (zoals
potentiometrie) niet voor.
B. omgekeerd titreren
Azijnzuur niet titreren met natronloog, maar natronloog met azijnzuur.
De titratiecurve zal eerst lineair dalen door de afname van OH-. Na het
e.p. komt er een overmaat van het ongeladen azijnzuur en zal de
specifieke geleiding niet of nauwelijks veranderen.

e.p.
V(CH3COOH)
Voorbeeld 2:
Titratie van een sterk zuur met een zwakke base
10,00 ml zoutzuur {c(HCl) = 0,1000 mol.l-1} met
ammonia {c(NH3) = 0,1000 mol.l-1}
Deze titratiecurve is te vergelijken met de titratiecurve van de titratie
van natronloog met azijnzuur. De curve daalt lineair door de reactie van
H+ met NH3. De overmaat van het niet geleidende NH3 doet de
specifieke geleiding van de oplossing na het e.p. niet meer veranderen.

e.p.
c(NH3)
30
Conductometrie
Voorbeeld 3:
Titratie van oxaalzuur met resp. natronloog en ammonia.
Het betreft hier de titratie van een tweewaardig zuur. In het
conductogram zijn de twee equivalentiepunten waar te nemen.
De titratiereacties zijn:
H2C2O4 + OH-  HC2O4- + H2O
HC2O4- + OH-  C2O42- + H2O
Voor de titratie met natronloog ziet de curve er ongeveer zo uit:

V1
V2
e
1 e.p.
e
2 e.p.
V(NaOH)
V1 = V2 en Veq = V1 + V2
Oxaalzuur is een tamelijk sterk zuur, dus de geleiding neemt eerst
sterk af tot het eerste equivalentiepunt. Tussen het eerste en het
tweede equivalentiepunt is de curve vergelijkbaar met de titratie van
een zwak zuur (behalve het minimum) en voorbij het tweede
equivalentiepunt wordt de curve bepaald door de overmaat OH -.
Wanneer met ammonia wordt getitreerd, is voor het tweede
equivalentiepunt het verloop van de curve hetzelfde, na het
equivalentiepunt loopt de curve horizontaal.
De titratiereacties zijn:
H2C2O4 + NH3  NH3 + HC2O4HC2O4- + NH3  NH4+ + C2O42-
31
Conductometrie

e
1 e.p.
e
2 e.p.
V(NH3)
Uitvoering van de titratie
Toepassingsgebieden
Conductometrisch goed uitvoerbare titraties zijn:
-
zuur/base titraties
neerslag titraties
De volgende titraties zijn conductometrisch niet goed uitvoerbaar:
-
redoxtitraties (vaak worden hoge concentraties zuur gebruikt)
complexometrische titraties (er wordt vaak met een hoge concentratie buffer
gewerkt)
Voordelen van conductometrische titraties
Voordeel van conductometrische titraties is dat er maar weinig meetpunten
nodig zijn, als de titratiecurve uit rechte lijnen bestaat. Verder kunnen ook
zwakke zuren en basen getitreerd worden. Deze zouden potentiometrisch
vaak niet bepaald kunnen worden.
32
Conductometrie
Nauwkeurigheid
Bij het trekken van de rechte lijnen om het e.p. te vinden kan twijfel ontstaan
als bij het e.p. de curve een bocht vertoont.

fout!
V(titrant)
De lijnen moeten dan niet dicht bij het equivalentiepunt worden getrokken,
maar juist daarbuiten!
De meetpunten bij het e.p. zijn, in tegenstelling de pH-titratiecurven en
potentiometrische titratiecurven die een S-vorm hebben niet goed te
gebruiken.

goed!
V(titrant)
De beste resultaten worden verkregen bij een groot hellingsverschil van de
twee rechte lijnen.


e.p. moeilijk te bepalen
V(titrant)
e.p. makkelijk te bepalen
V(titrant)
33
Conductometrie
De temperatuur is bij de conductometrische titratie van weinig belang, zolang
deze tijdens de titratie maar niet veel verandert. Bij een hogere temperatuur
verandert de geleiding wel, maar dit doet de hele curve naar boven
opschuiven. De plaats van het e.p. verandert niet.


hogere temperatuur
e.p.
V(titrant)
e.p.
V(titrant)
Het is verstandig om één meetschaal voor de hele titratiecurve te nemen,
anders kunnen de punten in de curve gaan verspringen.

op een andere schaal overgeschakeld
V(titant)
Overzicht
Gebruikte symbolen
R

A
l
weerstand
specifieke weerstand
oppervlak
afstand
in 
in m
in m2
in m
G
geleiding
in -1

specifieke geleiding
in -1.m-1

celconstante
in m-1
f
celfactor
in m

molaire geleiding
in -1.m2mol-1
c(X) molaire concentratie van X in mol.m-3
0
molaire geleiding

(of  ) bij oneindige verdunning in -1.m2mol-1
0
molaire geleiding van een ion
bij oneindige verdunning
of S
of -1.cm-1
of cm-1
of cm
of -1.cm2mol-1
of mol.l-1
in -1.m2mol-1
34
Conductometrie
Afhankelijkheid van de grootheden
Afhankelijkheid
hangt af van:
Symbool
eenheid
meetcel
soort zout
wel
conc.
zoutoplossing
wel
G
-1

-1.m-1
niet
wel
wel

-1.m2.mol-1
niet
enigszins
wel
0
-1.m2.mol-1
niet
niet
wel
0
-1.m2.mol-1
niet
niet
niet
wel
Overzicht formules
R 
G 
l

A
A
.R
l
1
R
G
A

l
 
l
A
 
f
   G


 
l
G
A
1

G
f
1



c( X )
 = c(X)    c(X)  0
0 = 0+ + -0
35
Conductometrie
Nieuwe begrippen
Conductometrie
Soortelijke weerstand
Specifieke weerstand
Geleidbaarheid
Geleidingsvermogen
Specifieke
geleidbaarheid
Geleidbaarheidscel
Celconstante
Celfactor
Conductometrische cel
Dompelcel
Platinazwart
Doorstroomcel
Molaire geleidbaarheid
Molaire geleidbaarheid
bij oneindige verdunning
Conductometrische
titratie
Conductogram
Analysemethode, waarbij de concentratie bepaald wordt
uit de geleiding van een oplossing
Weerstand van een stof gemeten met elektrodes met
een oppervlak van 1 m2 op een afstand van 1 m.
(zie ook gebruikte symbolen en formules)
Is hetzelfde als soortelijke weerstand
De mate waarin een stof de elektrische stroom geleid.
Eén gedeeld door de weerstand.
(zie ook gebruikte symbolen en formules)
Is hetzelfde als geleidbaarheid.
Geleidbaarheid van een stof gemeten met elektrodes
met een oppervlak van 1 m2 op een afstand van 1 m.
Is gelijk aan één gedeeld door de specifieke weerstand.
(zie ook gebruikte symbolen en formules)
Een elektrochemische cel waarmee de geleidbaarheid
gemeten kan worden.
De verhouding tussen de specifieke geleidbaarheid de
geleidbaarheid.
Hangt alleen van de meetcel af.
Eenheid: m-1
(zie ook gebruikte symbolen en formules)
De verhouding tussen de geleidbaarheid en de
specifieke geleidbaarheid.
Hangt alleen van de meetcel af.
Eenheid: m.
(zie ook gebruikte symbolen en formules)
Dit is hetzelfde als een geleidbaarheidscel.
Conductometrische cel, die voor gebruik in de oplossing
gedompeld wordt. Heeft twee platina elektrodes.
Fijn verdeeld platina. Wordt op een platina-elektrode
gebracht om het oppervlak te vergroten.
Conductometrische cel die continu de geleiding van een
vloeistofstroom kan meten. Heeft twee platina elektrodes.
Specifieke geleidbaarheid gedeeld door de concentratie.
Hangt heel weinig af van de concentratie.
De molaire geleidbaarheid die gevonden wordt door de
geleidbaarheid bij hogere concentraties te extrapoleren
naar concentratie 0. Is zelf niet te meten. Wordt
aangeduid met 0 of .
Een titratie waarbij het equivalentiepunt bepaald wordt
door de elektrische geleiding tijdens de titratie te meten.
De titratiecurve bij een conductometrische titratie
36
Conductometrie
Samenvatting.
Uit de weerstand (R) kan de soortelijke weerstand afgeleid worden.
Soortelijke weerstand is een stofeigenschap. De geleiding is één gedeeld
door de weerstand (G = 1/R) . De soortelijke geleiding is ook een
stofeigenschap en kan berekend worden uit de geleiding, de afmeting van de
elektroden en de afstand tussen de elektroden. De soortelijke geleiding kan
beter uit de geleiding worden berekend door gebruik te maken van de
celconstante of de celfactor. De celconstante wordt bepaald door het meten
van een oplossing met een bekende specifieke geleiding.
In de praktijk wordt de geleiding gemeten met een dompelcel of een
doorstroomcel. Er wordt gemeten met een wisselstroom om elektrolyse te
voorkomen. Men kiest voor een juiste frequentie om de bijdrage van
elektrodeprocessen zo veel mogelijk te voorkomen.
De molaire geleiding is de specifieke geleiding gedeeld door de concentratie
en ongeveer constant. De gevonden waarden worden naar concentratie nul
geëxtrapoleerd en omgerekend naar de afzonderlijke ionen. Deze molaire
geleidbaarheid van de ionen is in tabellenboeken terug te vinden. Met deze
waarden kunnen door berekening titratiecurven voorspeld worden. Door
verdunning lopen de lijnen van de titratiecurven krom. Dit kan voorkomen
worden door de titreren met een meer geconcentreerde oplossingen, door de
te titreren oplossing te verdunnen of door de verdunning in rekening te
brengen. Titratiecurven van zwakke elektrolyten zijn moeilijker te voorspellen.
In sommige gevallen is het beter om met een zwak dan een sterk elektrolyt te
titreren. Door de oplosbaarheid van neerslagen bij neerslagtitraties kan een
bocht bij het e.p. gevonden worden. In zulke gevallen moeten de lijnen vooral
door de punten buiten het e.p. getrokken worden. Conductometrische titraties
worden vooral toegepast bij zuur/base en neerslagreacties.
Het e.p. is het meest nauwkeurig te bepalen als de helling van de lijnen
waarmee het e.p. bepaald wordt veel verschillen. De temperatuur heeft weinig
invloed op de nauwkeurigheid van de bepaling. Er moet bij het meten met één
meetbereik gewerkt worden.
37
Conductometrie
Opgaven
1. Omschrijf de volgende begrippen:
a) soortelijke weerstand
b) geleiding
c) soortelijke geleiding
2.
a) Bereken de weerstand van 5,0 m koperdraad met een diameter van 0,1 mm.
b) Bereken de soortelijke weerstand van een draad met weerstand van 0,02 ,
een lengte van 1,2 m en een doorsnede van 6,0 mm2.
c) Bereken de geleiding van een zilverstaaf. De zijkanten waarmee contact
wordt gemaakt hebben een lengte van 1,0 mm en een breedte van 1,5 mm.
De lengte van de staaf is 0,32 m.
3. Beredeneer hoe de geleiding van een oplossing verandert als:
a) het oppervlak van de elektroden vergroot wordt.
b) de afstand tussen van de elektroden groter wordt.
c) de zoutconcentratie groter gemaakt wordt.
d) de temperatuur verhoogd wordt.
4. Een elektrodenpaar heeft een oppervlak van 2,2 cm2 en een afstand van 0,8 cm.
Er wordt een geleiding gemeten van 0,182 S. (= Ω-1)
a) Bereken de specifieke geleiding.
Van een vloeistof wordt een soortelijke geleiding gemeten van 9,2 mS. Het
oppervlak van elk van de elektroden is 0,8 cm2 en de afstand van de elektroden
1,2 cm.
b) Bereken de geleiding.
Men meet met een elektrodenpaar met een oppervlak van elk 0,9 cm2 en
een afstand van 1,1 cm.
c) Bereken de celconstante.
Men meet met een elektrodenpaar met een oppervlak van elk 0,88 cm2 en een
afstand van 4,2 cm.
d) Bereken de celfactor.
5. Voor het vaststellen van de celfactor gaat men vaak niet uit van de afmeting van
de elektroden.
a) Verklaar waarom dit het geval is en hoe men wel te werk gaat.
b) Geef de het verband tussen de celfactor en de celconstante.
c) Hoe kan men aan de meetwaarde zien of men te maken heeft men de
celfactor of de celconstante?
38
Conductometrie
6. Voor het bepalen van de celconstante weegt men 746,6 mg KCl (p.a.) af, lost het
op in demiwater en brengt dit kwantitatief over in een maatkolf van 100 ml. Na
aanvullen en homogeniseren wordt de oplossing conductometrisch gemeten bij
19 °C.
a) Bereken de specifieke geleiding van deze oplossing.
Men meet met een dompelcel de oplossing en vindt een geleiding van
0,1211 -1.
b) Bereken de celconstante van deze dompelcel.
7. a)
b)
c)
d)
Schets een dompelcel, benoem de onderdelen en verklaar de werking.
Wat is platinazwart en waarom wordt het toegepast?
Wat is de gangbare grootte voor de celconstante van een dompelcel?
Men wil een zeer verdunde zoutconcentratie meten.
Moet een dompelcel gebruikt worden met een grote of juist een kleine
celconstante?
Motiveer je antwoord.
e) Schets een doorstroomcel, benoem de onderdelen en verklaar de werking.
f) Geef een toepassing van een doorstroomcel.
8. Voor de specifieke geleiding van een NaCl-oplossing {c(NaCl) = 0,1012 mol.l-1}
wordt een waarde gemeten van 1,068 -1m-1.
a) Bereken de molaire geleiding van NaCl in -1m2.mol-1.
b) Wat verstaat men onder de molaire geleiding bij oneindige verdunning?
c) Bereken de molaire geleiding bij oneindige verdunning voor NaCl uit een
tabel uit BINAS.
9. a) Wat is de invloed van de grootte van een ion op de molaire geleidbaarheid?
b) Noem 2 ionen die in water een zeer grote geleidbaarheid hebben.
c) Li+ heeft een kleinere ionstraal dan K+. Toch geleidt Li+ minder dan K+. Geef
hiervoor een verklaring.
d) Wat is de invloed van de lading van het ion op de molaire geleidbaarheid van
het ion?
10. a) Waarom kan men bij conductometrie niet met gelijkstroom meten?
b) Waarom kan men beter niet bij een al te hoge frequentie meten?
c) Op welke waarde moet de celconstante ingesteld worden op een
conductometer om de geleiding van de oplossing te meten?
d) Hoe moet men te werk gaan om de celconstante met een conductometer te
bepalen en te zorgen dat deze direct af te lezen is?
11. Bereken de specifieke geleiding van de volgende oplossingen:
a) c(NaCl)
=
0,150 mol.l-1
b) c(CaI2)
=
0,0012 mol.l-1
c) c((NH4)2SO4)
=
0,0145 mol.l-1
39
Conductometrie
12. Bereken de titratiecurve van de titratie van 10,00 ml zoutzuur
{c(HCl) = 0,100 mol.l-1} met natronloog {c(NaOH) = 0,100 mol.l-1}
wanneer de volgende volumes zijn toegevoegd:
0,00 ml
2,00 ml
3,00 ml
5,00 ml
7,00 ml
9,00 ml
10,00 ml
11,00 ml
13,00 ml
15,00 ml
a) Teken de titratiecurve.
b) Voer de berekeningen nogmaals uit, maar veronderstel dat er geen
verdunning optreedt.
c) Teken ook de niet-verdunde titratiecurve, samen met de andere curve op
mm-papier.
13. a) Hoe kan men de verdunning bij een titratie verminderen, zodat er meer rechte
lijnen worden verkregen?
b) Hoe kan men naderhand de verdunning in rekening brengen?
c) Verklaar waarom bij een neerslagtitratie soms een bocht in het conductogram
bij het e.p. optreedt.
d) Verklaar de vorm van de titratiecurve van de titratie van een zwak zuur met
een sterke base.
e) Verklaar waarom bij de titratie van een zwak zuur met een zwakke base de
bepaling van het equivalentiepunt beter uitvoerbaar is dan de titratie met een
sterke base.
f) Verklaar het verschil in conductogram van de titratie van een zwak zuur met
een sterke base en het conductogram van de titratie van een sterke base met
een zwak zuur.
14. Schets de titratiecurve voor de volgende conductometrische titraties:
a) azijnzuur met natronloog.
b) azijnzuur met ammonia.
c) natronloog met azijnzuur.
d) zoutzuur met ammonia.
e) oxaalzuur met natronloog.
f) oxaalzuur met ammonia.
15. a) Laat zien waarom bij een conductogram met een bocht in het e.p. de lijnen
door de punten buiten het e.p. getrokken moeten worden.
b) Bij de titratie van azijnzuur met natronloog is het e.p. moeilijker de bepalen
dan bij de titratie van azijnzuur met ammonia. Verklaar dit.
c) Verklaar waarom de temperatuur bij een titratie van weinig belang is, ondanks
het feit dat de temperatuur een tamelijk grote invloed op de geleiding heeft.
d) Verklaar waarom bij conductometrische titraties zo veel mogelijk met één
meetschaal moet worden gewerkt.
40