Titrauslaskuri

Titrauslaskuri – tuntemattoman pitoisuuden määritys

Titrauslaskurilla lasket tuntemattoman hapon tai emäksen pitoisuuden titrauksen tuloksista. Anna titrantin (tunnetun liuoksen) pitoisuus ja kulunut tilavuus, näytteen tilavuus sekä reaktion kertoimet, niin laskuri laskee tuntemattoman pitoisuuden. Tasasuhteisessa neutraloinnissa kaava on tuttu c₁V₁ = c₂V₂.

Mikä on titraus?

Titraus on menetelmä, jolla määritetään liuoksen tuntematon pitoisuus. Tunnetun pitoisuuden liuosta eli titranttia lisätään näytteeseen vähitellen, kunnes saavutetaan ekvivalenttikohta, jossa reaktio on juuri täydellinen. Kuluneen titrantin määrästä lasketaan tuntematon pitoisuus.

Titrauksen kaava

Ekvivalenttikohdassa titrantin ja näytteen ainemäärät ovat reaktion moolisuhteen mukaisia. Tuntematon pitoisuus saadaan kaavalla:

c(tuntematon) = c(titrantti) × V(titrantti) × (kerroin tuntematon ÷ kerroin titrantti) ÷ V(tuntematon)

Tasasuhteisessa reaktiossa (1:1) tämä yksinkertaistuu muotoon:

c₁V₁ = c₂V₂

Tässä c on pitoisuus (mol/l) ja V tilavuus. Kertoimet luetaan tasapainotetusta reaktioyhtälöstä.

Vaiheittainen esimerkki

25,0 ml tuntematonta suolahappoa neutraloituu 20,0 ml:lla 0,100 mol/l natriumhydroksidiliuosta. Reaktio on tasasuhteinen (HCl + NaOH → NaCl + H₂O). Mikä on hapon pitoisuus?

1. Titrantin ainemäärä: n(NaOH) = 0,100 mol/l × 0,0200 l = 0,00200 mol.
2. Moolisuhde 1:1, joten n(HCl) = 0,00200 mol.
3. Hapon pitoisuus: c(HCl) = 0,00200 mol / 0,0250 l = 0,080 mol/l.

Tuntemattoman suolahapon pitoisuus on siis 0,080 mol/l.

Moolisuhde ja moniprotoniset hapot

Kun happo tai emäs ei reagoi suhteessa 1:1, moolisuhde on otettava huomioon. Esimerkiksi rikkihappo H₂SO₄ luovuttaa kaksi protonia, joten se reagoi natriumhydroksidin kanssa suhteessa 1:2 (H₂SO₄ + 2 NaOH). Tällöin näytteen kerroin on 1 ja titrantin kerroin 2, mikä puolittaa lasketun hapon ainemäärän titrantin ainemäärään verrattuna.

Yksiköt

Pitoisuudet annetaan yksikössä mol/l. Tilavuudet voi antaa samassa yksikössä, esimerkiksi molemmat millilitroina, koska ne esiintyvät kaavassa suhteena ja yksiköt kumoutuvat. Tärkeää on, että titrantin ja näytteen tilavuudet ovat samassa yksikössä.

Yleisiä sudenkuoppia

• Käytä titrantin ja näytteen tilavuuksia samassa yksikössä.
• Huomioi moolisuhde, jos happo tai emäs ei ole tasasuhteinen (esimerkiksi H₂SO₄).
• Laske pitoisuus ekvivalenttikohdassa, ei mielivaltaisessa pisteessä.

Lukion kemian konteksti

Titraus on lukion kemian (KE) kokeellisen happo–emäskemian keskeinen menetelmä. Se yhdistää pitoisuuden, ainemäärän ja reaktion moolisuhteen käsitteet käytännön mittaukseen. Titrauslaskut harjoittavat juuri sitä päättelyä, jota tarvitaan laboratoriotyössä tuntemattoman pitoisuuden määrittämiseksi.