Examentrainers

Een belangrijke eigenschap van Nafion® is de zuurcapaciteit. Dit is het aantal millimol sulfonzuurgroepen in 1,00 g Nafion®. De zuurcapaciteit van Nafion® wordt in de fabriek door middel van een titratie bepaald en als een van de eigenschappen in de productspecificaties vermeld. Deze bepaling is nodig omdat niet precies bekend is in welke verhouding beide monomeereenheden in het polymeer voorkomen. Bij de bepaling van de zuurcapaciteit gaat men niet uit van Nafion® zelf, maar van het natriumzout van Nafion®. De reden hiervoor is dat dit natriumzout minder water bevat en beter te drogen is dan Nafion® zelf. In het natriumzout van Nafion® zijn alle – SO₃H groepen vervangen door groepen die kunnen worden weergegeven met – SO₃^– Na⁺. Het natriumzout van Nafion® is evenals Nafion® zelf onoplosbaar in water.

De bepaling kan als volgt worden uitgevoerd.

1. Droog een hoeveelheid van het natriumzout van Nafion®.
2. Weeg een hoeveelheid van dit gedroogde natriumzout nauwkeurig af.
3. Breng het zout over in een erlenmeyer en voeg overmaat zoutzuur toe.
4. Filtreer en spoel het residu na met gedestilleerd water om de overmaat zoutzuur te verwijderen.
5. Breng het residu over in een erlenmeyer en voeg overmaat NaCl oplossing toe.
6. Filtreer opnieuw en spoel het residu na.
7. Titreer het filtraat met natronloog.

In stap 3 van dit voorschrift worden alle – SO₃^– Na⁺ groepen omgezet tot – SO₃H groepen.
In stap 5 worden alle – SO₃H groepen weer omgezet tot – SO₃^– Na⁺ groepen. De H⁺ ionen van de sulfonzuurgroepen komen in de oplossing terecht. Bij een dergelijke bepaling werd 1,73 gram van het gedroogde natriumzout van Nafion® afgewogen. Voor de titratie was 14,4 mL 0,104 M natronloog nodig. Met behulp van dit titratieresultaat kan het aantal mmol – SO₃^– Na⁺ groepen in de onderzochte hoeveelheid van het natriumzout van Nafion® worden berekend en daarmee de zuurcapaciteit van het Nafion®. Bij deze berekening speelt ook het verschil in massa tussen de groep – SO^3– Na⁺ en de groep – SO₃H een rol.

Bereken met behulp van het titratieresultaat het aantal mmol – SO₃^– Na⁺ groepen in 1,73 gram van het gedroogde natriumzout van Nafion®.