2.8 Säure-Base-Titration 41 Titration Die Titration1 ist eine praktische Durchführung zur Bestimmung des Gehalts an Säure oder Base einer Lösung. Dabei kann man Neutralisationsreaktionen nutzen, da sie schnell und vollständig ablaufen. Das Ende einer Neutralisation kann zudem einfach und deutlich anhand des Farbumschlags eines Indikators festgestellt werden. In V1 wird die unbekannte Stoffmenge an Wasserstoffchlorid n(HCl) im Erlenmeyerkolben bestimmt, indem man zunächst das Volumen der zur Neutralisation der Salzsäure nötigen Natronlauge VLs(NaOH) mithilfe einer Bürette2 misst (B2). Die Konzentration der Natronlauge c(NaOH) muss bekannt sein (B4). Die Lösung eines Titrationspartners, dessen Konzentration genau be kannt ist, heißt Maßlösung (B3). Für die rechnerische Auswertung einer Titration nutzen wir die Größen aus B5 und das allgemeine Schema für Berechnungen des Stoffumsatzes. Rechenbeispiel zu einem Titrationsergebnis Bei einer Titration von 35 ml Salzsäure mit Natronlauge, c = 0,1 mol/l, wurden bis zum Umschlag des Indikators am Neutralpunkt 20 ml Na tron lauge verbraucht. a) Berechne die Konzentration der titrierten Salzsäure. b) Welche Masse gelösten Wasserstoffchlorids enthält die untersuchte Salzsäureportion? Lösung zu a) 1. Aufstellen der Reaktionsgleichung: HCl(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaCl(aq) 2. Ablesen des Stoffmengenverhältnisses der interessierenden Reak tionspartner aus der Reaktionsgleichung: n(HCl) = 1 ; daraus folgt n(HCl) = n(NaOH) n(NaOH) 1 3. Ersetzen der Stoffmenge n gemäß Gleichung (I) aus B5: c(HCl) · VLs(HCl) = c(NaOH) · VLs(NaOH) 4. Umformen der Größengleichung nach der gesuchten Größe c(HCl), einsetzen der bekannten Größen und ausrechnen: c(HCl) = c (NaOH) · VLs(NaOH) = 0,1 mol/l · 20 ml = 0,057 mol/l VLs(HCl) 35 ml Lösung zu b) 1. und 2. wie bei a) Da hier nach der Masse des Wasserstoffchlorids gefragt wird, wird n(HCl) gemäß Gleichung (II) aus B5 ersetzt: 3. m(HCl) M(HCl) = c(NaOH) · VLs(NaOH) 4. Umformen nach der gesuchten Größe m(HCl), berechnen von ma(HCl) = 36,5 u bzw. M(HCl) = 36,5 g/mol (gemäß Gleichung (III) aus B5), einsetzen der gegebenen Größen und ausrechnen: m(HCl) = M(HCl) · c(NaOH) · VLs(NaOH) = 36,5 g/mol · 0,1 mol/l · 0,2 l = 0,073 g. Schlüsselbegriffe Titration, Maßlösung B5 Größen für die Auswertung von Titrationen. Die Teilchenmasse ma(X) ist mit dem Periodensystem zu bestimmen. { } zeigt, dass nur der Zahlenwert gemeint ist. Stoffmengenkonzentration: c(X) = n(X) VLs Die Einheit ist mol/l. • Natronlauge mit c = 1 mol/l enthält 1 mol Natriumhydroxid, d.h. 40 g Natriumhydroxid in 1 l Lösung. • Salzsäure mit c = 0,1 mol/l enthält 0,1 mol Wasserstoffchlorid, d.h. 3,65 g Wasserstoffchlorid in 1 l Lösung. • Schwefelsäure-Lösung mit c = 2 mol/l enthält 2 mol Schwefelsäure, d.h. 196 g Schwefelsäure in 1 l Lösung. (I) c = n/VLs ; daraus folgt: n = c ·VLs (II) M = m/n; daraus folgt: n= m/M (III) {ma(X)} = {M(X)} B4 Stoffmengenkonzentration und Beispiele. A: In 25 ml Salzsäure sind 3 mmol Wasserstoffchlorid gelöst. Berechne die Konzentration von Wasserstoffchlorid c(HCl). B6 Die Lösungen I und II werden zu Lösung III vereinigt (A2): I: 100ml NaOH(aq); c = 0,6 mol/l II: 60ml H2SO4(aq); c = 0,5 mol/l 1 von titre (franz.) = Gehalt; 2 von burette (franz.) = Kännchen. Die Bezeichnungen „Pipettye“ von „pipette“ (franz.) = Pfeifchen und „Bürette“ stammen von dem französichen Physikochemiker Gay-Lussac (1778–1850), der die Titration einführte. u r zu P rü fz w e c k e n E ig n tu m d e s C .C . B c h n e r V e la g s