Titration Die Konzentration einer Säure in Lösung lässt sich durch Titration bestimmen, bei der die Säure i.d.R. durch Natronlauge neutralisiert wird. Der Äquivalenzpunkt wird durch den Umschlag eines Indikators be stimmt. Aus dem Volumen der verbrauchten Lauge lässt sich die SäureKonzentration rechnerisch ermitteln. Analog kann die Konzentration einer Base durch Titration mit einer SäureLösung bestimmt werden. Titrationskurven von pH-metrischen Titrationen Titriert man eine Säure-Lösung und misst jeweils nach schrittweiser Zugabe von Natronlauge den pH-Wert, erhält man charakteristische Titrationskurven. Bei einer einprotonigen Säure, wie z.B. Essigsäure, weist die Titrationskurve einen pH-Sprung, bei einer zweiprotonigen Säure zwei pH-Sprünge auf. Der Wendepunkt im pHSprung markiert den Äquivalenzpunkt. Anhand einer Titrationskurve kann man nicht nur den Äquivalenzpunkt, sondern auch den pKs-Wert einer Säure bestimmen. Am Halbäquivalenzpunkt (HÄP), an dem die Hälfte der Säure titriert ist, ist der pH-Wert gleich dem pKs-Wert. Titrationskurve einer schwachen Säure am Beispiel der Titration von Ethansäure mit Natronlauge. Am HÄP gilt: c(HA) = c(A–). Aus der Puffergleichung folgt daher: pH = pKs + lg = pKs + lg 1 = pKs c(A–) c(HA) Muster zur Berechnung der Säure-Konzentration aus einem Titrationsergebnis GRUNDW ISSEN 57Protolysegleichgewichte –Konzentrationsbestimmungen pH-Wert 14 12 10 8 6 4 2 0 5 10 15 20 7 Phenolphthalein Bromthymolblau Methylorange ÄP VLs(NaOH) in mL HÄP Titrationskurven von Leitfähigkeitstitrationen Die Titration einer Säure-Lösung lässt sich auch über die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit verfolgen. Die Leitfähigkeitstitration ist geeignet, a) wenn sich während der Titration die Konzentration der Ionen ändert, oder b) wenn bei der Titration Ionen durch Ionen mit einer anderen Ionenleitfähigkeit ersetzt werden. Fall b) liegt z.B. bei der Titration von Salzsäure mit Natron lauge vor, bei der die gut leitenden OxoniumIonen durch weniger gut leitende Natrium-Ionen ersetzt werden. V (NaOH) I in A Bei einer Titration von 35 mL Salzsäure mit Natronlauge, c(NaOH) = 0,1 mol/L, wurden bis zum Umschlag des Indikators 20 mL Natronlauge verbraucht. Berechnung der Konzentration der titrierten Salzsäure: (1) Aufstellen der Reaktionsgleichung für die Stoffumsetzung HCl(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaCl(aq) (2) Aus der Reaktionsgleichung das Stoffmengenverhältnis der interessierenden Reaktionspartner ablesen n(HCl) : n(NaOH) = 1:1; daraus folgt: n(HCl) = n(NaOH) (3) Ersetzen der Stoffmengen n gemäß Gleichung (1) c(HCl) · VLs(HCl) = c(NaOH) · VLs(NaOH) (4) Umformen der Gleichung (3) nach der gesuchten Größe c(HCl) und Einsetzen der bekannten Zahlenwerte der übrigen Größen c(HCl) = = = 0,057 mol/L c(NaOH) · VLs(NaOH) VLs(HCl) 0,1 mol/L · 20 mL 35 mL 3377_01_01_2012_Kap1_018_057 23.09.14 06:25 Seite 57 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei g nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs