Titrationsverfahren
Allgemeiner Aufbau bei einer Titration
Konzentrationsbestimmung durch Säure-Base-Titration
pH- oder Säure-Base-Titrationen sind Verfahren zur Bestimmung der Konzentration einer Probelösung mit einer schrittweisen Zugabe von einer Maßlösung mit bekannter Konzentration, immer eine Säure mit einer Base oder Base mit einer Säure. Über die Reaktion der S/B mit der B/S verändert sich der pH-Wert ersichtlich und durch den Indikator kann auf die Konzentration rückgeschlossen werden.
- Bestimmung der Konzentration einer Säure mit einer Base: Alkalimetrie
- Bestimmung einer Base mit einer Säure: Acidimetrie
Bei dem Umschlagspunkt eines Indikators, der im neutralen Bereich (Phenolphthalein) umschlägt, gilt, Säure und Base haben reagiert, und nun liegt eine komplette Neutralisation vor, der Äquivalenzpunkt:
n(H+/Säure) = n(OH-/Base)
c1 * V1 = c2 * V2
Nun kann man diese Gleichung umstellen, je nachdem, was man für Vorgaben hat!
c(Probelösung) = c(Maßlösung) * V(Maßlösung)/V(Probelösung)
Trägt man den pH-Wert gegen das Volumen der Zugabe der Maßlösung zur Probelösung auf, ergibt sich eine Titrationskurve. Diese weist folgende Punkte auf:
- Neutralpunkt: Menge an Probelösung bei pH-Wert 7
- Äquivalenzpunkt: Stoffmenge der Base/Säure entspricht Stoffmenge der Säure/Base und zeigt somit die vollständige Neutralisation. Er kann mit dem Neutralpunkt zusammenfallen. Die Lage wird durch die Kombination der stärken der Säuren und Basen bestimmt.
Bei einer Titration einer starken Säure mit einer starken Base finden sich folgende Charakteristika in der Titrationskurve:
- der Start-pH-Wert entspricht dem pH-Wert der in der Titration eingesetzten Säure
- der End-pH-Wert entspricht dem pH-Wert der in der Titration eingesetzten Base
- gleiche Stärke von Säure und Base: Neutralpunkt (NP) fällt mit dem Äquivalenzpunkt (AP) zusammen
- Äquivalenzpunkt findet sich in der Mitte des pH-Wert-Sprungs!
Merke
Titration starke Säure - starke Base: NP = AP
pH-Titrationskurven: Acidimetrie und Alkalimetrie
Bei der Titration eine Base mit einer Säure dreht sich das Bild, der Anfangs-pH-Wert liegt im alkalischen Bereich und wandert im Laufe der Zugabe der Säure in Richtung des sauren Bereiches. Es gelten generell aber die gleichen Verschiebungen des AP bei der Titration einer schwachen Base durch eine starke Säure, er liegt weiter im sauren Bereich und fällt nicht mit dem Neutralpunkt zusammen.
Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base:
- stärkere Base bewirkt eine Verlagerung des Äquivalenzpunktes in den alkalischen Bereich.
- NP = 7
- NP ≠ AP
Beispiel
Beispielberechnung:
Eine unbekannt konzentrierte HCl-Lösung mit dem Volumen von 20 ml wird mit einer 1M NaOH-Lösung titriert, es werden ca. 20,5 ml an NaOH hinzugegeben.
c(HCl) = c(Natronlauge) * V(Natronlauge)/V(Salzsäure)
= (1 mol/l * 20,5 ml) : 20 ml
= 1,025 mol/l
Die Salzsäure hat eine Konzentration von ca. 1 mol/l.
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