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Säure-Base-Titration

OberschuleChemieExakte Gleichgewichtsberechnung bei 25 °C

Über dieses Experiment

Gib Natriumhydroxid aus einer Bürette tropfenweise oder bei geöffnetem Hahn zu 25 ml Säure hinzu und beobachte, wie sich die Titrationskurve aufzeichnet. Der pH-Wert wird exakt anhand der Ladungsbilanz berechnet, sodass der steile Sprung am Äquivalenzpunkt und der Pufferbereich einer schwachen Säure genauso erscheinen wie bei einem sorgfältig durchgeführten echten Experiment.

Lernziele

  • Äquivalenzpunkt aus einer Titrationskurve ablesen
  • Kurven einer starken und einer schwachen Säure vergleichen, die mit einer starken Base titriert werden
  • Wähle einen Indikator, dessen Farbumschlag im steilen Abschnitt der Kurve liegt
  • Berechne eine unbekannte Konzentration anhand des Äquivalenzvolumens

Anleitung

  1. 1Wähle im Bedienfeld die Säure, ihre Konzentration und die NaOH-Konzentration aus.
  2. 2Verwende zunächst +2 mL, um schnell voranzukommen, und gib dann einzelne Tropfen hinzu, sobald der pH-Wert zu steigen beginnt.
  3. 3Achte auf den Moment, in dem der Indikator seine Farbe ändert, und vergleiche ihn mit der Äquivalenzlinie.
  4. 4Wechsle zu Essigsäure und wiederhole den Versuch. Beachte den höheren Anfangs-pH-Wert und den flachen Verlauf im Pufferbereich.

Das Modell

Am Äquivalenzpunkt ist die Stoffmenge der Säure gleich der Stoffmenge der Base.
Die Ladungsbilanz wird für jedes Volumen nach dem pH-Wert aufgelöst.
Pufferbereich einer schwachen Säure (Henderson-Hasselbalch)

Annahmen

  • Die Temperatur beträgt 25 °C, daher gilt Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴.
  • Essigsäure hat Ka = 1.8 × 10⁻⁵. Aktivitätseffekte werden vernachlässigt.
  • Die Volumina addieren sich genau, und ein Tropfen entspricht 0.05 mL.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum beträgt der pH-Wert am Äquivalenzpunkt bei HCl 7, bei Essigsäure jedoch mehr als 7?
  2. Q2Welcher Indikator liefert bei der Titration der schwachen Säure ein schlechtes Ergebnis und warum?
  3. Q3Lies bei der Hälfte des Äquivalenzvolumens den pH-Wert der Essigsäurekurve ab. Welcher Konstante entspricht er?
  4. Q4Verdopple die NaOH-Konzentration. Wie verändert sich das Äquivalenzvolumen?

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen dem Endpunkt und dem Äquivalenzpunkt?

Am Äquivalenzpunkt ist die Stoffmenge der Base gleich der Stoffmenge der Säure. Am Endpunkt ändert der Indikator seine Farbe. Ein guter Indikator sorgt dafür, dass beide Punkte fast zusammenfallen.

Warum steigt die Kurve in der Nähe des Äquivalenzpunkts so steil an?

Fast die gesamte Säure ist verbraucht, sodass ein einziger Tropfen Base die Konzentration der Wasserstoffionen um mehrere Zehnerpotenzen verändert.

Wird der pH-Wert berechnet oder näherungsweise bestimmt?

Er wird berechnet, indem die vollständige Ladungsbilanz numerisch gelöst wird, ohne die üblichen Vereinfachungen. Dadurch ist er über die gesamte Kurve hinweg genau.