Über dieses Experiment
Titrieren Sie Phosphorsäure mit Natriumhydroxid in kontrollierten Tropfen. Verfolgen Sie die drei stöchiometrischen Äquivalenzvolumina und messen Sie dabei den pH-Wert sowie alle vier Protonierungsanteile der Phosphatspezies.
Lernziele
- Berechnen Sie die Basenäquivalente anhand der Säure- und Titriermittelmengen.
- Setzen Sie die Titrationsbereiche mit den Verteilungen der Phosphatspezies in Beziehung.
- Unterscheiden Sie einen Äquivalenzpunkt von einem scharf sichtbaren Endpunkt.
Anleitung
- 1Geben Sie einen Tropfen von 0,05 ml hinzu und prüfen Sie die anfängliche Reaktion.
- 2Geben Sie NaOH bis in die Nähe der ersten und zweiten Äquivalenzvolumina zu und zeichnen Sie pH-Wert und Stoffmengenanteile auf.
- 3Vergleichen Sie die Halbäquivalenzbereiche mit den entsprechenden pKa-Werten und berücksichtigen Sie dabei überlappende Gleichgewichte und Wasser.
- 4Untersuchen Sie die dritte Äquivalenz und erklären Sie, warum ihr Endpunkt in wässriger Lösung nur schwer eindeutig zu bestimmen ist.
Das Modell
Annahmen
- Die pKa-Werte betragen 2,15, 7,20 und 12,35; Kw ist bei 25 °C gleich zehn hoch minus vierzehn. Konzentrationen werden anstelle von Aktivitäten verwendet.
- Das gesamte Volumen des zugegebenen Titriermittels trägt zur Verdünnung bei. Das System ist gegenüber Kohlendioxid geschlossen; es werden weder Phosphatfällungen noch andere Nebenreaktionen berücksichtigt.
- Der Behälter ist eine schematische Darstellung der Zugabe und keine kalibrierte 50-ml-Bürette. Die Zugabeuhr steuert das zugegebene Volumen und berechnet nicht die Neutralisationsgeschwindigkeit.
- Die Farbe des virtuellen Indikators dient der Veranschaulichung; das numerische Messgerät zeigt den pH-Wert an. Es wird nicht davon ausgegangen, dass die dritte Äquivalenz in wässriger Lösung einen scharfen praktischen Endpunkt ergibt.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum ändert sich die vorherrschende Phosphatspezies im Verlauf der aufeinanderfolgenden Äquivalenzbereiche?
- Q2Warum kann es ein drittes stöchiometrisches Äquivalenzvolumen geben, ohne dass ein Indikatorendpunkt eindeutig erkennbar ist?
Häufig gestellte Fragen
Wird jedes Molekül bei jedem Äquivalent sofort in den nächsten Protonierungszustand überführt?
Nein. An jedem Punkt liegt eine Gleichgewichtsverteilung vor. Auch am Äquivalenzvolumen können mehrere Protonierungszustände nebeneinander bestehen.
Sind die Äquivalenzvolumina fest, wenn sich die Säure- oder Basenkonzentrationen ändern?
Nein. Sie skalieren mit der Säuremenge geteilt durch die Basenkonzentration. Die Kurve wird mit den entsprechenden tatsächlichen Zugabevolumina neu dargestellt.