Transkript Titration einer schwachen Säure
Hallo! Jonas möchte ein Experiment mit Essigsäure machen. Als er dazu die Säureflasche aus dem Schrank holt, stellt er fest, dass die Konzentrationsangabe auf der Flasche nicht mehr richtig lesbar ist. Er fragt deshalb seinen Freund Leo, was er nun tun könne. Leo erinnert sich, dass es eine Methode gibt, um die Konzentration zu bestimmen - die Säure-Base-Titration. Allerdings hat er selbst nur die Konzentration von Salzsäure bestimmt. Wo die Unterschiede zwischen Salzsäure und Essigsäure liegen und worauf du bei der Titration achten solltest, werden wir uns nun einmal genauer anschauen. Als erstes schauen wir uns also den Unterschied zwischen Salzsäure und Essigsäure an. Salzsäure ist eine starke Säure und Essigsäure ist eine schwache Säure. Aber was unterscheidet starke Säuren von schwachen? Die Säurestärke hängt mit der Fähigkeit zusammen in Wasser zu dissoziieren. Während starke Säuren wie HCl in Wasser vollständig dissoziieren und das Gleichgewicht der Reaktion somit stark auf Seiten der Produkte liegt, dissoziieren schwache Säuren kaum, das Gleichgewicht liegt auf der Eduktseite. Was muss daher nun also bei der Titration beachtet werden?
Der Versuchsaufbau unterscheidet sich nicht.
Im Becherglas befindet sich die Lösung, welche analysiert werden soll. In unserem Fall ist das Essigsäure. In der Bürette befindet sich die Maßlösung. Als Maßlösung wird eine starke Lauge, wie Natronlauge verwendet, deren Konzentration bekannt ist. Diese kann nun langsam zugetropft werden.
Die nun ablaufende Reaktion ist eine Neutralisation. Natronlauge ist aufgrund ihrer starken Basizität in der Lage die Essigsäure vollständig zu deprotonieren. Bei der Reaktion entstehen Natriumacetat und Wasser.
Natriumacetat ist ein Salz, welches basisch reagiert. Mit Wasser entstehen so Essigsäure und Hydroxidionen. Das unterscheidet die Titration einer schwachen Säure von der Titration einer starken Säure. Während bei der Titration von Salzsäure mit Natronlauge die entstehende Natriumchlorid-Lösung neutral ist, liegt der pH-Wert der Natriumacetat-Lösung im basischen. Sehr gut erkennen lässt sich das auch in einem Volumen-pH-Wert-Diagramm. Dort trägst du auf der x-Achse die verbrauchte Menge an Maßlösung auf und auf der y-Achse den pH-Wert der Anaysenlösung, den du mit einem pH-Messgerät misst. Zu Beginn der Titration liegt der pH-Wert höher als bei einer starken Säure, da die schwache Säure nur zu einem Teil dissoziiert und damit die Konzentration an Oxoniumionen geringer ist. Der Äquivalzenzpunkt fällt außerdem nicht mehr wie bei der Titration der starken Säure mit dem Neutralpunkt zusammen. Der Äquivalenzpunkt liegt bei der Titration von schwachen Säuren im Basischen.
Wichtig ist die Lage des Äquivalenzpunktes auch für die Wahl des richtigen Indikators für die Titration. Indikatoren haben einen bestimmten Umschlagsbereich. Um die Titration mit dem Indikator optisch verfolgen zu können, ist es wichtig, dass der pH-Sprung der Kurve auch im Umschlagsbereich des Indikators liegt.
Während der pH-Sprung bei einer starken Säure sehr groß ist und somit sehr viele Indikatoren geeignet sind, ist die Auswahl bei einer schwachen Säure geringer. Ein geeigneter Indikator hat daher seinen Umschlagsbereich im basischen wie zum Beispiel Phenolphthalein. Kommen wir nun zu einem konktreten Rechenbeispiel
Am Äquivalenzpunkt ist die Stoffmenge an Hydroxidionen gleich der Stoffmenge an Oxoniumionen. Da wir sowohl eine einprotonige Säure, als auch eine Base mit einem Hydroxidion haben, kannst du daraus ableiten, dass auch die Stoffmengen von Säure und Base an diesem Punkt gleich sind. Die Stoffmenge lässt sich durch Multiplikation des Volumens mit der Konzentration berechnen.
Nehmen wir an, wir haben bis zum Äquivalenzpunkt 10 ml, also 0,01l der Maßlösung verbraucht und die Konzentration der Natronlauge beträgt 0,1 mol/l. Nun kannst du die Stoffmenge der verbrauchten Maßlösung berechnen. Die verbrauchte Stoffmenge beträgt also 0,001 mol.
Da wir ja eben festgestellt haben, dass am Äquivalenzpunkt die Stoffmengen von Säure und Lauge gleich sind, ist also auch die Stoffmenge der Essigsäure 0,001 mol. Nun setzt du nur noch das Volumen, welches du zum Titrieren der Analysenlösung benötigt hast, in die Gleichung ein und kannst so die Konzentration berechnen. Nehmen wir mal an, du hast 20 ml deiner Essigsäure titriert, dann beträgt die Konzentration 0,05 mol/l. Du kennst nun also die Konzentration deiner Essigsäure und kannst mit ihr Versuche anstellen.
Du hast heute gelernt, dass sich schwache Säuren und starke Säuren durch die Fähigkeit zu dissoziieren voneinander unterscheiden. Außerdem hast du gelernt, dass bei einer Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base das entstehende Salz basisch ist und somit Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt nicht mehr gleich sind. Besonders wichtig ist daher die Wahl eines passenden Indikators. Auch bei einer schwachen Säure eignet sich die Titration um die Konzentration experimentell zu bestimmen. Tschüß und bis bald!
Videobeschreibung
In diesem Video wird das maßanalytische Verfahren der Titration vorgestellt. In einem Beispiel wird eine schwache Säure mit einer starken Base titriert. Es wird gezeigt, wie die Ergebnisse grafisch aufgetragen werden können und wie im Anschluss die Konzentration berechnet wird.
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