Säure-Base-Titration - Einführung
Allgemeines:
In der Chemie, Pharmazie, Medizin kommt die
Titration als quantitative Analysemethode sehr häufig vor, sowohl
an Schulen /Hochschulen, aber auch in Laboren der Industrie.Im Rahmen
dieser Messmethode wird die Menge (Masse oder Konzentration) einer in
einem Lösungsmittel gelösten Substanz bestimmt. Das
Grundprinzip der Titration liegt darin, zu einer Lösung mit
unbekannter Konzentration (Analyselösung oder auch Titrand bezeichnet) eine Lösung mit
bekannter Konzentration (Maßlösung oder auch Titrator bzw.Titrant bezeichnet) zu geben. Wenn beide
Lösungen bzw. die in der Lösung gelösten Substanzen
vollständig miteinander reagieren (dies ist eine Voraussetzung,
dass eine Titration durchgeführt werden kann), kann aus dem Volumen
der Maßlösung die Konzentration der Ausgangslösung
berechnet werden
Nachfolgend sind die vier wichtigsten Titrationstypen aufgelistet.
1. Säure-Base-Titration
2. Redoxtitration
3. Fällungstitration
4. Komplexometrische Titration
In diesem Kapitel soll nur die Säure-Base-Titration
näher untersucht werden. Bei einer Säure-Base-Titration
wird eine Säure gegen eine
Base titriert oder umgekehrt.
Säure-Base-Titration:
Wie bereits eingangs erwähnt, lässt man bei der
Säure-Base-Titration eine Säure und eine Base (oder auch
umgekehrt) bis zur vollständigen Neutralisation
(Äquivalenzpunkt) reagieren. Aus dem Verbrauch an sog.
Maßlösung kann man die Konzentrationen der
Analysenlösung ermitteln.
Während einer Säure-Base-Reaktion (bzw. Titration) reagieren
die Hydronium-Ionen (H+) der Säure mit den Hydroxid-Ionen
(OH-) der Base zu Wassermolekülen. Daher wird die
Säure-Base-Titration auch manchmal als Neutralisationstitration
bezeichnet (diese Bezeichnung ist aber unzureichend, da viele
Titrationen Neutralisationstitrationen sind). Durch Änderung der
Konzentration der Hydronium-Ionen in der Analysenlösung
ändert sich auch entsprechend der pH-Wert der Lösung und
lässt sich messen.
Die Säure-Base-Titration kann (aufgrund) ihrer
Durchführung noch genauer klassifiziert werden. So kann man eine
Base mit einer Säure titrieren oder eine Säure mit einer Base
titrieren:
- Bestimmt man die Konzentration einer Säure
mit einer Base nennt man dieses Verfahren Alkalimetrie. Bei dieser Art
von Titration liegt der Anfangs-pH-Wert im alkalischen Bereich (pH >
7) und geht im Laufe der Zugabe der Säure in Richtung des sauren
Bereiches (pH < 7).
- Bestimmt man die Konzentration einer Base mit einer Säure nennt man dieses Verfahren Acidimetrie.
Auswertung bei Säure-Base-Titrationen:
Die Auswertung der Säure-Base-Titration erfolgt mittels den sog.
Titrationskurven. Während der Titration wird der pH-Wert gemessen
(mittels pH-Meter oder einem (Universal)indikator) in Abhängigkeit
des Volumens an zugegebener Maßlösung. Trägt man nun die
ermittelten pH-Werte gegen das Volumen an zugesetzter
Maßlösung auf, erhält man die Titrationskurve (auf der
x-Achse wird das Volumen der zugegebenen Maßlösung aufgetragen
und auf der y-Achse wird der entsprechende pH-Wert aufgetragen)

Das Ziel einer Säure-Base-Titration ist immer, die unbekannte
Konzentration einer Säure bzw. einer Base zu bestimmen. Dies kann
mit Hilfe einer Titrationskurve leicht über den
Äquivalenzpunkt ermittelt werden. Der Äquivalenzpunkt, ist
der Punkt, an dem die Menge der zugegebenen Maßlösung der
Menge der Analysenlösung entspricht. Der Äquivalenzpunkt
ist in der graphischen Auftragung der Titrationskurve leicht zu
erkennen, es ist der Wendepunkt der Kurve.
Achtung:
Es gibt nicht "die eine Titrationskurve". Der Verlauf der
Titrationskurve ist abhängig, ob man eine starke
Säure oder eine schwache Säure untersuchen will.
Darüber hinaus verläuft die Titrationskurve bei
einprotonigen Säuren anders, als bei zwei- oder mehrprotonigen
Säuren.
- Titration einer starken Säure mit einer starken Base:
Bei der dieser Titration beginnt der Graph einem sehr
niedrigen pH-Wert (pH-Wert der reinen Säure). Der Graph (pH-Wert)
steigt bei Zugabe der Base nun erst sehr langsam an, bis es zum sog.
pH-Sprung (= Äquivalenzpunkt) kommt. Der
Äquivalenzpunkt ist immer durch einen großen pH-Sprung
um mehrere pH-Einheiten gekennzeichnet. Anschließend steigt der
pH-Wert der Lösung bei weiterer Zugabe der Base langsam an. Bei
der Titration einer starken Säure mit einer starken Base liegt der
Äquivalenzpunkt genau bei pH 7.
- Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base:
Im Vergleich zur Titration einer starken Säure liegt der
Anfangspunkt der Titrationskurve bei einem höheren pH-Wert
(schwache Säure). Daher ist in der Titrationskurve auch der
pH-Sprung deutlich kleiner als im Vergleich zur starken Säure.
Wichtig: der Äquivalenzpunkt ist bei dieser Art von Titraion nicht
mehr bei pH = 7.
Auswertung:
Anhand des Aquivalenzpunktes aus der Titrationskurve ist das Volumen
(V) an zugegebener Maßlösung bekannt,. Da die Konzentration
der Maßlösung und das Volumen an Anlysenlösung bekannt
sind, kann die Konzentration der Analysenlösung bestimmt werden.
Beispiel:
Es werden V = 10 ml einer Salzsäure-Lösung (unbekannter
Konzentration) mit einer Natriumhydroxid-Lösung, mit bekannter
Konzentration (c (NaOH) = 1 mol/l) titriert. Anhand der Titrationskurve
wird ersichtlich, dass der Äquivalenzpunkt bei pH = 7 liegt und
das Volumen an zugegebener Natriumhydroxid-Lösung (bis zum
Äquivalenzpunkt) 10 ml beträgt. Nun soll die Konzentration der
Salzsäure-Lösung bestimmt werden.
- Reaktionsgleichung: HCl + NaOH => H2O + NaCl
- Stoffmengenverhältnis: n(HCl) : n(NaOH) = 1 : 1 (aus Gleichung ablesbar)
- Formeln einsetzen: n(HCl) = c(HCl) · V(HCl) = n(NaOH) = c(NaOH) · V(NaOH)
- Werte einsetzen: c(HCl) · 10 ml = 1 mol/l · 10 ml
- Nach c(HCl) auflösen: c(HCl) = 1 mol/l
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