Säure-Base-Titration

Das Ziel einer Titration ist die Bestimmung der unbekannten Konzentration einer Lösung, z. B. bei der Kontrolle von Grenzwerten in Lebensmitteln wie Trinkwasser. In der Schule wird meist das Beispiel der Säure-Base-Titration (s. u.) vertieft. Weitere wichtige Titrationsmethoden sind:

• Komplexometrische Titration
• Leitfähigkeitstitration (konduktometrische Titration)
• Redoxtitration

Das Ziel einer Säure-Base-Titration ist die Bestimmung der unbekannten Konzentration einer Lösung (Säure oder Base), z. B. bei der Kontrolle von Grenzwerten:

• Wie hoch ist die Konzentration von Salzsäure im Magensaft?
• Wie hoch ist die Konzentration von Phosphorsäure in Coca Cola?
• Wie hoch ist die Konzentration von Natronlauge, die zur Herstellung von Laugenbrezeln verwendet wird?
• Welchen Säuregrad hat ein Milchprodukt?

Bei einer Säure-Base-Titration wird eine kontrollierte Neutralisation durchgeführt:

1. Eine Probelösung P von unbekannter, also zu bestimmender Konzentration c(P) wird mit einem bestimmten Volumen V(P) bereitgestellt, z. B. 100 mL in einem Erlenmeyerkolben.
2. Der Probelösung kann ein geeigneter Indikator hinzugegeben werden, um das Erreichen des Neutralpunktes durch einen charakteristischen Farbumschlag anzuzeigen.
   Alternativ (z. B. bei Coca Cola) kann mittels pH-Meter auch der pH-Wert verfolgt werden.
3. Während des Titrierens muss die Säure-Base-Mischung durchgerührt werden, im Idealfall mittels Magnetrührer und Rührmagnet ("Rührfisch", "Tic Tac").
4. Die Zugabe der Maßlösung M bekannter Konzentration c(M) erfolgt schrittweise mittels einer Bürette, bis die Probelösung neutralisiert ist.
5. Das Volumen der verbrauchten Maßlösung V(M) wird an der Bürette abgelesen.
6. Die gesuchte Konzentration der Probelösung c(P) kann nun über die Neutralisationsformel errechnet werden:
   

Die Konzentration einer Salzsäure c(HCl) ist unbekannt und wird durch Neutralisation mit Natronlauge anhand des Farbumschlages von Bromthymolblau bestimmt. Bei 10 mL zugefügter Natronlauge schlägt die gelbe Farbe des Indikators plötzlich über Grün auf Blau um.

Gegeben:

• Volumen der Salzsäure: V(P) = V(HCl) = 100 mL
• Konzentration der Maßlösung: c(M) = c(NaOH) = 0,1 mol/L
• Verbrauch an Natronlauge: V(M) = V(NaOH) = 10 mL

Gesucht:

• Konzentration der Salzsäure: c(P) = c(HCl) = ?

Lösung:

• Formel: c(HCl) = c(NaOH) · V(NaOH) : V(HCl)
• Einsetzen: c(HCl) = 0,1 mol/L · 10 mL : 100 mL
• Ausrechnen: c(HCl) = 0,01 mol/L
• Antwort: Die gesuchte Konzentration der Salzsäure betragt 0,01 mol/L.

Um den plötzlichen Wechsel des pH-Werts zu veranschaulichen, kann man eine Titrationskurve anlegen. Der Wendepunkt der Kurve wird als Äquivalenzpunkt bezeichnet. Hier entspricht die Stoffmenge der Maßlösung der Stoffmenge der Probelösung, sie ist neutralisiert. Allerdings fällt nur bei der Titration einer starken Säure mit einer starken Base der Äquivalenzpunkt mit dem Neutralpunkt (pH = 7) zusammen, siehe Bild.

• Bei der Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base liegt der Äquivalenzpunkt oberhalb pH 7, die Lösung ist noch alkalisch. Beispiel: Bei der Titration von Essigsäure mit Natronlauge erhält man am Äquivalenzpunkt eine Lösung von Natriumacetat, das Acetation ist eine schwache Base.
• Bei der Titration einer schwachen Base mit einer starken Säure erhält man eine saure Lösung, der Äquivalenzpunkt liegt unterhalb pH 7.
• Bei mehrprotonigen Säuren wie Phosphorsäure gibt es mehrere Äquivalenzpunkte.

In den Richtlinien für die Verwendung von Natronlauge beim Backen findet sich folgende Angabe:

„Für Brezellauge und Laugengebäck ist eine Lösung von Natriumhydroxid mit der Dosierung von 40g NaOH in 1 Liter Wasser zugelassen.“

Im Rahmen der Kontrolle einer Bäckerei wurde die für die Herstellung von Laugenbrezeln verwendete Natronlauge im Labor untersucht: Bei der Titration der Lauge (V = 100 mL) unbekannter Konzentration wurden bis zum Neutralisationspunkt 330 mL 0,1-molare Salzsäure benötigt. Berechne für die überprüfte Brezellauge:

a) Konzentration in mol/L sowie in Gramm pro Liter

b) pH-Wert

c) Bewerte die Dosierung.

d) Erläutere, warum für diese Titration Thymolblau als Indikator besser geeignet ist als Bromthymolblau.

• Brezellauge: Lösungen

• Arbeitsblatt zum Thema Säure-Base-Titration
• Leitfähigkeitstitration (konduktometrische Titration), in: Elemente Chemie 2, Seite 259, Versuch 1
• Praktikum Säure/Base-Titrationen, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 122, Versuch 1-6
• Säuren und Basen in Produkten des Alltags, in: Elemente Chemie 2, Seite 222, Versuch 1-4
• Titration von Salzäure mit Natronlauge, in: Elemente Chemie 2, Seite 217, Versuch 1, Titrationskurve
• Titration von Essigsäure mit Natronlauge, in: Elemente Chemie 2, Seite 217, Versuch 2, Titrationskurve
• Titration einer Oxalsäurelösung, in: Elemente Chemie 2, Seite 232, Versuch 1
• Titration: Titrationskurven, in: Chemie heute SII, Seite 158, Versuch 2
• Titration: Leitfähigkeitstitration, in: Chemie heute SII, Seite 158, Versuch 3

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen zum Thema Säure-Base-Titration:
Chemie FOS-T     auf Seite 163	Chemie heute     auf Seite 120	Elemente Chemie     auf Seite 216

• Säure-Base-Titration als Google-Suchbegriff
• Säure-Base-Titration in der Wikipedia
• Säure-Base-Titration hier in bs-wiki.de mit Google
• Säure-Base-Titration als Youtube-Video
• CSM Deutschland GmbH (Hrsg.): Herstellung von Laugengebäcken
• Herstellung von Laugengebäck
• Musik zum Thema: Baby Got Laugengebäck