Säure-Base-Titration: Unterschied zwischen den Versionen

Aus BS-Wiki: Wissen teilen
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Übungsaufgaben)
 
(89 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
−
Schaut bitte zwischenzeitlich mal unter [[Artikel überarbeiten]] nach.
+
{{navi|Säure-Base-Reaktionen|pH-Skala}}
−
--[[Benutzer:Dg|Dg]] 21:51, 13. Dez 2005 (CET)
+
== 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]]
−
<br>''Fertigstellung bis zum 12. Dezember 2005''
+
* [[Leitfähigkeitstitration]] (konduktometrische Titration)
−
[[Bild:Baustelle.gif]]
+
* [[Redoxtitration]]
−
----
+
== Zweck ==
−
 
+
[[Bild:Laugenbrezel.jpg|right|200px]]
−
'''== Säure-Base-Titration =='''
+
Das Ziel einer '''Säure-Base-Titration''' ist die Bestimmung der unbekannten [[Konzentration]] einer Lösung ([[Säure]] oder [[Base]]), z.&nbsp;B. bei der Kontrolle von Grenzwerten:
−
 
+
* Wie hoch ist die Konzentration von [[Salzsäure]] im Magensaft?
−
== Ziel ==
+
* Wie hoch ist die Konzentration von [[Phosphorsäure]] in Coca [[Cola]]?
−
Das Ziel einer Säure-Base-Titration ist die Ermittlung der Konzentration einer Lösung (Säure oder Base) mittels Neutralisation mit der jeweiligen "Gegenlösung".
+
* Wie hoch ist die Konzentration von [[Natronlauge]], die zur Herstellung von Laugenbrezeln verwendet wird?
−
Also: Säuren mit Basen und Basen mit Säuren neutralisieren.
+
* Welchen [[Säuregrad]] hat ein [[Milch]]produkt?
−
 
 
−
 
 
  
 
== Durchführung ==
 
== Durchführung ==
−
Bei einer Säure-Base-Titration wird einer Probelösung (P) von unbekannter Konzentration (c) mittels einer Bürette eine Maßlösung (M) von bekannter c bis zur Neutralisation zugefügt.
+
[[Bild:Titrieren.png|right]]
−
Die Probelösung enthält gleichzeitig ein paar Tropfen eines bestimmten Indikators, der bei einem pH-Wert von 7 umschlägt.
+
Bei einer Säure-Base-Titration wird eine '''kontrollierte [[Neutralisation]]''' durchgeführt:
−
Das Volumen (V) der verbrauchten Maßlösung lässt sich an der Bürette ablesen.
+
# 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]].
−
Die Konzentration der Probelösung wird mit folgender Formel errechnet:
+
# Der Probelösung kann ein geeigneter [[Indikatoren|Indikator]] hinzugegeben werden, um das Erreichen des Neutralpunktes durch einen charakteristischen Farbumschlag anzuzeigen.<br>Alternativ (z. B. bei Coca Cola) kann mittels [[pH-Meter]] auch der [[pH-Wert]] verfolgt werden.
−
 
+
# Während des Titrierens muss die Säure-Base-Mischung durchgerührt werden, im Idealfall mittels [[Magnetrührer]] und Rührmagnet ("Rührfisch", "Tic Tac").
−
 
+
# Die Zugabe der '''Maßlösung''' M bekannter Konzentration ''c''(M) erfolgt schrittweise mittels einer [[Bürette]], bis die Probelösung neutralisiert ist.
−
 
+
# Das [[Volumen]] der verbrauchten Maßlösung ''V''(M) wird an der [[Bürette]] abgelesen.
−
 
+
# Die gesuchte Konzentration der Probelösung ''c''(P) kann nun über die '''Neutralisationsformel''' errechnet werden:<br />{{Bruch|ist==|Rand=2.2|
−
... Bild
+
ZL=|BL=''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(P)|NL=|
−
 
+
ZR=''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(M){{*}}''V''(M)|BR=<b>&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''V''(P)}}
−
[[Bild:Titration01.jpg]]
 
−
 
 
  
 
== Beispiel ==
 
== Beispiel ==
  
−
Die Konzentrtion (c) einer Salzsäure (HCl) ist unbekannt. Wir wollen sie durch Neutralisation mit Natronlauge (NaOH) herausfinden.
+
Die Konzentration einer [[Salzsäure]] ''[[Stoffmengenkonzentration|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 [[Indikatoren|Indikators]] plötzlich über Grün auf Blau um.
−
 
 
−
'''Gegeben'''
 
−
Volumen (V) der Salzsäure = 100 ml
 
−
Konzentration(c) der Maßlösung NaOH = 0,1 mol/l
 
−
 
 
−
'''Gesucht''': c der Salzsäure
 
−
 
 
−
 
 
−
'''Vorgehensweise''': Wir fügen der HCl einige Tropfen des ausgewählten Indikators (Bromthymolblau) hinzu. Mit einher Bürette fügen wir der Probelösung tröpfchenweise NaOH zu und beobachten die leichte Farbänderung des Indikators, woran wir den pH-Wert erkennen können.
 
−
Bei 9,99 ml zugefügter Natronlauge beträgt der pH-Wert noch vier, doch bei 10,00 ml schlägt er auf sieben um, wobei sich Bromthymolblau grün färbt.
 
−
Nun, nachdem die Neutralisation vollbracht ist, können wir das V der Maßlösung an der Bürette ablesen.
 
−
 
 
−
[[Bild:Wey.gif]]
 
  
−
'''Summenformel''': HCl + NaOH
+
'''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]]) '''&middot;''' ''V''([[NaOH]]) : ''V''([[HCl]])
 +
* Einsetzen: ''c''([[HCl]]) = 0,1 mol/L '''&middot;''' 10 mL : 100 mL
 +
* Ausrechnen: ''c''([[HCl]]) = 0,01 mol/L
 +
* Antwort: Die gesuchte Konzentration der [[Salzsäure]] betragt 0,01 mol/L.
 +
[[Bild:Titrationskurve stark.gif|right]]
 +
== Titrationskurve ==
 +
Um den plötzlichen Wechsel des [[pH-Wert]]s 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 [[Säurestärke|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, [[pH-Wert einer Salzlösung|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.
  
 +
== Übungsaufgaben ==
 +
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]]
  
 +
== Experimente ==
 +
* [[Media:Titration.pdf|Arbeitsblatt zum Thema {{PAGENAME}}]]
 +
{{Ex-ec|259|1|Leitfähigkeitstitration (konduktometrische Titration)}}
 +
{{Ex-ch|122|1-6|Praktikum Säure/Base-Titrationen}}
 +
{{Ex-ec|222|1-4|Säuren und Basen in Produkten des Alltags}}
 +
{{Ex-ec|217|1|Titration von Salzäure mit Natronlauge}}, Titrationskurve
 +
{{Ex-ec|217|2|Titration von Essigsäure mit Natronlauge}}, Titrationskurve
 +
{{Ex-ec|232|1|Titration einer Oxalsäurelösung}}
 +
{{Ex-ch09|{{fb|158}}|2|Titration|Titrationskurven}}
 +
{{Ex-ch09|{{fb|158}}|3|Titration|[[Leitfähigkeitstitration]]}}
  
−
                   
+
{{cb|163|120|216}}
−
       
+
{{www}}
 +
* CSM Deutschland GmbH (Hrsg.): [http://www.meistermarken-ulmerspatz.de/downloads/bbz/Herstellung_Laugengebaeck.pdf Herstellung von Laugengebäcken]
 +
* [https://www.youtube.com/watch?v=VjJxwGthoKI Herstellung von Laugengebäck]
 +
* [https://www.youtube.com/watch?v=YSAqTdc-Y2g Musik zum Thema: Baby Got Laugengebäck]
  
−
Chemie heute - Sekundarbereich II,hinzu Schroedel Verlag, ISBN 3-507-10630-2, S. xxx.
+
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Methoden]][[Kategorie:Experiment]]
−
--[[Benutzer:Erdbärchen|Erdbärchen]] 12:33, 19. Dez 2005 (CET)
 
−
[[Kategorie:Chemie]]
 

Aktuelle Version vom 3. Mai 2016, 10:05 Uhr

Säure-Base-Titration
vernetzte Artikel
Säure-Base-Reaktionen pH-Skala

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:

Zweck

Laugenbrezel.jpg

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

Durchführung

Titrieren.png

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:
   c(M) · V(M)  
  c(P)  =  ────────  
   V(P)  

Beispiel

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:

Gesucht:

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.
Titrationskurve stark.gif

Titrationskurve

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.

Übungsaufgaben

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.

Experimente

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

Weblinks

Abgerufen von „http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Säure-Base-Titration&oldid=73471“