Säure-Base-Titration

Zweck

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?

Durchführung

Bei einer Säure-Base-Titration wird eine kontrollierte Neutralisation durchgeführt: Eine Probelösung von unbekannter, also zu bestimmender Konzentration c(P) wird mit einem bestimmten Volumen V(P) bereitgestellt, z. B. 100 mL in einem Erlenmeyerkolben. Die Zugabe der Maßlösung bekannter Konzentration c(M) erfolgt schrittweise mittels einer Bürette, bis die Probelösung neutralisiert ist. 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. Während des Titrierens muss die Säure-Base-Mischung gut durchgerührt werden, im Idealfall mittels Magnetrührer und Rührmagnet ("Rührfisch", "Tic Tac"). Das Volumen der verbrauchten Maßlösung V(M) wird an der Bürette abgelesen. Die gesuchte Konzentration der Probelösung c(P) wird über die Neutralisationsformel errechnet: c(P) = c(M) · V(M) : 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:

• 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.

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.

Bei mehrprotonigen Säuren gibt es mehrere Äquivalenzpunkte.

Quellen

Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, ISBN 3-507-10630-2, S. xxx.

Erdbärchen