Säure-Base-Titration (Grundlagen)

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Video geht es um die Säure-Base-Titration. Das Video gehört zur Reihe Säuren und Basen. Als Vorkenntnisse solltet ihr solides Wissen über Säuren und Basen mitbringen. Ihr müsst wissen, was Dissoziation, Neutralisation und ph-Wert sind. In diesem Video möchte ich euch grundlegende Vorstellungen über die Säure-Base-Titration vermitteln.

Der Film ist in fünf Abschnitte unterteilt: 1. Neutralisation und Titration 2. Titrationskurve 3. Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt 4. Indikatoren und 5. Gehaltsbestimmungen

1. Neutralisation und Titration Wir haben gelernt, dass bei der Neutralisation, eine Säure mit einer Base zu einem Salz und Wasser umgesetzt werden. Ein Beispiel dafür: Salzsäure HCl reagiert mit Natronlauge NaOH zu einem Salz NaCl und Wasser H2O. Man kann die Reaktion aber auch so formulieren: Base + Säure -> Salz + Wasser. Im Beispiel bedeutet das: Natriumhydroxid NaOH reagiert mit Salzsäure HCl zum Salz Kochsalz NaCl plus Wasser H2O. Worin besteht der Unterschied zwischen der ersten Reaktion und der Zweiten? Im Erstfall kann ich so argumentieren, dass ich eine Säure zu einer Baselösung hinzugebe. Im zweiten Fall ist es umgekehrt. Hier wird eine Base zu einer Säurelösung gegeben. Das bedeutet oben, ich gebe Salzsäure zu Natronlauge und in der zweiten Reaktion unten, Natronlauge zu Salzsäure. Warum muss man zwischen diesen beiden Fällen unterscheiden? Wir haben es hier mit zwei unterschiedlichen Möglichkeiten der Titration zu tun, die wir heute besprechen werden. Bei der Titration handelt es sich um ein quantitatives Analyseverfahren. Man nennt die Titration auch Maßanalyse oder dem Lateinischen entlehnt Volumetrie. Was ist das nun, diese Titration? Ich möchte das mithilfe dieser zwei einfachen Versuchsanordnungen erklären. Wir haben auf beiden Seiten jeweils eine Bürette. Das ist ein graduiertes Rohr mit Auslaufvorrichtung. Durch die Betätigung des Hahnes unten kann die Flüssigkeit, die sich in der Bürette befindet, in das Becherglas einlaufen. Zum Durchmischen der Lösung ist im Becherglas ein Magnetrührer. In der Bürette links ist Salzsäure. Diese kann durch Öffnen des Hahnes, die Natronlauge im Becherglas neutralisieren. Bei der Versuchsanordnung rechts ist es umgekehrt. Hier ist Natronlauge in der Bürette und neutralisiert die Salzsäure im Becherglas. Die allmähliche Zugabe einer Säure zu einer Base bezeichnet man als Azidimetrie. Die allmähliche Zugabe einer Base zu einer Säure nennt man Alkalimetrie. Der Oberbegriff für Azidimetrie und Alkalimetrie ist Titration.

2. Titrationskurve Wir wollen in diesem Abschnitt die Titrationskurve für die Alkalimetrie untersuchen. Dabei betrachten wir zwei Möglichkeiten. In beiden Fällen wird mit Natriumhydroxid titriert. Beim linken Versuch wird Salzsäure neutralisiert. Salzsäure ist bekanntlich eine starke Säure. Rechts wird Essigsäure neutralisiert. Bei Essigsäure handelt es sich um eine schwache Säure. Schauen wir uns nun die beiden Titrationskurven an. Der ph-Wert der Lösung wird gegen die Menge der hinzugegebenen Natronlauge aufgetragen. Wir wollen nun den Verlauf der Titration für die Versuchsanordnung links verfolgen. Nun schauen wir uns die Titrationskurve für den Versuch rechts an. Die Titrationen sind beendet und wir haben die entsprechenden Titrationskurven erhalten. Was auffällt ist der Unterschied beim Übergang vom saueren zum basischen Bereich. Bei der Titration von Salzsäure ist dieser Übergang scharf. Wird mit Natronlauge Essigsäure titriert, so ist dieser Übergang eher fließend. Die Titration von starken und schwachen Säuren gibt unterschiedliche Titrationskurven.

3. Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt Die Äquivalenzpunkte für beide Titrationen werden mit violetter Farbe eingetragen. Äquivalenzpunkt bedeutet, dass die Konzentrationen von Säure und Base gleich sind. Schauen wir uns nun diese Punkte an, grün markiert. Sie liegen da, wo die Titrationskurve einem ph-Wert von 7 entspricht. Diese Punkte bezeichnet man jeweils als Neutralpunkt. Bei der Titration der starken Säure Salzsäure mit der starken Säure Natronlauge sind Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt gleich. Bei der Titration der Essigsäure sind Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt verschieden.

4. Indikatoren Indikatoren müssen die Eigenschaft besitzen, dass sie ein auffälliges Verhalten im Umschlagbereich zeigen. Nehmen wir den Fall, wo Natronlauge mit Salzsäure titriert wird. Hier ist Methylorange ein populärer Indikator. In Natronlauge ist Methylorange gelb. Beim Erreichen des Äquivalenzpunktes schlägt der Indikator nach Rot um. Schauen wir uns den umgekehrten Fall an. Mit Natronlauge wird eine Salzsäurelösung titriert. Ein häufig verwendeter Indikator ist hierfür Phenolphthalein. Im Saueren des schwach basischen Bereichs ist Phenolphthalein weiß. Sobald ein leichter Überschuss der Base vorliegt, wird Phenolphthalein rosa. Vorsicht, bitte zu beachten! Bei der Wahl des Indikators ist der Äquivalenzpunkt entscheidend, nicht der Neutralpunkt. Das gilt es dann zu berücksichtigen, wenn man es mit schwachen Säuren oder Basen zu tun hat.

5. Gehaltsbestimmung Die Titration ist ein quantitatives Verfahren. Das heißt, man möchte mit ihrer Hilfe Mengen bestimmen. Hier nun zwei Anwendungsbeispiele: Mit Salzsäure wird eine Natronlaugelösung titriert. Man möchte nun gerne wissen, wie viel reines Natriumhydroxid in der Lösung enthalten sind. Die Salzsäurelösung soll eine Konzentration von 0,05 mol/l besitzen. Bei der Titration werden 15 ml Säure verbraucht. Die Stoffmenge n ist das Produkt aus Konzentration und Volumen. Wir multiplizieren beide Werte aus der Aufgabe. Wir erhalten für die Stoffmenge: n = 0,00075 mol. Der Gehalt ist nun die Masse reiner Natronlauge. Man erhält die Masse als Produkt aus der Stoffmenge und der molaren Masse. Wir multiplizieren die erhaltene Stoffmenge mit 40 g/mol. Wir erhalten: m = 0,03 g. Und nun ein Beispiel für die Titration von Salzsäure mit Natronlauge. Die Konzentration der Lauge beträgt 0,02 mol/l; 50 ml Lauge wird verbraucht. Wir errechnen zuerst die Stoffmenge: n = 0,02 mol/l × 0,05 l ; das ergibt 0,001 mol. Der Gehalt ergibt sich wieder als Produkt der Stoffmenge und molarer Masse. Man erhält: m = 0,0365 g.

Ich danke für eure Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen.