EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Alkalibatterie – Knopfzellen – Blei-Akkumulator Titration – Maßanalyse 74 74 Die Titration ist eine praktische Methode zur Konzentrationsbestimmung durch Volumsmessung ( Volumetrie ). Diese Methode ist rasch und genau und wird daher nach wie vor im Labor häufig durchgeführt. Ablauf einer Titration (Abb 74–1) 1 Mit einer Pipette wird ein bestimmtes Volumen (in der Praxis häufig 10 mL) einer Lösung mit unbekannter Konzentration („Probe“) in einen Titrierkolben, ein meist bauchiges Gefäß mit großer Öffnung, gegeben. 2 Diese Probe kann jetzt eventuell mit Deionat versetzt werden (dies verändert Konzentration und Volumen der Probe, beeinflusst aber die Stoffmenge des gesuchten Stoffes nicht). In den meisten Fällen fügt man noch einige Tropfen eines Indikators zu, der durch eine Farbänderung („Umschlag des Indikators“) im Schritt 4 das Ende der Titration anzeigt. 3 Dann verwendet man ein weiteres Volumsmessgerät – eine Bürette. Büretten gibt es in unterschiedlichen Größen. Im Prinzip ist eine Bürette ein skaliertes Glasrohr mit einem Hahn am unteren Ende. Durch Öffnen und Schließen des Hahns wird die Titerlösung zur Probe zugetropft. Der Titer ist ein Stoff mit be- kannter Konzentration, der mit der Probe eine rasche und eindeutige Reaktion eingeht. Eine voll gefüllte Bürette zeigt bei der Skala Null an – man hat ja noch keine Lösung zugetropft. Man muss eine Bürette nicht immer voll füllen. Man notiert den Anfangswert (beachte: Skala geht von oben nach unten) und fügt nun tropfenweise Titer zu. Der Titrierkolben sollte ständig geschwenkt werden um die Lösungen zu durchmischen. Man kann auch mit einem Magnetrührer, wie in der Abbildung gezeigt, arbeiten. 4 Die Titration ist beendet, wenn der Indikator umschlägt. Dies sollte im Prinzip durch einen Tropfen Titerlösung passieren. Anhand des Titerverbrauchs und dem Volumen der eingesetzten Probe kann die Konzentration berechnet wer- den. Erkennung des Endpunkts Voraussetzung für diese Methode ist eine eindeutige und rasch ablaufende Reak- tion. Für die Endpunktserkennung muss ein geeigneter Indikator zur Verfügung stehen, oder sie erfolgt durch eine sich ändernde Eigenfarbe einer der beteiligten Lösungen. Auch Messgeräte zB für Leitfähigkeit oder pH-Wert können dafür ein- gesetzt werden. Berechnung für ein Molverhältnis 1:1 c Probe . V Probe = c Titer . V Titer c Probe ist die gesuchte Größe V Probe wurde mit der Pipette gemessen c Titer muss bekannt sein V Titer ist das Versuchsergebnis Beispiel Bestimmung der Konzentration einer Salzsäure 10 mL Salzsäure werden mit 3 - 4 Tropfen Methylrot (Indikator) versetzt. Die Lö- sung ist rot. Jetzt fügt man unter Schwenken des Titrierkolbens Natronlauge mit c = 2,5 mol/L zu. Nach Zugabe von 5,7 mL NaOH ändert sich die Farbe der Lösung auf gelb. Der Indikator hat „umgeschlagen“, die Titration ist zu Ende. HCl + NaOH → NaCl + H 2 O Aus der Reaktionsgleichung erkennt man, dass n Säure = n NaOH , daher gilt: c Säure . V Säure = c NaOH . V NaOH c Säure . 10 mL = 2,5 mol/L . 5,7 mL ⇒ damit ist c Säure = 1,43 mol/L Exkurs 10 mL Salpetersäure werden mit Kalilauge ( c = 0,2 mol/L) titriert. Der Verbrauch an KOH beträgt 13,4 mL. Berechne die Konzentrati- on der Salpetersäure. Üb Übung 74.1 Schüler-Experiment 3.4 Wieviel % Essigsäure enthält Speiseessig? VS Indikator hat “umgeschlagen” Verbrauch an Titerlösung in mL Titerlösung Bürette 3 1 25 mL bestimmtes Volumen Pipette Probe Deionat Indikator Probe Deionat 2 4 Abb. 074–1: Ablauf einer Titration Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv