Titration einer starken Säure

Neutralisationsreaktionen lassen sich für die quantitative Analyse nutzen.

Ein Beispiel:

Es liegt ein bestimmtes Volumen einer Salzsäurelösung mit unbekannter Stoffmenge n($\text{H}\text{Cl}$${)}_0$ vor. Man gibt nun schrittweise kleine Volumina $\text{Na}\text{O}\text{H}$-Maßlösung (Lösung mit bekannter Konzentration) zu, bis die Salzsäure neutralisiert ist ($\text{pH}$ = 7). Da die $\text{O}{\text{H}}^{-}$-Konzentration und das verbrauchte Volumen der $\text{Na}\text{O}\text{H}$-Maßlösung bekannt sind, lässt sich nun bestimmen, welche Stoffmenge n($\text{H}\text{Cl}$${)}_0$ vor der Basenzugabe in der Lösung war:

n($\text{O}{\text{H}}^{-}$-zugegeben) = [$\text{Na}\text{O}\text{H}$-Maßlösung] · V(zugegeben) = n($\text{H}\text{Cl}$${)}_0$

Ein Verfahren, bei dem einer Lösung unbekannter Konzentration eine Maßlösung bis zu einem definierten Endzustand zugegeben wird, um daraus die Konzentration zu bestimmen, wird Titration genannt. Die graphische Auftragung des $\text{pH}$-Wertes gegen das Volumen zugegebener Maßlösung wird Titrationskurve genannt.

Abb.1

Titrationskurve von 10 $\text{mL}$  Salzsäure mit 0,1 $\text{M}$: Nach Zugabe von 10 $\text{mL}$ Maßlösung ist der Äquivalenzpunkt erreicht / $n$($\text{H}\text{Cl}$${)}_0$ = 0,001 $\text{mol}$; [$\text{H}\text{Cl}$${]}_0$ = 0,1 $\text{M}$  $\text{Na}\text{O}\text{H}$

Der $\text{pH}$-Wert steigt zuerst nur sehr langsam an (logarithmische Darstellung!). Der definierte Endzustand wird bei Titrationen Äquivalenzpunkt (ÄP) genannt und entspricht dem Wendepunkt der dargestellten Titrationskurve. Allgemein ist er als der Punkt definiert, bei dem die Stoffmenge der zugegebenen Maßlösung gleich der Stoffmenge der titrierten Substanz ist. Bei der Titration starker Säuren mit starken Basen - und umgekehrt - fällt der Äquivalenzpunkt mit dem Neutralpunkt ($\text{pH}$ = 7) zusammen, denn es liegt eine neutrale Salzlösung vor. Wird, nachdem der Äquivalenzpunkt erreicht wurde, weiterhin Natronlauge zugegeben, bestimmt das überschüssige $\text{Na}\text{O}\text{H}$ den $\text{pH}$-Wert.In Versuchen wird häufig ein Indikator eingesetzt, der seinen Umschlagsbereich beim $\text{pH}$-Wert des Äquivalenzpunktes hat. Da sich in diesem Bereich der $\text{pH}$ schon beim Zufügen geringer Volumina Maßlösung stark ändert (ein Tropfen kann für den Farbumschlag genügen), führen Indikatoren mit Umschlagsbereichen zwischen 5 und 9 zu recht genauen Messungen.