• Eine Standardlösung von Natriumcarbonat herstellen.
• Die Stärke einer gegebenen Salzsäurelösung durch Titration gegen eine Natriumcarbonat-Standardlösung bestimmen.

Was ist Titration?

Eine der wichtigsten Methoden der quantitativen Analyse ist die volumetrische Analyse, eine häufig verwendete Labortechnik. Sie wird verwendet, um die unbekannte Konzentration einer Probe durch Messung ihres Volumens zu bestimmen. Dieses Verfahren wird auch als Titration bezeichnet. Bei einer Titration wird eine Lösung mit unbekannter Konzentration mit einer Lösung mit bekannter Konzentration zur Reaktion gebracht. Die in der Bürette entnommene Lösung wird als Titriermittel und die im Erlenmeyerkolben entnommene Lösung als Analyt bezeichnet.

Was bedeutet der Endpunkt einer Titration?

Der Endpunkt einer Titration ist der Punkt, an dem die Reaktion zwischen dem Titriermittel und dem Analyten abgeschlossen ist. Im Allgemeinen wird der Endpunkt einer Titration mit Hilfe von Indikatoren bestimmt.

Was ist eine Standardlösung?

Eine Lösung mit bekannter Konzentration wird Standardlösung genannt. Eine Standardlösung kann durch Lösen einer bekannten Menge des Stoffes in einem bestimmten Volumen des Lösungsmittels hergestellt werden. Die Substanz, die zur Herstellung der Standardlösung verwendet wird, kann in zwei Arten eingeteilt werden.

Primärstandard

Ein Primärstandard hat die folgenden Eigenschaften.

• Er ist hochrein und billig erhältlich.
• Sie ist gut wasserlöslich.
• Sie ist weder zerfließend noch hygroskopisch.
• Sie ist sehr stabil.

Oxalsäure, Mohrsalz, Kaliumdichromat sind einige Beispiele für Primärstandards.

Sekundärstandard

Stoffe, deren Standardlösungen nicht direkt hergestellt werden können, nennt man Sekundärstandards.

Einige Beispiele sind Natriumhydroxid und Kaliumpermanganat.

Wie drückt man die Konzentration einer Lösung aus?

Die Konzentration einer Lösung kann auf folgende Weise ausgedrückt werden.

Normalität: Sie ist definiert als die Anzahl der Grammäquivalente des gelösten Stoffes in einem Liter der Lösung. Sie wird mit dem Buchstaben „N“ bezeichnet.

Molarität: Sie ist definiert als die Anzahl der Grammmole des gelösten Stoffes, die in einem Liter der Lösung gelöst sind. Sie wird mit dem Buchstaben „M“ bezeichnet.

Molalität: Sie ist definiert als die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes, die in 1 kg des Lösungsmittels gelöst sind. Sie wird mit dem Buchstaben „m“ bezeichnet.

Was bedeutet Säure-Base-Titration?

Titration kann in verschiedene Arten eingeteilt werden, je nach den chemischen Reaktionen, die während der Titration stattfinden. Eine der allgemein bekannten Titrationen ist die Säure-Base-Titration. Es handelt sich um eine Methode zur Bestimmung der Stärke einer Säure oder Lauge, und diese Art der Titration basiert auf der Neutralisationsreaktion. Bei dieser Reaktion reagieren Säuren und Basen unter Bildung von Salz und Wasser.

Was ist ein Indikator?

Ein Indikator ist eine chemische Substanz, die am Endpunkt eine Farbänderung erfährt. Der Endpunkt einer Säure-Base-Titration kann mit Säure-Base-Indikatoren bestimmt werden. Säure-Base-Indikatoren sind entweder schwache organische Säuren oder schwache organische Basen. Der Farbumschlag eines Indikators hängt vom pH-Wert des Mediums ab. Die nicht-ionisierte Form eines Indikators hat eine Farbe, die ionisierte Form hat eine andere Farbe.

Betrachten wir zum Beispiel den Indikator Phenolphthalein, dessen Ionisierung wie folgt beschrieben werden kann,

Einige gebräuchliche Beispiele für Säure-Base-Indikatoren

Indikatoren	pH-Bereich	Säure	Base
Phenolphthalein	8.0 – 10.0	Farblos	Rosa
Methyl Orange	3.1 – 4.4	Rot	Orange
Methyl Rot	4.4 – 6.2	Rot	Gelb
Phenol Rot	6.4 – 8.0	Gelb	Rot
Thymol Blau	1.2 – 2.8	Rot	Gelb
Thymol Blau	8.0 – 9.6	Gelb	Blau
Methyl Gelb	2.9 – 4.0	Rot	Gelb

Welche Arten von Säure-Base-Titrationen gibt es?

Die Säure-Base-Titration kann in die folgenden Typen eingeteilt werden.

1. Starke Säure-Starke Base-Titration:Bei diesem Typ wird eine starke Säure gegen eine starke Base titriert. Die Säure und die Base sind gleich stark, so dass der pH-Wert am Endpunkt neutral ist. Die verwendeten Indikatoren sind Phenolphthalein und Methylorange.
   • Beispiel: Titration von HCl gegen NaOH
2. Starke Säure-Schwache Base-Titration: Bei diesem Typ reagiert eine starke Säure mit einer schwachen Base und bildet eine saure Lösung. Der pH-Wert der Lösung ist also <7. Methylorange ist der Indikator, der zur Bestimmung des Endpunkts verwendet wird.
   • Beispiel: Titration von HCl gegen NH4OH
3. Titration starke Base – schwache Säure: Hier reagiert eine starke Base mit einer schwachen Säure und bildet eine basische Lösung. Der pH-Wert der Lösung ist also >7. Bei diesem Typ ist Phenolphthalein ein geeigneter Indikator für die Bestimmung des Endpunkts.
   • Beispiel: Titration von CH3COOH gegen NaOH
4. Schwache Säure-Schwache Base-Titration: Diese Art der Titration ist nicht sehr praktisch. Hier sind sowohl die Säure als auch die Base sehr schwach, so dass sie nicht vollständig ionisieren. Daher ist es schwierig, den pH-Bereich um den Endpunkt herum zu bestimmen, und es ist schwierig, einen geeigneten Indikator für diese Art von Titration zu wählen.
   • Beispiel: Titration von CH3COOH gegen NH4OH

Wie bestimmt man die Stärke einer bestimmten Säure oder Base?

Die Bestimmung der Stärke beruht auf dem Äquivalenzgesetz. Nach diesem Gesetz ist die Äquivalenzzahl des zu titrierenden Stoffes gleich der Äquivalenzzahl des verwendeten Titriermittels.

Betrachten wir eine Säure-Base-Titration. V1 cm3 ist die Menge einer sauren Lösung der Normalität N1, die erforderlich ist, um V2 cm3 einer Base der Normalität N2 zu neutralisieren.

Wir wissen, dass 1000 cm3 von 1N saurer Lösung Säure = 1 Grammäquivalent enthält

V1 cm3von 1N saurer Lösung enthält Säure= V1/1000 Grammäquivalente

Die Anzahl der Grammäquivalente der Säure in V1 cm3 von N1 saurer Lösung ist also;

Gleichermaßen ist die Anzahl der Grammäquivalente der Base in V2 cm3 von N2 basischer Lösung;

Nach dem Äquivalenzgesetz, am Endpunkt,

i.e,

Dies wird als Normalitätsgleichung bezeichnet.

Analog dazu kann die Molaritätsgleichung wie folgt geschrieben werden,

Hier bestimmen wir die Stärke von HCl, indem wir es gegen eine Standardlösung von Natriumcarbonat titrieren und sie reagieren, um NaCl, CO2 und Wasser zu bilden. Die chemische Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:

Hier reagiert 1 Mol Natriumcarbonat mit 2 Molen HCl. Nach der Molaritätsgleichung

Lernergebnisse

1. Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Begriffe: quantitative Schätzung, Säure-Base-Titrationen, Endpunkt, Standardlösungen, Molarität, Molalität, Normalität und Indikatoren.
2. Die Schülerinnen und Schüler können die Stärke einer bestimmten Säure oder Base mit Hilfe von Molaritäts- oder Normalitätsgleichungen berechnen.
3. Die Schüler erwerben die Fähigkeit, die Standardlösung herzustellen und den Endpunkt zu bestimmen.
4. Die Schüler erwerben die Fähigkeit, die Indikatoren je nach Art der Lösung auszuwählen.
5. Die Schüler sind mit den für die Titration verwendeten Geräten vertraut.
6. Die Schüler erwerben die Fähigkeit, die Titration mit Natriumcarbonat und Salzsäure im realen Labor durchzuführen, sobald sie die verschiedenen Schritte visualisiert haben.