Übung zum chemischen Praktikum für Studierende mit Chemie als Nebenfach Übung Nr. 2,

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1 Übung zum chemischen Praktikum für Studierende mit Chemie als Nebenfach Übung Nr., Sie legen 100 ml einer 0, mol/l Natronlauge vor. Als Titrant verwenden Sie eine 0,8 mol/l Salzsäure. Berechnen Sie die ph-werte nach Zugabe von 0, 5, 10, 15, 0, 5, 30, 50, 100, 150 und 00 ml und erstellen Sie eine Titrationskurve. = =0, 0,1 =0,0 = =0,8 In der ersten Hälfte der Titrationskurve liegt ein OH - -Überschuss vor und es gilt: = = 0,1 + In der zweiten Hälfte der Titrationskurve liegt ein H + -Überschuss vor und es gilt: = = 0,1 + = log = log Folgende Tabelle kann leicht mit Hilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms erstellt werden. Zugabe von Salzsäure / ml c(oh - )/ mol L -1 c(h + )/ mol L -1 poh ph 0 0,00-0,70 13,30 5 0,15-0,8 13, ,109-0,96 13, ,070-1,15 1,85 0 0,033-1,48 1,5 5 0, , ,031-1, ,133-0, ,300-0, ,400-0, ,467-0,33 Achtung! Nach Zugabe von 5 ml der 0,8 mol/l Salzsäure ist c(h + ) nicht 0, da reines Wasser durch Autoprotolyse immer eine Mindestkonzentration an H + -Ionen enthält, und zwar c(h + ) = c(oh - ) = 10-7 mol/l.

2 ph HCl-Zugabe / ml. a) Wo liegt der Neutralpunkt bei einer Titrationskurve? Bei einem ph-wert von 7. Ob der Neutralpunkt vor, auf oder nach dem Wendepunkt (Äquivalenzpunkt) der Titrationskurve kommt, hängt vom jeweiligen System ab. b) Wo liegt der Äquivalenzpunkt bei einer Titrationskurve? Am Äquivalenzpunkt liegt die äquivalente Stoffmenge Base wie Säure im System vor. Dieser Punkt ist zugleich der Wendepunkt der Titrationskurve (bei mehrprotonigen/mehrbasigen Säuren/Basen einer von mehreren Wendepunkten). 3. Geben Sie die Formeln an für die Berechnung des ph-wertes a) einer starken Säure = lg mit = ä b) einer starken Base =14 mit = lg und = c) einer schwachen Säure (diese Formel gilt auch für schwach saure Salze!) = lg h h ä

3 d) einer schwachen Base (diese Formel gilt auch für schwach basische Salze!) =14 = lg h h e) einen sauren Puffer Henderson-Hasselbalch-Gleichung: Logarithmus-Gesetze und Vorzeichen beachten! = lg oder h h ä = +lg h h ä f) einen basischen Puffer =14 = lg h h ä 4. Salze, die aus der Reaktion von schwachen Basen (bzw. Säuren) mit starken Säuren (bzw. Basen) entstehen, reagieren NICHT neutral. Beispiel: schwache Base Triethylamin mit pk B = 3,5 Reagiert Triethylamin mit einer starken Säure entsteht ein Salz mit dem Triethylammonium-Kation, welches die korrespondierende Säure zu Triethylamin darstellt. Der pk S der korresponierenden Säure hängt wie folgt mit dem pk A der Base zusammen: ä =14 h h Hier: h =14 h =10,75 Angenommen sie geben zu einer mol/l Triethylamin-Lösung die gleiche Menge einer ebenfalls mol/l Bromwasserstoffsäure ( Aquivalenzpunkt!). Welchen ph-wert hat die entstehende Lösung?

4 Reaktionsgleichung: Aus der Reaktionsgleichung geht hervor, dass 1 Äquivalent schwache Base mit 1 Äquivalent zu 1 Äquivalent eines schwach sauren Salzes reagiert. Das heißt, dass die Stoffmenge von schwacher Base, starker Säure und dem entstehenden schwach sauren Salzes gleich sind. Allerdings verdoppelt sich bei der Zugabe das Volumen. Daraus folgt, dass aus einer Anfangskonzentration von mol/l schwacher Base, eine halbierte Konzentration von 1 mol/l saurem Salz erhalten wird. = lg h h = 10,75 lg 1 =5,375 Würden wir mit diesem System eine Titration durchführen, so läge der Äquivalenzpunkt im leicht sauren Bereich bei ph 5,375, also erst hinter dem Neutralpunkt. 5. Zeichnen Sie schematisch Titrationskurven von a) starke Base + starke Säure Für die folgenden beispielhaften Titrationskurven wird angenommen, dass die Konzentration der Säure und Base gleich sind, sowie dass zu Beginn der Titration 5 ml Lösung vorliegen. Achten Sie vor allem auf die Lage des/der Äquivalenzpunkte(s) und den Kurvenverlauf zu Beginn der Titration!

5 b) starke Säure + starke Base c) schwache Base + starke Säure

6 d) schwache Säure + starke Base e) starke Säure + schwache Base

7 f) starke Base + schwache Säure g) schwache Säure + schwache Base Ich habe hierfür keinen passenden Graph gefunden. Ist aber im Prinzip eine Kombination vorheriger Graphen. Bis zum Äquivalenzpunkt gleicht die Kurve der Schwache-Säure-+-Starke-Base-Titration. Nach dem Äquivalenzpunkt gleicht sie der Schwache-Base-+-Starke-Säure-Titration. Andere Erklärung: Die Kurve ist eine horizontale Spiegelung an ph 7 der Schwache-Base-+-Schwache-Säure- Titration (Kurve h). h) schwache Base + schwache Säure

8 i) dreipotonige Säure + starke Base Achtung! Für den folgenden Graph wurden 5 ml vorgelegte Säure angenommen. 6. Worauf muss man achten, wenn man einen Indikatorfarbstoff für eine Titration auswählt? Bei Säure-Base-Titrationen geht es darum, die Stoffmenge einer Säure oder Base in einer Probelösung zu bestimmen. Deshalb ist von Interesse zu bestimmen, wann der Äquivalenzpunkt erreicht ist. Folglich sollte der Umschlagspunkt des Farbindikators am Äquivalenzpunkt sein.

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