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Rechenweg für Titrationen
19.3.2021
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Rechenbeispiel zur Bestimmung der Konzentration einer Säure durch Titration Versuchsdurchführung: Wir haben 60 ml einer Salzsäure HCI mit unbekannter Konzentration in den Erlenmeyerkolben gegeben. Als Lauge in der Bürette haben wir Natronlauge NaOH mit einer Konzentration von 0,75 mol/l verwendet, und wir haben 83 ml dieser Lauge verbraucht. Wir notieren: V(HCI) = 60 mL = 0,06 L c(NaOH) = 0,75 mol/L V(NaOH) = 83 mL = 0,083 L Schritt 1: Berechnung von n(NaOH) Im ersten Schritt berechnen wir die Stoffmenge n der verbrauchten Natronlauge. Das geschieht nach der Formel n =V.c Wenn wir nun die gegebenen Zahlen einsetzen, erhalten wir n(NaOH) = 0,083 L 0,75 mol/L = 0,062 mol Schritt 2: Berechnung von n(HCI) Aus der Stoffmenge der verbrauchten Natronlauge kann man nun die Stoffmenge der im Becherglass vorhandenen Salzsäure berechnen. Dazu muss man natürlich die Reaktionsgleichung der Neutralisation kennen: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O (1) Aus der Reaktionsgleichung ergibt sich die wichtige Erkenntnis: n(HCI) = n(NaOH) = 0,062 mol Schritt 3: Berechnung von c(HCI) Nun sind wir fast fertig. Wir haben n(HCI) und wir kennen V(HCI). Mit der Formel c=n/V kann man nun leicht die Konzentration der vorgelegten Salzsäure bestimmen. Wir setzen die bekannten Werte ein: c(HCI) = 0,062 mol / 0,06 L = 1,03 mol/L Damit sind wir fertig. Natürlich geht die Berechnung der Konzentration der Säure schneller, wenn man aus den...
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Alternativer Bildtext:
drei Einzelschritten eine Gesamtformel entwickelt und dann einfach die bekannten Werte einsetzt. c(HCI) = V(NaOH) c(NaOH)/ V(HCI) Zweiprotonige Säuren Will man die Konzentration einer zweiprotonigen Säure wie beispielsweise Schwefelsäure durch Titration bestimmen, so muss man berücksichtigen, dass jeweils zwei Mol NaOH benötigt werden, um ein Mol der Säure zu neutralisieren. H₂SO4 + 2 NaOH → 2 H₂O + Na₂SO4 Hat man also mit der obigen 3-Schritt-Methode c(Säure) = 0,7 mol/L berechnet, so muss man diesen Wert durch 2 dividieren. 0,35 mol/L der zweiprotonigen Säure haben den gleichen Effekt wie 0,7 mol/L der einprotonigen Säure, denn jedes Säure-Molekül kann ja mit zwei NaOH-Einheiten reagieren. Beispiel: Weinsäure ist eine zweiprotonige Säure; bei der Titration von 25 mL Wein werden 10,4 mL Natronlauge der Konzentration 0,2 mol/L verbraucht. Im Schritt 1 rechnen wir aus, dass 10,4 mL NaOH der Konzentration 0,2 mol/L genau n = 0,00208 mol NaOH enthalten. Im Schritt 2 berechnen wir dann, dass n(Weinsäure) = 0,00104 mol beträgt, denn Weinsäure ist zweiprotonig, so dass jeweils zwei NaOH-Einheiten benötigt werden, um eine Weinsäure-Einheit zu neutralisieren. Im Schritt 3 können wir dann c(Weinsäure) berechnen: 0,0416 mol/L.