Der Äquivalenzpunkt
- Äquivalenzpunkt (ÄP):die zugegebene Stoffmenge OH⁻ ist genau so groß wie die Stoffmenge der Säure in der Probe (3.3.2): \(n(\ce{OH-}) = n_0(\ce{HA})\).
- Was vorliegt:nur noch die Salzlösung aus korrespondierender Base \(\ce{A-}\) und \(\ce{Na+}\) — ihr pH-Wert folgt wie bei jeder Salzlösung (3.2.6).
- Starke Säure:\(\ce{Cl-}\) reagiert nicht mit Wasser → pH(ÄP) = 7.
- Schwache Säure:\(\ce{A-}\) ist eine Base → pH(ÄP) > 7; je schwächer die Säure, desto höher.
- Schwache Base mit starker Säure:am ÄP liegt die Säure \(\ce{NH4+}\) vor → pH(ÄP) < 7.
pH am Äquivalenzpunkt (schwache Säure): \(\mathrm{pOH} = \tfrac{1}{2}\left(\mathrm{p}K_\text{B}(\ce{A-}) - \lg c(\ce{A-})\right), \quad c(\ce{A-}) = \dfrac{n_0(\ce{HA})}{V_\text{Probe} + V_\text{ÄP}}\)
- Verdünnung beachten:Das Volumen am ÄP ist Probe plus zugegebene Maßlösung — bei gleichen Konzentrationen halbiert sich \(c(\ce{A-})\) gegenüber \(c_0\).
- pKB:\(\mathrm{p}K_\text{B}(\ce{A-}) = 14 - \mathrm{p}K_\text{S}(\ce{HA})\) (3.2.3).
Der Halbäquivalenzpunkt
- Halbäquivalenzpunkt (HÄP):bei der Hälfte des Volumens am ÄP — die Hälfte der Säure ist zu \(\ce{A-}\) umgesetzt.
- Folge:\(c(\ce{HA}) = c(\ce{A-})\), beide Konzentrationen kürzen sich im Massenwirkungsgesetz heraus.
Herleitung:
Halbäquivalenzpunkt: \(\mathrm{pH}(\text{HÄP}) = \mathrm{p}K_\text{S}\)
- Anwendung:pKs einer unbekannten schwachen Säure direkt aus der Titrationskurve ablesen — ÄP bestimmen, Volumen halbieren, pH-Wert ablesen.
- Kurvenform:am HÄP ist die Kurve am flachsten (Wendepunkt mit kleinster Steigung).
- Unabhängig von c:Verdünnen ändert das Verhältnis \(c(\ce{A-}) : c(\ce{HA}) = 1\) nicht — der pH-Wert am HÄP bleibt.
20,0 mL einer Säure (c = 0,10 mol/L) werden mit Natronlauge (c = 0,10 mol/L) titriert. Tippe zuerst: Welcher pH-Wert stellt sich am Halbäquivalenzpunkt (10,0 mL) und am Äquivalenzpunkt (20,0 mL) ein? Wähle je eine Karte (Klick oder Tab, ←/→, Enter) und decke dann auf. „Nächste Säure“ startet eine neue Runde.
Halte fest: Am Halbäquivalenzpunkt ist der pH-Wert gleich dem pKs-Wert der schwachen Säure — unabhängig von ihrer Konzentration. Der Äquivalenzpunkt liegt bei pH 7 nur für eine starke Säure; bei einer schwachen Säure liegt er im Alkalischen, umso höher, je schwächer die Säure ist.
Allgemeine Hinweise
pH = pKs nur am HÄP
Die Beziehung gilt nur, wenn c(HA) = c(A⁻). Am Anfang der Kurve und am ÄP braucht man die Formeln für schwache Säuren bzw. Basen. Bei sehr starken oder stark verdünnten Säuren weicht der gemessene Wert ab.
Halbes Volumen, nicht halber pH
Der HÄP liegt auf der Volumenachse in der Mitte bis zum ÄP. Den pH-Wert „in der Mitte des Sprungs“ zu halbieren oder den Anfangs-pH zu nehmen, ist falsch.
Rechenweg am ÄP
Erst n₀(HA) aus Probe, dann Gesamtvolumen, dann c(A⁻), dann pKb = 14 − pKs — erst zum Schluss pOH und pH.