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Titrationskurven

Eine einzige Kurve verrät, wie stark eine Säure ist — du musst nur wissen, wo du hinschauen sollst.

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Die Titrationskurve

Misst man während der Titration laufend den pH-Wert, entsteht eine typische S-förmige Kurve.

  • Titrationskurve:pH-Wert der Probe (pH-Elektrode) aufgetragen gegen das zugegebene Volumen der Maßlösung.
  • Anfangspunkt:pH der reinen Probe, z. B. Salzsäure \(0{,}1\ \mathrm{mol/L}\): pH \(1{,}0\).
  • pH-Sprung:Kurz vor und nach dem Äquivalenzpunkt ändert schon ein Tropfen den pH-Wert um mehrere Einheiten.
  • Äquivalenzpunkt (ÄP):Wendepunkt in der Mitte des pH-Sprungs; dort ist \(n(\ce{OH-}) = n(\text{Säure})\).
  • Starke Säure:Titriert mit Natronlauge liegt der ÄP bei pH \(7\) — es entsteht nur Wasser und eine neutrale Salzlösung.
  • Nach dem ÄP:Die überschüssigen \(\ce{OH-}\)-Ionen bestimmen den pH-Wert, die Kurve flacht wieder ab.
Merke

Äquivalenzpunkt: Wendepunkt des pH-Sprungs, an dem \(n(\ce{OH-}) = n(\text{Säure})\) gilt.

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Schwache Säuren und der Halbäquivalenzpunkt

Bei einer schwachen Säure hat die Kurve zwei weitere Kennzeichen.

  • Anfang:höherer Start-pH (Essigsäure \(0{,}1\ \mathrm{mol/L}\): \(2{,}88\)) und ein flacher Anstieg.
  • Halbäquivalenzpunkt (HÄP):bei der Hälfte des ÄP-Volumens; die Hälfte der Säure ist umgesetzt: \(c(\ce{HA}) = c(\ce{A-})\).
  • ÄP im Basischen:Es liegt nur noch Acetat vor, eine schwache Base: \(\ce{CH3COO- + H2O}\) \(\ce{<=> CH3COOH + OH-}\) — pH \(8{,}72\).
  • \(\mathrm{p}K_S\) ablesen:ÄP-Volumen halbieren, dort den pH-Wert der Kurve ablesen.

Herleitung:

\(K_S = \dfrac{c(\ce{H3O+})\cdot c(\ce{A-})}{c(\ce{HA})}\)
Start
Säurekonstante der schwachen Säure.
\(K_S = c(\ce{H3O+})\)
\(c(\ce{HA}) = c(\ce{A-})\)
Am HÄP kürzen sich die beiden Konzentrationen heraus.
\(\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_S\)
Ergebnis
\(|\;-\lg\) auf beiden Seiten.
Merke

Halbäquivalenzpunkt: \(\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_S\)

Wähle die Probe und rolle die Kurve ab: mit ▶, Portion für Portion (+1 mL / +0,1 mL) oder durch Ziehen des Bürettenzeigers auf der V-Achse (←/→ 1 mL, Umschalt+Pfeil 0,1 mL). Rechts siehst du, welche Teilchen gerade vorliegen.

Kurve abrollen

Halte fest: Am Halbäquivalenzpunkt liegen Säure und korrespondierende Base in gleicher Menge vor, deshalb gilt dort pH = pKS; der Äquivalenzpunkt einer schwachen Säure liegt im Basischen.

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Allgemeine Hinweise

ÄP heißt nicht pH 7

Nur bei starker Säure und starker Base liegt der Äquivalenzpunkt bei pH 7. Bei einer schwachen Säure liegt er im Basischen.

\(\mathrm{p}K_S\) in drei Schritten

ÄP-Volumen auf der V-Achse suchen, halbieren, senkrecht hoch zur Kurve und waagerecht zur pH-Achse — der abgelesene Wert ist der \(\mathrm{p}K_S\)-Wert.

Neutralpunkt ist nicht Äquivalenzpunkt

Der Neutralpunkt ist pH 7; der Äquivalenzpunkt ist die Stelle, an der gleiche Stoffmengen reagiert haben. Nur bei starken Partnern fallen beide zusammen.

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