Startseite
>>> Lexika >>> Säurelexikon
>>> Titration und Maßanalyse
Titration und Maßanalyse
Bei einer Titration macht man sich die Eigenschaft
zunutze, dass Säuren und Basen
sich gegenseitig neutralisieren. Das wichtigste
Arbeitsgerät bei einer Titration ist die Bürette.
Diese wird mit einer Maßlösung (Titrierlösung), bzw. einer
Säure oder einer Lauge gefüllt, von der die genaue Konzentration
bekannt ist.
Bild
vergrößern
Nun tropft man die Maßlösung
zu der Probelösung mit unbekannter Konzentration in Portionen solange
hinzu, bis der beigefügte Indikator umschlägt
und den pH-Wert=7 anzeigt. Bei
pH=7 ist die Lösung neutral, der Neutralisationspunkt
ist erreicht. Der Farbumschlag des Indikators heißt Equivalenzpunkt
(EP).
Bild
vergrößern
Der Farbumschlag
des Indikators zeigt den Equivalenzpunkt an
Bei der Neutralisation von gleich starken
Säuren und Basen (unser Beispiel) entspricht der Equivalenzpunkt dem
Neutralisationspunkt. Die Durchführung
der Titration erfordert viel Fingerspitzengefühl. So sollte nach der
Zugabe von jedem Tropfen Maßlösung die Probelösung umgeschwenkt
werden. Ein Tropfen zuviel und der Equivalenzpunkt ist schon überschritten
(Foto)! Beim Equivalenzpunkt liest man die verbrauchte Menge an Maßlösung
ab. Nun kann man mit Hilfe von Tabellen oder durch eine mathematische Berechnung
die Konzentration der Probelösung bestimmen.
Soll die Konzentration einer unbekannten
Lösung mit Hilfe einer Titration mathematisch berechnet werden, benötigt
man Kenntnisse über chemische Größen wie die Stoffmenge
(mol) und der molaren Masse (g/mol) (Beispiel).
Moderne Büretten besitzen an der Rückwand
einen Schellbachstreifen, der aufgrund einer Lichtbrechung an der Oberfläche
des Flüssigkeitsspiegels schmaler erscheint und somit eine sehr genaue
Ablesung ermöglicht.
Moderne Titratoren
ermöglichen eine automatisierte Titration
Moderne Titratoren bestehen aus einer
Titrationseinheit, zwei Vorratsbehältern und einem Computer. Über
ein Schlauchsystem wird die Titrationseinheit automatisch mit der Probelösung
und der Maßlösung gespeist. Die Elektrode der Titrationseinheit
misst eine Spannung (siehe auch ph-Messgerät),
die vom Computer in den pH-Wert umgerechnet wird. Der Rührer sorgt
für eine gleichmäßige Durchmischung der Lösung.
Bild
vergrößern
Moderner Titrator der
Metrohm AG
Die Titration wird durch die Starttaste
am Computer in Gang gesetzt. Zunächst wird eine bestimmte Portion
der Probelösung aus dem hinteren Vorratsgefäß vorgelegt,
dann erfolgt die schrittweise Zugabe der Maßlösung (aus dem
vorderen Behälter). Am Ende der automatisch ablaufenden Titration
kann man über den Bildschirm am Computer eine Messwerttabelle oder
eine Titrationskurve anzeigen lassen. Der Umschlagspunkt kann wie bei einer
manuellen Titration durch den Farbumschlag in der Flüssigkeit erkannt
werden. Allerdings ist nur die rechnerische Auswertung der Daten durch
den Computer zuverlässig. Der Computer druckt eine Titrationskurve
aus, auf der der Equivalenzpunkt (EP) markiert ist.
Beispiel: Auf der y-Achse wird
in dieser Titrationskurve die verbrauchte Menge an Maßlösung
(im Beispiel Salzsäure 0,1mol/l) angegeben. Der Titrator gab bis zum
Equivalenzpunkt (EP1) 2,5ml Salzsäure mit der Konzentration von 0,1mol/l
hinzu. Es wurden vorher 2,5ml Natronlauge mit einer unbekannten Konzentration
als Probelösung vorgelegt. Da die gleiche Menge an Maßlösung
wie Probelösung bis zum Erreichen des EP verbraucht wurde, muss die
Konzentration der Natronlauge gleich sein wie die der Salzsäure.
Maßanalyse
Bei einer Maßanalyse
wird aus dem Verbrauch eines Stoffes (bei der Reaktion mit dem zu bestimmenden
Stoff) die Menge des zu bestimmenden Stoffes ermittelt. Die Maßlösung
mit der bekannten Konzentration wird auch als Titer
(oder Titrierlösung) bezeichnet. Es werden in der Regel Normal-Lösungen
verwendet (z.B. 0,1mol/l oder 0,01mol/l). Die maßanalytischen Verfahren
lassen sich in drei Methoden unterteilen:
a) Bei Titrationen erkennt man den Umschlagspunkt
durch die Zugabe von Indikatoren oder durch die Messung der Leitfähigkeit.
b) Fällungsreaktionen werden ebenfalls
zur Maßanalyse eingesetzt. Der Umschlagspunkt lässt sich daran
erkennen, dass durch den Zusatz von einer Reagenz keine weiteren Reaktionsprodukte
mehr ausfallen.
c) Bei der Oxidimetrie werden Redox-Reaktionen
mit Hilfe von geeigneten Redox-Indikatoren gemessen. Die Manganometrie
wird zum Beispiel zur Messung von oxidierbaren Verunreinigungen im Wasser
angewandt, wobei die Färbung und Entfärbung einer Kaliumpermanganatlösung
der Messung dient.
Weitere Informationen:
Arbeitsblatt:
Titration von Natronlauge
Durchführung
einer virtuellen Titration
Neutralisation
Stoffmenge, Mol-
und Atommasse