Puffersysteme und mehrprotonige Säuren: Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was sind Pufferlösungen und wie funktionieren sie?
Pufferlösungen sind Gemische aus einer schwachen Säure oder Base und ihrem konjugierten Salz. Sie wirken der pH-Wert-Änderung entgegen, wenn Säure oder Base hinzugefügt wird, und halten den pH-Wert nahezu konstant (pH ±0,2).
Welche Materialien und Chemikalien wurden im Teil A des Experiments verwendet?
Im Teil A wurden verwendet: eine Bürette (50ml), ein Becherglas (150ml), ein pH-Meter, ein äquimolarer Acetatpuffer (1M CH3COOH – 1M CH3COONa), 1M HCl und 1M NaOH.
Wie wurde der pH-Wert im Teil A gemessen?
Ca. 20ml äquimolarer Acetatpuffer wurden in ein Becherglas gegeben. Dann wurden definierte Mengen an 1M HCl bzw. 1M NaOH hinzugefügt, und der pH-Wert wurde jeweils mit einem pH-Meter gemessen.
Welche möglichen Fehlerquellen gab es im Teil A?
Eine mögliche Fehlerquelle war die Ungenauigkeit des pH-Meters in der letzten signifikanten Stelle (ca. ±3 Einheiten). Auch die Verwendung von 0,1M NaOH anstelle der vorgesehenen 1M NaOH führte zu Abweichungen.
Was war das Ziel von Teil B des Experiments?
Teil B zielte auf die maßanalytische Bestimmung der Konzentration von H3PO4 und die Bestimmung der Säurekonstanten pK1 und pK2 ab.
Welche Materialien und Chemikalien wurden im Teil B des Experiments verwendet?
Im Teil B wurden verwendet: eine Bürette (50ml), ein Becherglas (400ml), ein Magnetrührer, ein pH-Meter, eine Analyselösung und 0,1M NaOH.
Wie wurde die Titration in Teil B durchgeführt?
Zuerst wurde die Analyselösung auf 250ml mit destilliertem Wasser aufgefüllt. Ein aliquoter Teil (25ml) wurde pipettiert, mit Wasser auf ca. 100ml verdünnt und mit 0,1M NaOH titriert. Dieser Vorgang wurde zweimal wiederholt: einmal zur ungefähren Bestimmung der Äquivalenzpunkte und einmal zur genauen Bestimmung.
Wie wurden die Äquivalenzpunkte bestimmt?
Die Äquivalenzpunkte wurden anhand der Titrationskurve bestimmt, indem die Maxima der ersten Ableitung und die Nullstellen der zweiten Ableitung der Kurve identifiziert wurden.
Wie wurden die pKs-Werte berechnet?
Die pKs-Werte wurden sowohl rechnerisch (pH = pKs an den Halbneutralisationspunkten) als auch graphisch (durch Ablesen an der Titrationskurve) ermittelt. Die rechnerischen Werte wurden aus den Äquivalenzpunkten bestimmt, während die graphischen Werte durch Ablesen der Titrationskurve an den Halbneutralisationspunkten gewonnen wurden.
Welche Ergebnisse wurden für die Äquivalenzpunkte und pKs-Werte erhalten?
Die Äquivalenzpunkte lagen bei ÄP1 = 20,5ml NaOH und ÄP2 = 41,0ml NaOH. Die berechneten pKs-Werte waren pK1 = 2,38 und pK2 = 6,97. Die graphisch ermittelten Werte waren pK1 = 2,4 und pK2 = 6,9.
Welche Fehlerquellen gab es in Teil B?
Die Hauptfehlerquelle in Teil B war die Ungenauigkeit des pH-Meters (ca. ±3 Einheiten in der letzten signifikanten Stelle).
Puffersysteme und mehrprotonige Säuren
(Proben Nr. 26)
Teil A: Funktionsweise von Puffersystemen
Puffer sind Kombinationen aus einer Säure oder Base und einem Salz der gleichen Säure oder Base, das konjugierte Säure-Base-Paar. Der Puffer bewirkt nach Zugabe von einer Säure oder Base, dass sich der pH-Wert des Puffersystems fast nicht ändert, pH ±0,2.
Arbeitsgeräte und Chemikalien
- Bürette, 50ml
- Becherglas, 150ml
- pH-Meter
- äquimolarer Acetatpuffer, 1M CH3COOH – 1M CH3COONa
- 1M HCl
- 1M NaOH
1. Durchführung
Hier benötigt man ein Becherglas, in dem sich ca. 20ml äquimolarer Acetatpuffer befindet. Nun gibt man die Salzsäure, 1M HCl, bzw. die Natronlauge, 1M NaOH, in den bestimmten Mengen hinzu. Bei den einzelnen Mengen an Säure bzw. Base wird der pH-Wert gemessen, mit einem pH-Meter.
2. Gemessene pH-Werte
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abweichungen der Werte von den theoretischen Werten können sich so erklären, dass eine 0,1M NaOH bereitgestellt wurde, anstatt eine 1M NaOH.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Mögliche Fehlerquellen:
Der Acetatpuffer hat theoretisch den pH-Wert pH=4,74, da bei äquimolaren Puffern gilt: pH = pKs. Hier kann es zu Abweichungen kommen, da die pH-Meter-Elektrode in der letzten signifikanten Stelle „wackelt“, d.h. ungenau ist um ca. 3 Einheiten.
Teil B: Maßanalytische Bestimmung von H3PO4 und Bestimmung der beiden Säurekonstanten pK1 und pK2.
Arbeitsgeräte und Chemikalien
- Bürette, 50ml
- Becherglas, 400ml
- Magnetrührer
- pH-Meter
- Analyselösung
- 0,1M NaOH
Fehlerbetrachtung: Auch hier wackelt die letzte Stelle nach dem Komma um ca. 3 Einheiten, da auch hier wieder die pH-Elektrode benutzt wurde.
1. Durchführung
Zuerst wird der Messkolben, der die Analyenlösung beinhaltet, auf 250ml mit dest. Wasser aufgefüllt. Danach wird ein aliquoter Teil, 25ml, mit einer Vollpipette in das Becherglas überführt. Im Becherglas füllt man diese 25ml mit dest. Wasser auf ca. 100ml auf und titriert diese Lösung mit NaOH. Dies wird dann noch einmal wiederholt, denn die erste Titration dient nur zur ungefähren Bestimmung der Äquivalenzpunkte und die zweite Titration ist dann zur genauen Bestimmung der Äqui- valenzpunkte. Hieraus kann man dann die Äquivalenzpunkte, den genauen Gehalt an H3PO4 und die Konzentration von H3PO4 in der Probenlösung berechnen.
2. Gemessene pH-Werte während der schnellen Titration
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3. Gemessene pH-Werte während der langsamen Titration
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
4. Titrationskurve mit 1. und 2. Ableitung
Überall, wo die 1. Ableitung ihr Maximum, die 2. Ableitung ihre Nullstellen, hat ist ein Äquivalenzpunkt.
Titration von H3PO4 mit NaOH als Maßlösung
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Aus der Titrationskurve folgt durch Ablesen an den Strichen durch die Maxima der
1. Ableitung die Äquivalenzpunkte (ÄP). Hier sind sie bei:
ÄP1 = 20,5ml NaOH
ÄP2 = 41,0ml NaOH
5. Berechnungen
Aus den Äquivalenzpunkten kann man jetzt die gesuchten Größen ermitteln.
1. Reaktionsgleichung für die Äquivalenzpunkte
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
6. pKs Werte aus der Titrationskurve und der 1. Ableitung
Es gilt; an den Halbneutralisationspunkten pH = pKs. Die Halbneutralisationspunkte liegen rechnerisch genau zwischen den Äquivalenzpunkten, bzw. beim ersten Halbneutralisationspunkt zwischen 0 und dem 1. Äquivalenzpunkt. Rechnerisch wären diese Punkte bei:
pK1: 2,38
pK2: 6,97,
da gilt pH = pKs. Natürlich sind hier die Messungenauigkeiten mit einbezogen, somit kann man davon ausgehen, dass man einen geringen Fehler in die Rechnungen mit einbezieht. Jetzt kommen die zeichnerischen Werte. Diese Werte haben einen größeren Fehler, als die errechneten, denn hier gibt es noch die Ablesegenauigkeit. Nun werden die pK-Werte abgelesen. Dazu fällt man das Lot bei den stöchiometrischen Äquivalenzpunkten und wenn man dann genau in der Mitte dieser beiden Lote bzw. zwischen der y-Achse und dem Lot des 1. ÄP wiederum ein Lot fällt, so ist der Schnittpunkt dieses Lotes und der Titrationskurve der pK-Wert.
Meine zeichnerischen Ergebnisse: pK1: 2,4
pK2: 6,9
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Arbeit zitieren
- Tobias Scharla (Autor:in), 2001, Puffersysteme und mehrprotonige Säuren, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/102635
