Neutralisation - konduktometrische Titration

Versuchsprotokoll

Neutralisation: Konduktometrische Titration

Definition:

Titration, ein Verfahren, das man in chemischen Laboratorien bei quantitativen Analysen anwendet. Hierbei misst man, welche Menge einer bekannten Lösung benötigt wird, damit eine vollständige Reaktion mit einer Lösung stattfindet, die die betreffende Substanz mit unbekannter Konzentration enthält. Bei der Maßanalyse gibt man die bekannte Lösung tropfenweise in die unbekannte Lösung. Die Lösung mit unbekanntem Gehalt wird zuvor mit einer kleinen Menge eines so genannten Indikators versetzt. Das ist eine Substanz, an deren Farbänderung man erkennen kann, ob die Reaktion vollständig abgelaufen ist. Ein klassischer Indikator ist z. B. Lackmus. In der modernen Maßanalyse werden die verschiedensten physikalischen Methoden genutzt, um den Endpunkt der Titration zu erkennen (z. B. Photometrie, Konduktometrie etc.).

Titrationen führt man beispielsweise durch, wenn man messen will, wie viel einer bekannten Säurelösung zum Neutralisieren einer Alkali- bzw. Basenlösung mit unbekannter Konzentration nötig ist.

Konduktometrie: Taucht man eine positive und eine negative Elektrode in eine ionische Lösung und legt ein elektrisches Potential an, so bewegen sich die positiv geladenen Ionen (Kationen) zur negativen Elektrode oder Kathode und die negativ geladenen Ionen (Anionen) zur positiven Elektrode oder Anode. Dadurch fließt zwischen den beiden Elektroden ein elektrischer Strom. Die Stromstärke hängt dabei vom elektrischen Potential zwischen den Elektroden und der Konzentration der Ionen in der Lösung ab. Die daraus resultierende instrumentelle Methode nennt man Konduktometrie. Sie wird zur quantitativen Bestimmung von Ionenkonzentrationen in Lösungen angewandt.

Bei einer ähnlichen Methode sprechen spezielle Elektroden nur auf ganz bestimmte Ionen an, so dass nach Wunsch die Natrium- oder Calciumionenkonzentration oder der PH-Wert der Lösung bestimmt werden können. Solche ionenselektiven Elektroden finden bei verschiedenen klinischen Analysen Anwendung.

Wir nutzen die Konduktometrische Titration in unseren Versuchen bei Saüre-Base- Reaktionen zur Indikation. D.h., daß wir die Versuche durchführen um den Neutralpunkt (auch Äquivalenzpunkt) des jeweilig entstehenden Produktes heraus zu finden:

Wir wissen, daß ein bestimmter Teil Säure einen Teil Base zu neutralisieren vermag. Wir wissen auch, daß die Leitfähigkeit des Produktes mit seiner zunehmenden Neutralität abnimmt. Also ist daraus zu folgern, daß der Punkt mit der geringsten Leitfähigkeit (=0) der Neutralpunkt sein muß.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Versuch 1:

KonduktometrischeTitration von Bariumhydroxid-Lösung

Chemikalien:

- Bariumhydroxid-Lösung Ba(OH)2 (0,1 molar)
- Schwefelsäure H2SO4 (0.1 molar)

Durchführung:

Wir füllten die Bürette mit Schwefelsäure und den Erlenmeyerkolben mit 15ml der Bariumhydroxidlösung.

Nun tröpfelten wir, in Abständen von ca. 1ml, die Schwefelsäure zur BariumhydroxidLösung. Das Produkt wurde dabei ständig umgerührt. Nach jeder Zugabe von 1ml Säure lasen wir die Leitfähigkeit des Produktes am Amperemeter ab und trugen die Werte in ein Koordinatennssystem ein.

Beobachtungen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Was ist passiert?:

Säure + Base [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wasser + Salz + Energie

H2SO4 + Ba(OH)2 [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + BaSO4 + Energie Summengleichung

2H3O+ + SO42- + Ba[2]+ + 2OH- [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 4H2O + BaSO4 + Energie Ionengleichung

Ergebnis:

Nach den Versuchswerten und dem daraus entstehenden Kurve zu folgen, muß der Neutralpunkt zwischen 17,3 und 18,3ml bei etwa 17,8ml Schwefelsäure liegen.

Versuch 2:

Konduktometrische Titration von Natronhydroxid-Lösung

Chemikalien:

- Natronhydroxid-Lösung NaOH (0,1 molar)
- Salzsäure HCl (0,1 molar)

Durchführung:

Um Veränderungen im Vergleich zur Praxis zu finden überlegten wir uns erst mal, was eigentlich theoretisch passieren müßte (siehe blaue Kurve).

Erst dann fingen wir wie in Versuch 1 mit der Titration an: Wir füllten 15ml der Natronhydroxid-Lösung in den Erlenmeyerkolben, tröpfelten in 1ml- Schritten die Salzsäure aus der Bürette hinzu und trugen die Ergebnisse ins Koordinatensystem ein.

Beobachtungen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Der Neutralpunkt liegt nach der Titrationskurve zwischen 13 und 14ml, bei etwa 13,5ml.
- Festzustellen ist ein Unterschied zwischen unserer theoretischen Kurve und der aus dem

Versuch entstandenen Titrationskurve gibt. Doch wie ist das zu erklären?

Erklärung:

Bei unsere theoretischen Überlegung haben wir übersehen, daß die Na+-Ionen durch die dazu stoßenden Cl--Ionen natürlich neutralisiert werden und damit die Leitfähigkeit des entstehenden Produktes nach läßt. Das sieht man durch die kontinuierlich absteigende Titrationskurve bis hin zum Neutralpunkt. Doch ab dem Neutralpunkt beginnen die H3O+-Ionen zu überwiegen und bewirken mit ihrer zunehmenden Anzahl ein starkes Ansteigen der Leitfähigkeit des Reaktionsproduktes. Dieses schlagartige, schnelle Ansteigen der Leitfähigkeit durch die H3O+-Ionen ist besonders dadurch zu erklären, daß durch die Ähnlichkeit mit dem im Produkt enthaltenen Wasser (hydratisierte Lösung) das eine Proton leicht in Richtung negative Iode weitergeleitet werden kann.

Skizze:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gleichungen:

Säure + Base [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wasser + Salz + Energie

HCl + NaOH [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + NaCl + Energie Summengleichung

H3O+ + Cl- + OH- + Na+ [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + Na+ + Cl- + E Ionengleichung

Versuch 3:

Konduktometrische Titration von Ethansäure-Lösung

Chemikalien:

- Ethansäure
- Natronhydroxid NaOH (0,1 molar)

Durchführung:

Wie in den vorherigen Versuchen füllten wir diesmal 15ml hydratisierte Ethansäure in den Erlenmeyerkolben. Dann tröpfelten wir in 1ml - Schritten die Natronlauge aus der Bürette hinzu, lasen die Leitfähigkeit des Produktes am Amperemeter ab und trugen die Werte ins Koordinatensystem ein.