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Die Titration als Messverfahren
Durchführung
Die Titration ist ein Verfahren, um Konzentrationen c von Stoffen zu bestimmen. Aus einer ermittelten Konzentration lässt sich auch der Massenanteil berechnen. Man setzt dazu eine Maßlösung ein, deren Konzentration bekannt ist. Die Maßlösung wird zu einem definierten Volumen Probelösung gegeben, deren Konzentration bestimmt werden soll. Maß- und Probelösung reagieren so miteinander, dass bei vollständiger Reaktion ein besonderer Zustand eintritt, der durch einen Indikator angezeigt werden kann. Bei einer Neutralisationstitration werden z.B. Hydroxidionen in der Probelösung durch Hydroniumionen in der Maßlösung neutralisiert. Wenn diese Neutralisation vollständig ist, ändert sich der pH-Wert der Lösung sehr stark (von alkalisch zu sauer). Den Volumenverbrauch an Maßlösung erfasst man durch spezielle Geräte, in der Schule meist mit einer Bürette. Ein definiertes Volumen an Probelösung lässt sich durch eine Maßpipette genau abmessen, dass in ein Probegefäß gegeben wird - das kann ein Erlenmeyerkolben oder ein Becherglas sein. Oft füllt man die Probelösung mit Deionat („destilliertes Wasser“) auf, um genug Flüssigkeitvolumen zu erhalten. Man lässt dann aus der Bürette, die durch geeignete Aufbauten (Stativ, Muffe, Stativklemme) über dem Probebehälter platziert wird, tropfenweise Maßlösung zur verdünnten Probelösung fließen, bis der Indikator durch Farbveränderung das Ende der Titration, bzw. das Erreichen des Äquivalenzpunktes anzeigt. Während des Vorganges muss die Probelösung entweder mit Magnetrührer und Rührkern gerührt oder durch Umschwenken mit der Hand in Bewegung gehalten werden.
Grundaufbau
Sollte in einer Aufgabenstellung nach einer Skizze gefragt sein, ist dieses Beispiel als der Mindeststandard anzusehen. Probe- und Maßlösung sollten auf den jeweiligen Fall angepasst werden - etwa:
- Salzsäure, c=0,1mol/L (Maßlösung)
- Natronlauge V=50mL (Probelösung)
- Bromthymolblau (Indikator)
Beispielaufgabe
Aufgabe mit Konzentrationsbestimmung und Berechnung eines Massenanteils
Bei einer Titration nach Volhard (M3) wurden für 25mL Silbernitratlösung unbekannter Konzentration 53,5mL Ammoniumthiocyanatlösung der
Konzentration 0,5mol/l verbraucht, bevor eine Rotfärbung auftrat.
- Bestimmen Sie rechnerisch die Konzentration der Silbernitratlösung auf einem nachvollziehbaren Weg.
- Bestimmen Sie die Masse an Silberionen pro Liter Probelösung
1. Bestimmung der Konzentration
Gegeben
Maßlösung (M) ist Ammoniumthiocyanat, da hier die Konzentration c(M) und einen Volumenverbrauch V(M) gegeben sind.
Probelösung (P) ist Silbernitratlösung, da hier das Volumen V(P) gegeben ist.
V(M) = 53,5mL = 0,0535L
c(M) = 0,5mol/L
V(P) = 0,025mL
Gesucht
c(P) bei bekanntem V(P)
allgemein gilt
$$(1)\ n(M) = n(P)$$ … da genau ein Silberion Ag+ mit einem Thiocyanation SCN- reagiert.
$$c(M) = \frac{n(M)}{V(M)} \\ \Leftrightarrow (2)\ n(M) = c(M) \cdot V(M)$$
Den Audruck für n(M) aus (2) kann man nun für n(P) einsetzen: $$(3)\ c(P) = \frac{n(P)}{V(P)} = \frac{c(M) \cdot V(M)}{V(P)}$$
einsetzen
$$c(P) = \frac{ 0,5\frac{mol}{L} \cdot 0,0535L }{ 0,025L } = 1,07\frac{mol}{L}$$
