Eine Chemikerin will wissen, wie viel Säure ein Apfelsaft enthält. Welches Vorgehen ist eine Titration?

Erklärung: Bei einer Titration gibt man aus der Bürette eine Maßlösung bekannter Konzentration zu, bis die Säure gerade neutralisiert ist (Farbumschlag des Indikators). Aus dem verbrauchten Volumen berechnet man die Stoffmenge der Säure. Die Indikatorfarbe allein zeigt nur, wie sauer der Saft ist (pH), nicht wie viel Säure er enthält. Eindampfen und Wiegen ist eine andere Methode (Gravimetrie).

Der Punkt, an dem genau gleiche Stoffmengen Säure und Base reagiert haben, heißt ___.

Erklärung: Am Äquivalenzpunkt gilt n(H⁺) = n(OH⁻). Bei einer starken Säure und starken Base liegt er bei pH = 7, bei schwachen Säuren oder Basen kann er deutlich davon abweichen. Der Indikator schlägt idealerweise *am* Äquivalenzpunkt um.

Wie ist der pH-Wert definiert?

Erklärung: Der pH-Wert komprimiert die enorme Spannweite möglicher H₃O⁺-Konzentrationen (von ~10 mol/L bis 10⁻¹⁵ mol/L) auf eine handliche Skala von ca. 0–14. Saure Lösungen: pH < 7. Neutral: pH = 7. Basisch: pH > 7. Eine pH-Stufe entspricht einem Faktor 10 in der Konzentration.

Berechne den pH-Wert einer Salzsäure-Lösung mit c(HCl) = 0,01 mol/L. Hinweis: HCl ist eine starke Säure, dissoziiert vollständig.

Erklärung: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻ (vollständig). Daher c(H₃O⁺) = 0,01 mol/L = 10⁻² mol/L. pH = −log(10⁻²) = 2. Faustregel für starke einprotonige Säuren: pH = −log c(Säure).

Welchen pH-Wert hat eine Natronlauge mit c(NaOH) = 0,001 mol/L? (NaOH dissoziiert vollständig, T = 25 °C, K_w = 10⁻¹⁴)

Erklärung: c(OH⁻) = 0,001 mol/L = 10⁻³ mol/L → pOH = 3. Bei 25 °C gilt pH + pOH = 14, also pH = 14 − 3 = 11. Alternative: c(H₃O⁺) = K_w / c(OH⁻) = 10⁻¹⁴ / 10⁻³ = 10⁻¹¹ → pH = 11.

Was passiert bei einer Neutralisationsreaktion zwischen HCl und NaOH?

Erklärung: Die ionische Schreibweise zeigt das Wesentliche: nur die H₃O⁺- und OH⁻-Ionen reagieren, die "Zuschauer-Ionen" Na⁺ und Cl⁻ schwimmen unverändert weiter. Wird das Wasser anschließend abgedampft, erhält man kristallines Natriumchlorid — daher der Name "Salz" für das Reaktionsprodukt einer Neutralisation.

Beim Titrieren von 25 mL einer Salzsäure mit c(HCl) = ? gegen NaOH-Maßlösung (c = 0,1 mol/L) werden 20 mL bis zum Äquivalenzpunkt verbraucht. Wie groß ist c(HCl)?

Erklärung: n(NaOH) = 0,020 L · 0,1 mol/L = 0,002 mol. Im Äquivalenzpunkt gilt n(HCl) = n(NaOH) = 0,002 mol. Daher c(HCl) = n / V = 0,002 mol / 0,025 L = 0,08 mol/L.

Indikatoren sind Stoffe, die ihre ___ in Abhängigkeit vom pH-Wert ändern.

Erklärung: Bekannte Indikatoren und Umschlagsbereiche: Methylorange (3,1–4,4 rot→gelb), Lackmus (5–8), Bromthymolblau (6,0–7,6 gelb→blau), Phenolphthalein (8,2–10,0 farblos→pink). Universalindikator zeigt einen ganzen Farbverlauf von rot über grün nach blau.

Eine Lösung mit pH = 3 enthält 100-mal mehr H₃O⁺-Ionen als eine Lösung mit pH = 5.

Erklärung: Richtig. Die pH-Skala ist logarithmisch — eine Differenz von 2 Einheiten bedeutet einen Faktor 10² = 100. c(H₃O⁺) bei pH 3 = 10⁻³ mol/L, bei pH 5 = 10⁻⁵ mol/L. Genau diese Hebelwirkung macht selbst kleine pH-Änderungen biologisch dramatisch (z. B. Magensäure pH 1, Blut pH 7,4).

Welcher Indikator ist für die Titration einer starken Säure mit einer starken Base am besten geeignet?

Erklärung: Der Indikator sollte im Umschlagsbereich des Äquivalenzpunkts liegen. Bei einer starken Säure + starker Base ist das pH 7 → Bromthymolblau (gelb→blau). Bei einer schwachen Säure + starken Base liegt der Äquivalenzpunkt im Basischen → Phenolphthalein wäre dann passend.

Aufgabe 1 von 10