SĂ€ure-Base-Titration und pH-Berechnung
Eine Chemikerin will wissen, wie viel SÀure ein Apfelsaft enthÀlt. Welches Vorgehen ist eine Titration?
ErklĂ€rung: Bei einer Titration gibt man aus der BĂŒrette eine MaĂlösung bekannter Konzentration zu, bis die SĂ€ure gerade neutralisiert ist (Farbumschlag des Indikators). Aus dem verbrauchten Volumen berechnet man die Stoffmenge der SĂ€ure. Die Indikatorfarbe allein zeigt nur, wie sauer der Saft ist (pH), nicht wie viel SĂ€ure er enthĂ€lt. Eindampfen und Wiegen ist eine andere Methode (Gravimetrie).
Der Punkt, an dem genau gleiche Stoffmengen SĂ€ure und Base reagiert haben, heiĂt ___.
ErklĂ€rung: Am Ăquivalenzpunkt gilt n(Hâș) = n(OHâ»). Bei einer starken SĂ€ure und starken Base liegt er bei pH = 7, bei schwachen SĂ€uren oder Basen kann er deutlich davon abweichen. Der Indikator schlĂ€gt idealerweise *am* Ăquivalenzpunkt um.
Wie ist der pH-Wert definiert?
ErklĂ€rung: Der pH-Wert komprimiert die enorme Spannweite möglicher HâOâș-Konzentrationen (von ~10 mol/L bis 10â»Âčâ” mol/L) auf eine handliche Skala von ca. 0â14. 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 SalzsÀure-Lösung mit c(HCl) = 0,01 mol/L. Hinweis: HCl ist eine starke SÀure, dissoziiert vollstÀndig.
ErklĂ€rung: HCl + HâO â HâOâș + Clâ» (vollstĂ€ndig). Daher c(HâOâș) = 0,01 mol/L = 10â»ÂČ mol/L. pH = âlog(10â»ÂČ) = 2. Faustregel fĂŒr starke einprotonige SĂ€uren: pH = âlog c(SĂ€ure).
Welchen pH-Wert hat eine Natronlauge mit c(NaOH) = 0,001 mol/L? (NaOH dissoziiert vollstĂ€ndig, T = 25 °C, K_w = 10â»ÂčâŽ)
ErklĂ€rung: c(OHâ») = 0,001 mol/L = 10â»Âł mol/L â pOH = 3. Bei 25 °C gilt pH + pOH = 14, also pH = 14 â 3 = 11. Alternative: c(HâOâș) = K_w / c(OHâ») = 10â»Âč⎠/ 10â»Âł = 10â»ÂčÂč â pH = 11.
Was passiert bei einer Neutralisationsreaktion zwischen HCl und NaOH?
ErklĂ€rung: Die ionische Schreibweise zeigt das Wesentliche: nur die HâOâș- und OHâ»-Ionen reagieren, die "Zuschauer-Ionen" Naâș und Clâ» schwimmen unverĂ€ndert weiter. Wird das Wasser anschlieĂend abgedampft, erhĂ€lt man kristallines Natriumchlorid â daher der Name "Salz" fĂŒr das Reaktionsprodukt einer Neutralisation.
Beim Titrieren von 25 mL einer SalzsĂ€ure mit c(HCl) = ? gegen NaOH-MaĂlösung (c = 0,1 mol/L) werden 20 mL bis zum Ăquivalenzpunkt verbraucht. Wie groĂ ist c(HCl)?
ErklĂ€rung: n(NaOH) = 0,020 L · 0,1 mol/L = 0,002 mol. Im Ăquivalenzpunkt 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 AbhÀngigkeit vom pH-Wert Àndern.
ErklĂ€rung: Bekannte Indikatoren und Umschlagsbereiche: Methylorange (3,1â4,4 rotâgelb), Lackmus (5â8), Bromthymolblau (6,0â7,6 gelbâblau), Phenolphthalein (8,2â10,0 farblosâpink). Universalindikator zeigt einen ganzen Farbverlauf von rot ĂŒber grĂŒn nach blau.
Eine Lösung mit pH = 3 enthĂ€lt 100-mal mehr HâOâș-Ionen als eine Lösung mit pH = 5.
ErklĂ€rung: Richtig. Die pH-Skala ist logarithmisch â eine Differenz von 2 Einheiten bedeutet einen Faktor 10ÂČ = 100. c(HâOâș) bei pH 3 = 10â»Âł mol/L, bei pH 5 = 10â»â” mol/L. Genau diese Hebelwirkung macht selbst kleine pH-Ănderungen biologisch dramatisch (z. B. MagensĂ€ure pH 1, Blut pH 7,4).
Welcher Indikator ist fĂŒr die Titration einer starken SĂ€ure mit einer starken Base am besten geeignet?
ErklĂ€rung: Der Indikator sollte im Umschlagsbereich des Ăquivalenzpunkts liegen. Bei einer starken SĂ€ure + starker Base ist das pH 7 â Bromthymolblau (gelbâblau). Bei einer schwachen SĂ€ure + starken Base liegt der Ăquivalenzpunkt im Basischen â Phenolphthalein wĂ€re dann passend.