Titration Rechner

Mit unserem Titrationsrechner wirst du dich nie wieder fragen müssen **„Wie berechne ich Titrationen?“ **. Berechnungen zur Säure-Base-Titration helfen dir dabei, die Eigenschaften einer Lösung (z. B. den pH-Wert) während eines Experiments zu bestimmen oder eine unbekannte Lösung bei der Laborarbeit zu bestimmen.

Indem wir eine Stoffmengenkonzentration und einen Farbindikator verwenden, messen wir, wie viel von der Lösung benötigt wird, um die unbekannte Lösung zu neutralisieren, was durch eine Veränderung des Indikators angezeigt wird.

Wie du vielleicht weißt, dissoziieren beim Lösen einer Säure oder einer Base in Wasser ihre $\small\text{H}^+$ und $\small\text{OH}^-$ Ionen, wodurch sich das natürliche Selbstionisierungsgleichgewicht des Wassers ($\small2\text{H}_2\text{O}\rightleftharpoons\text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-$) verschiebt und die Lösung saurer oder basischer wird. Bei einem pH-Wert von 7 ist die Konzentration von $\small\text{H}_3\text{O}^+$ Ionen zu $\small\text{OH}^-$ Ionen ein Verhältnis von $\small1:1$ (der Äquivalenzpunkt).

Bei einer Titration haben wir in der Regel eine Lösung mit bekanntem Volumen, aber unbekannter Stoffmengenkonzentration (den Analyt), dem ein Farbindikator (z. B. Phenolphthalein) zugesetzt wird. Der Indikator ändert seine Farbe, wenn dieses $1:1$ Verhältnis (das durch seine Titrationskurve bestimmt wird) erreicht ist. Indem du entweder eine Säure oder eine Base mit bekannter Stoffmengenkonzentration (das Titriermittel) hinzufügst und misst, wie viel benötigt wird, um diese Veränderung zu bewirken, kannst du die Stoffmengenkonzentration der unbekannten Substanz mithilfe der folgenden Gleichung berechnen:

wobei:

• $n_{\text{H}^+}$ — Anzahl der H⁺-Ionen pro Molekül der Säure;
• $M_{\text{a}}$ — Stoffmengenkonzentration der Säure;
• $V_{\text{a}}$ — Volumen der Säure;
• $n_{\rm OH^-}$ — Anzahl der OH^--Ionen pro Molekül der Base;
• $M_{\text{b}}$ — Stoffmengenkonzentration der Base; und
• $V_{\text{b}}$ — Volumen der Base.

Hier ist die Methode für eine Säure-Basen-Titration:

1. Fülle eine Bürette mit der Lösung des Titriermittels. Gehe vorsichtig mit der Lösung um und entferne den Trichter, wenn du fertig gegossen hast. Stelle die Bürette auf einen Bürettenständer. Notiere den Startpunkt der Lösung auf der Bürette. Möglicherweise musst du etwas von der Lösung abnehmen, um den Startpunkt der Messungen zu erreichen.

2. Miss eine Menge des Analyten ab (sie sollte kleiner sein als die Menge in deiner Bürette) und gib sie in einen Erlenmeyerkolben. Gib den Indikator in den Kolben. Stelle die Bürette auf eine weiße Fliese, damit du die Farbe besser beobachten kannst.

3. Fange langsam an, das Titriermittel hinzuzufügen und schwenke den Erlenmeyerkolben dabei ständig. Sobald sich die Farbe nur noch langsam ändert, gibst du das Titriermittel tropfenweise hinzu. Sobald sich die Farbe nicht weiter ändert, hörst du auf, die Lösung hinzuzufügen.

4. Notiere den Endpunkt auf der Bürette. Die Differenz zwischen diesem Punkt und dem Anfangspunkt ergibt das Volumen, aus dem du die Stoffmengenkonzentration des Analyten mithilfe der obigen Gleichung berechnen kannst.

5. Entsorge alle Chemikalien sicher.

Wusstest du, dass Moleküle einen pH-Wert haben können, bei dem sie frei von negativer Ladung sind, und dass unser isoelektrischer Punkt Rechner 🇺🇸 genau das bestimmt?

Eine Titrationskurve ist eine Darstellung der Konzentration des Analyten zu einem bestimmten Zeitpunkt des Experiments (in der Regel der pH-Wert bei einer Säure-Base-Titration) gegen das Volumen des zugegebenen Titriermittels. Anhand dieser Kurve kann man erkennen, ob es sich bei einer Säure-Base-Titration um eine schwache oder starke Säure/Base handelt.

Die Kurve um den Äquivalenzpunkt ist relativ steil und glatt, wenn es sich um eine starke Säure und eine starke Base handelt. Diese Kurve bedeutet, dass eine geringe Erhöhung der Titriermittelmenge zu einer deutlichen Veränderung des pH-Wertes führt, so dass eine Vielzahl von Indikatoren verwendet werden kann (z. B. Phenolphthalein oder Bromthymolblau).

Hier ist die Titrationskurve von $\small\text{NaOH}$ neutralisierend $\small\text{HCl}$. Die blaue Linie ist die Kurve, während die rote Linie ihre Ableitung darstellt.

Wenn du es mit einer starken Säure und einer schwachen Base oder umgekehrt zu tun hast, wird die Titrationskurve unregelmäßiger. Schwache Säuren und Basen sind Moleküle, die in Lösung nicht vollständig dissoziieren, d.h. sie sind keine Salze. Ein Beispiel für eine schwache Säure ist Essigsäure (Ethansäure) und ein Beispiel für eine schwache Base ist Ammoniak. Da diese Moleküle nicht vollständig dissoziieren, verschiebt sich der pH-Wert in der Nähe des Äquivalenzpunktes weniger.

Der Äquivalenzpunkt liegt bei einem pH-Wert innerhalb des pH-Bereichs der stärkeren Lösung, d.h. bei einer starken Säure und einer schwachen Base liegt der pH-Wert bei <7. Aus diesem Grund musst du den richtigen Indikator für die richtige Lösungskombination auswählen, denn der Bereich der Farbveränderungen muss den Äquivalenzpunkt enthalten. Wenn du z.B. eine starke Säure und eine schwache Base verwendest, brauchst du einen Indikator, der sich bei einem niedrigen pH-Wert verändert, wie z.B. Methylorange (3,1-4,4).

Da die Titrationskurven bei Verwendung einer schwachen Säure und einer schwachen Base sehr unregelmäßig sind, können Indikatoren nicht genau verwendet werden. Stattdessen wird oft ein pH-Wert-Messgerät verwendet.

Das Wort Titration stammt vom französischen Wort tiltre ab, das ursprünglich den „Anteil von Gold oder Silber in Münzen“ und später die „Konzentration einer Substanz in einer bestimmten Probe“ bezeichnete. Es ist daher leicht zu verstehen, warum der französische Chemiker Joesph Louis Gay-Lussac den Begriff zum ersten Mal verwendete, als er frühe Experimente zur atomaren Zusammensetzung von Materialien durchführte (er verbesserte folgend die Bürette und erfand die Pipette).

Erst als Mohr 1855 die moderne Bürette entwickelte, wurde die Technik für uns heute erkennbar und ist seitdem eine beliebte Methode der analytischen Chemie.

Titrationen haben in der modernen Welt viele Anwendungen, obwohl viele der ursprünglichen Anwendungen durch modernere Techniken überflüssig geworden sind:

• Zur Bestimmung einer unbekannten Lösung, z. B. einer auf dem Feld gesammelten Lösung. Obwohl eine exakte Bestimmung unmöglich ist, ist die Titration ein wertvolles Hilfsmittel, um die Stoffmengenkonzentration zu bestimmen. Anhand der Titrationskurve kann auch festgestellt werden, ob es sich bei der Lösung um eine starke oder schwache Säure/Base handelt.

• Wenn Pflanzenölabfälle zur Herstellung von Biodiesel verwendet werden, ist es notwendig, die Charge vor der Verarbeitung zu neutralisieren. Dazu wird eine kleine Probe titriert, um den Säuregrad zu bestimmen. Dieser gibt Aufschluss darüber, wie viel Base wir brauchen, um die Charge erfolgreich zu neutralisieren. Durch die Zugabe einer Base werden die vorhandenen freien Fettsäuren entfernt, die dann zur Herstellung von Seife verwendet werden können.

• Titrationen werden üblicherweise verwendet, um die Konzentration des sauren Regens zu bestimmen, der fällt. Diese Experimente sind hilfreich, um die Menge der Verschmutzung in der oberen Atmosphäre zu überwachen.

Säuren

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