Titrationskurven
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Grundlagen und praktische Aspekte von Titrationskurven
Säure-Base-Titrationen
Bei einer Säure-Base-Titration beobachten wir im Allgemeinen zwei Typen von Titrationskurven, die von der Stärke der beteiligten Säure und Base abhängen. Starke Säuren und Basen führen zu einer Titrationskurve mit einem steilen Sprung nahe dem Äquivalenzpunkt – dem Punkt, an welchem äquimolare Mengen von Säure und Base miteinander reagiert haben. Das liegt daran, dass die Reaktion schnell und vollständig abläuft.
Im Gegensatz dazu weist die Kurve einer Titration zwischen einer schwachen Säure und einer starken Base (oder umgekehrt) einen flacheren und breiteren Übergangsbereich auf. Hier geschieht die Neutralisationsreaktion langsamer und der Punkt der vollständigen Neutralisation ist nicht so deutlich markiert, wie bei der Titration mit einer starken Säure/Basis.
Redox-Titrationen
Bei Redox-Titrationen ändert sich das Redoxpotenzial der Lösung graduell, bis der Äquivalenzpunkt erreicht ist, an dem das Potenzial sich abrupt ändert. Der Endpunkt – der Punkt, an dem die Farbe des Indikators (wenn verwendet) wechselt – ist häufig sehr nahe am Äquivalenzpunkt, was diese Methode recht genau macht.
Fällungstitrationen
Fällungstitrationen basieren auf der Bildung eines Niederschlags. Der Äquivalenzpunkt wird oft durch plötzliche Änderungen der Trübung oder durch einen Farbwechsel eines Indikators angezeigt. Fällungstitrationen werden häufig zur Bestimmung von Ionen wie Silber oder Chlorid verwendet.
Komplexometrische Titrationskurven
Komplexometrische Titrationen geben Aufschluss über die Bildung von Komplexverbindungen. Ein klassisches Beispiel ist die Titration mit EDTA, einem Chelatbildner, der fähig ist, Metallionen als Liganden zu binden. Der Verlauf der Titrationskurve und der Punkt des Farbumschlags hängen stark vom pH-Wert der Lösung ab, da EDTA in verschiedenen pH-Bereichen unterschiedlich reagiert:
Die Stabilität von Komplexen, zum Beispiel mit EDTA, hängt merklich vom pH-Wert ab. Über pH 11 führt die Bildung des vollständigen Tetraanions der vierbasischen EDTA zu einer maximalen Komplexstabilität. Unterhalb von pH 9 sinkt die Stabilität, weil konkurrierende Protonenkomplexe gebildet werden. Dieses Wissen ist entscheidend, um die Notwendigkeit der pH-Kontrolle während komplexometrischer Titrationen zu verstehen.
Identifikation charakteristischer Punkte auf Titrationskurven
Die Identifikation des Äquivalenzpunktes auf einer Titrationskurve ist fundamental, da sie den Punkt repräsentiert, an dem die zu titrierende Substanz vollständig mit dem Titranten reagiert hat. Bei komplexometrischen Titrationen, wie der Titration mit EDTA, kann der Äquivalenzpunkt durch die Veränderung der Farbe eines zugefügten Indikators oder durch die plötzliche Änderung der pH-Werte oder Leitfähigkeit der Lösung identifiziert werden.
Ein weiterer wichtiger Punkt auf der Titrationskurve ist der Halbäquivalenzpunkt, der insbesondere bei der Titration einer schwachen Säure oder Base von Interesse ist. An diesem Punkt ist die Hälfte der ursprünglichen Menge der Säure oder Base neutralisiert worden. Dieser Punkt ist besonders nützlich, um die pKs-Werte (für Säuren) oder pKb-Werte (für Basen) zu bestimmen.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Überblick über die Titrationskurven. Grafik: Eigene Arbeit.↩︎
Credits Beispiel einer Titrationskurve. Titrationskurven von a) Salzsäure b) Essigsäure gegen Natronlauge. Halbäquivalenzpunkt von Essigsäure (gestrichelt, bei 20 ml): pH = pKs = 4,75. Grafik: Roland.chem, Titration-HCl-HAc, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎
