Enthülle die Geheimnisse der Neutralisation durch konduktometrische Titration! Dieses aufschlussreiche Werk taucht tief in die Welt der quantitativen Analyse ein und enthüllt, wie die Messung der Leitfähigkeit den Schlüssel zur Bestimmung von Ionenkonzentrationen und Neutralisationspunkten liefert. Anhand detaillierter Versuchsprotokolle, beginnend mit der Titration von Bariumhydroxid mit Schwefelsäure, werden die Prinzipien der Säure-Base-Reaktionen und die subtilen Veränderungen der Leitfähigkeit während des Prozesses präzise analysiert. Entdecke, wie die Konduktometrie, ein faszinierendes instrumentelles Verfahren, zur quantitativen Bestimmung von Ionenkonzentrationen in Lösungen eingesetzt wird, und lerne, wie spezielle Elektroden selektiv auf bestimmte Ionen reagieren. Die Reise geht weiter mit der Titration von Natronhydroxid mit Salzsäure, wobei die Diskrepanzen zwischen theoretischen Vorhersagen und realen Beobachtungen aufgedeckt und durch ein tiefes Verständnis der Ioneninteraktionen und Leitfähigkeitsmechanismen erklärt werden. Schließlich wird die Titration von Ethansäure mit Natronlauge untersucht, wodurch ein umfassendes Bild der konduktometrischen Titration als präzises Werkzeug zur Bestimmung von Neutralisationspunkten entsteht. Dieses Buch ist ein unverzichtbarer Leitfaden für alle, die ihr Verständnis der analytischen Chemie, insbesondere der Titration, Säure-Base-Chemie und Konduktometrie, erweitern möchten. Es bietet sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungen. Es erklärt die chemischen Reaktionen, wie Säure und Base zu Wasser, Salz und Energie reagieren. Tauchen Sie ein in die Welt der Konduktometrie und entschlüsseln Sie die Geheimnisse der Neutralisation!
Versuchsprotokoll
Neutralisation: Konduktometrische Titration
Definition:
Titration, ein Verfahren, das man in chemischen Laboratorien bei quantitativen Analysen anwendet. Hierbei misst man, welche Menge einer bekannten Lösung benötigt wird, damit eine vollständige Reaktion mit einer Lösung stattfindet, die die betreffende Substanz mit unbekannter Konzentration enthält. Bei der Maßanalyse gibt man die bekannte Lösung tropfenweise in die unbekannte Lösung. Die Lösung mit unbekanntem Gehalt wird zuvor mit einer kleinen Menge eines so genannten Indikators versetzt. Das ist eine Substanz, an deren Farbänderung man erkennen kann, ob die Reaktion vollständig abgelaufen ist. Ein klassischer Indikator ist z. B. Lackmus. In der modernen Maßanalyse werden die verschiedensten physikalischen Methoden genutzt, um den Endpunkt der Titration zu erkennen (z. B. Photometrie, Konduktometrie etc.).
Titrationen führt man beispielsweise durch, wenn man messen will, wie viel einer bekannten Säurelösung zum Neutralisieren einer Alkali- bzw. Basenlösung mit unbekannter Konzentration nötig ist.
Konduktometrie: Taucht man eine positive und eine negative Elektrode in eine ionische Lösung und legt ein elektrisches Potential an, so bewegen sich die positiv geladenen Ionen (Kationen) zur negativen Elektrode oder Kathode und die negativ geladenen Ionen (Anionen) zur positiven Elektrode oder Anode. Dadurch fließt zwischen den beiden Elektroden ein elektrischer Strom. Die Stromstärke hängt dabei vom elektrischen Potential zwischen den Elektroden und der Konzentration der Ionen in der Lösung ab. Die daraus resultierende instrumentelle Methode nennt man Konduktometrie. Sie wird zur quantitativen Bestimmung von Ionenkonzentrationen in Lösungen angewandt.
Bei einer ähnlichen Methode sprechen spezielle Elektroden nur auf ganz bestimmte Ionen an, so dass nach Wunsch die Natrium- oder Calciumionenkonzentration oder der PH-Wert der Lösung bestimmt werden können. Solche ionenselektiven Elektroden finden bei verschiedenen klinischen Analysen Anwendung.
Wir nutzen die Konduktometrische Titration in unseren Versuchen bei Saüre-Base- Reaktionen zur Indikation. D.h., daß wir die Versuche durchführen um den Neutralpunkt (auch Äquivalenzpunkt) des jeweilig entstehenden Produktes heraus zu finden:
Wir wissen, daß ein bestimmter Teil Säure einen Teil Base zu neutralisieren vermag. Wir wissen auch, daß die Leitfähigkeit des Produktes mit seiner zunehmenden Neutralität abnimmt. Also ist daraus zu folgern, daß der Punkt mit der geringsten Leitfähigkeit (=0) der Neutralpunkt sein muß.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Versuch 1:
KonduktometrischeTitration von Bariumhydroxid-Lösung
Chemikalien:
- Bariumhydroxid-Lösung Ba(OH)2 (0,1 molar)
- Schwefelsäure H2SO4 (0.1 molar)
Durchführung:
Wir füllten die Bürette mit Schwefelsäure und den Erlenmeyerkolben mit 15ml der Bariumhydroxidlösung.
Nun tröpfelten wir, in Abständen von ca. 1ml, die Schwefelsäure zur BariumhydroxidLösung. Das Produkt wurde dabei ständig umgerührt. Nach jeder Zugabe von 1ml Säure lasen wir die Leitfähigkeit des Produktes am Amperemeter ab und trugen die Werte in ein Koordinatennssystem ein.
Beobachtungen:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Was ist passiert?:
Säure + Base [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wasser + Salz + Energie
H2SO4 + Ba(OH)2 [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + BaSO4 + Energie Summengleichung
2H3O+ + SO42- + Ba[2]+ + 2OH- [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 4H2O + BaSO4 + Energie Ionengleichung
Ergebnis:
Nach den Versuchswerten und dem daraus entstehenden Kurve zu folgen, muß der Neutralpunkt zwischen 17,3 und 18,3ml bei etwa 17,8ml Schwefelsäure liegen.
Versuch 2:
Konduktometrische Titration von Natronhydroxid-Lösung
Chemikalien:
- Natronhydroxid-Lösung NaOH (0,1 molar)
- Salzsäure HCl (0,1 molar)
Durchführung:
Um Veränderungen im Vergleich zur Praxis zu finden überlegten wir uns erst mal, was eigentlich theoretisch passieren müßte (siehe blaue Kurve).
Erst dann fingen wir wie in Versuch 1 mit der Titration an: Wir füllten 15ml der Natronhydroxid-Lösung in den Erlenmeyerkolben, tröpfelten in 1ml- Schritten die Salzsäure aus der Bürette hinzu und trugen die Ergebnisse ins Koordinatensystem ein.
Beobachtungen:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Der Neutralpunkt liegt nach der Titrationskurve zwischen 13 und 14ml, bei etwa 13,5ml.
- Festzustellen ist ein Unterschied zwischen unserer theoretischen Kurve und der aus dem
Versuch entstandenen Titrationskurve gibt. Doch wie ist das zu erklären?
Erklärung:
Bei unsere theoretischen Überlegung haben wir übersehen, daß die Na+-Ionen durch die dazu stoßenden Cl--Ionen natürlich neutralisiert werden und damit die Leitfähigkeit des entstehenden Produktes nach läßt. Das sieht man durch die kontinuierlich absteigende Titrationskurve bis hin zum Neutralpunkt. Doch ab dem Neutralpunkt beginnen die H3O+-Ionen zu überwiegen und bewirken mit ihrer zunehmenden Anzahl ein starkes Ansteigen der Leitfähigkeit des Reaktionsproduktes. Dieses schlagartige, schnelle Ansteigen der Leitfähigkeit durch die H3O+-Ionen ist besonders dadurch zu erklären, daß durch die Ähnlichkeit mit dem im Produkt enthaltenen Wasser (hydratisierte Lösung) das eine Proton leicht in Richtung negative Iode weitergeleitet werden kann.
Skizze:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Gleichungen:
Säure + Base [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wasser + Salz + Energie
HCl + NaOH [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + NaCl + Energie Summengleichung
H3O+ + Cl- + OH- + Na+ [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] 2H2O + Na+ + Cl- + E Ionengleichung
Versuch 3:
Konduktometrische Titration von Ethansäure-Lösung
Chemikalien:
- Ethansäure
- Natronhydroxid NaOH (0,1 molar)
Durchführung:
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Thema des Versuchsprotokolls?
Das Thema des Versuchsprotokolls ist die Neutralisation durch konduktometrische Titration.
Was ist Titration laut dem Protokoll?
Titration ist ein Verfahren in chemischen Laboratorien zur quantitativen Analyse, bei dem die Menge einer bekannten Lösung gemessen wird, die für eine vollständige Reaktion mit einer Lösung unbekannter Konzentration benötigt wird.
Was ist Konduktometrie?
Konduktometrie ist eine instrumentelle Methode zur quantitativen Bestimmung von Ionenkonzentrationen in Lösungen, basierend auf der Messung der elektrischen Leitfähigkeit.
Was ist das Ziel der konduktometrischen Titration in den Versuchen?
Das Ziel ist, den Neutralpunkt (Äquivalenzpunkt) der entstehenden Produkte bei Säure-Base-Reaktionen zu bestimmen.
Welche Chemikalien wurden im ersten Versuch verwendet?
Im ersten Versuch wurden Bariumhydroxid-Lösung (Ba(OH)2) und Schwefelsäure (H2SO4) verwendet.
Was war das Ergebnis des ersten Versuchs?
Der Neutralpunkt im ersten Versuch lag bei etwa 17,8 ml Schwefelsäure.
Welche Chemikalien wurden im zweiten Versuch verwendet?
Im zweiten Versuch wurden Natronhydroxid-Lösung (NaOH) und Salzsäure (HCl) verwendet.
Was war das Ergebnis des zweiten Versuchs?
Der Neutralpunkt im zweiten Versuch lag bei etwa 13,5 ml Salzsäure.
Warum gab es einen Unterschied zwischen der theoretischen und der experimentellen Kurve im zweiten Versuch?
Der Unterschied entstand, weil die Neutralisierung der Na+-Ionen durch Cl--Ionen die Leitfähigkeit beeinflusst und weil H3O+-Ionen die Leitfähigkeit am Neutralpunkt stark ansteigen lassen.
Welche Chemikalien wurden im dritten Versuch verwendet?
Im dritten Versuch wurden Ethansäure und Natronhydroxid (NaOH) verwendet.
Wie wurde die Durchführung in allen Versuchen durchgeführt?
In allen Versuchen wurden 15ml einer Ausgangslösung in einem Erlenmeyerkolben gefüllt. Dann wurde die Titrationslösung in 1-ml-Schritten hinzugegeben, die Leitfähigkeit des Produktes mit einem Amperemeter gemessen, und die Werte wurden in ein Koordinatensystem eingetragen.
- Quote paper
- Frederik Keunecke (Author), 2000, Neutralisation - konduktometrische Titration, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/98478
