Säure- und Basenkonzentrationen

Lab Manual
Chemie
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Lab Manual Chemie
Acid and Base Concentrations
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05:17 min
March 26, 2020

Learning Objectives

Was sind Arrhenius-Säuren und -Basen?

Eine Arrhenius-Säure ist eine Säure, die dissoziiert und Wasserstoffionen erzeugt, wenn sie in Wasser gelöst wird, während eine Arrhenius-Base Hydroxidionen erzeugt, wenn sie in Wasser gelöst wird.

Was ist der pH-Wert und wie wird er berechnet?

Der pH-Wert ist ein Maß für den Säuregrad oder die Alkalität einer Lösung. Sie wird berechnet als die negative logarithmische Basis 10 der Konzentration von Wasserstoff- oder Hydroniumionen in der Lösung.

Wie wird die Säure- und Basenstärke bestimmt?

Die Stärke einer Säure oder Base wird durch ihre Fähigkeit bestimmt, in Wasser in ihre konjugierten Ionen zu dissoziieren. Starke Säuren und Basen dissoziieren in Wasser vollständig, schwache Säuren und Basen hingegen nicht. Die Säurestärke wird unter Verwendung der Dissoziationskonstante Ka berechnet, aber eine am häufigsten referenzierte ist die negative logarithmisch-basierte Basis 10 von Ka, die als pKa bekannt ist. Je niedriger der pKa-Wert, desto stärker ist die Säure.

Was ist Titration und wofür wird sie verwendet?

Die Titration ist eine Technik, mit der die Konzentration einer Lösung bestimmt wird. Um eine Titration durchzuführen, wird eine Lösung mit einer bekannten Konzentration, die als Standardlösung bezeichnet wird, verwendet, um die unbekannte Konzentration einer Lösung zu bestimmen, indem die bekannte langsam zur unbekannten hinzugefügt wird. Bei Säure-Base-Titrationen wird eine standardisierte Base-Lösung langsam zu einer Säure mit unbekannter Konzentration gegeben (oder die Säure wird der Base zugesetzt), bis die unbekannte Lösung durch die Bildung eines Salzes und eines Wassers neutralisiert wird, wodurch ein neutraler pH-Wert entsteht.

Wie wird die unbekannte Säurekonzentration aus einer Säure-Base-Titration bestimmt?

Da der unbekannten Säurekonzentration Base zugesetzt wird, wird der pH-Wert mit einem pH-Indikatorfarbstoff überwacht. Wenn der pH-Wert von sauer zu basisch wechselt, ändert sich die Farbe des pH-Indikators. Kurz vor diesem Punkt, wenn die Lösung neutral ist, entspricht die Konzentration der Wasserstoffionen der Konzentration der zugesetzten Hydroxidionen. Mit der bekannten Konzentration von Base ist auch die Konzentration von Hydroxidionen bekannt und wird verwendet, um die Konzentration von Wasserstoffionen in der Säure und damit auch die Konzentration von Säure zu berechnen.

List of Materials

  • 50-ml-Glasbürette
    5
  • 60 ml Kunststoffbürette mit Zweiventilsystem
    5
  • 250-ml-Erlenmeyerkolben
    15
  • 10-ml-Messzylinder
    5
  • 50-ml-Messzylinder
    5
  • 100-ml-Becherglas
    5
  • 250-ml-Becherglas
    5
  • 400-ml-Becherglas
    5
  • Rührstab aus Glas
    5
  • Ringständer
    5
  • Mittlere 2-polige Klemme
    5
  • Bürettenklemme
    5
  • 1-ml-Pipette
    5
  • 1-ml-Pipettenspitzen
    75
  • 500-ml-Polyethylenflasche mit Verschluss
    5
  • Drop-Zähler
    5
  • Aufsatz für pH-Sensorsonde
    5
  • pH 7,00 Kalibrierpuffer
    -1 Abhängig von der Laborgröße
  • pH 10,00 Kalibrierpuffer
    -1 Abhängig von der Laborgröße
  • Handheld-Datenerfassungsgerät
    5
  • Flash-Laufwerk
    5
  • Rührplatte
    5
  • Rührstäbchen
    5
  • NaOH-Pellets
    30 g
  • 14,8 M Phosphorsäure
    1 mL
  • Phenolphthalein
    0.1 g
  • Ethanol
    5 mL
  • KHP
    20 g
  • Pulvertrichter
    3
  • 150-ml-Becherglas
    1
  • 125-ml-Erlenmeyerkolben
    1
  • 25-ml-Messzylinder
    1
  • Paraffinfilm
    1 roll
  • 125-ml-Polyethylen-Flasche
    2
  • 1 ml volumetrische Pipette
    1
  • 25-ml-Messkolben
    1
  • 5-ml-Pipette
    2
  • 25-ml-Erlenmeyerkolben
    1
  • Spachtel
    2
  • 100-ml-Becherglas
    1
  • Pipette/Pipette aus Kunststoff
    1
  • Tropfflasche
    1
  • 200-ml-Glas mit Deckel
    1
  • Ofen
    1
  • Pipettierer
    1
  • Boote wiegen (mindestens 10)
    -1 Abhängig von der Laborgröße
  • Saldo (mindestens 1)
    -1 Abhängig von der Laborgröße
  • Deionisiertes Wasser
    -1 Abhängig von der Laborgröße

Lab Prep

Quelle: Smaa Koraym von der Johns Hopkins University, MD, USA

  1. Vorbereitung von Reagenzien

    Hier zeigen wir die Laborvorbereitung für 10 Studenten, die zu zweit arbeiten, mit etwas Exzess. Bitte passen Sie die Mengen nach Bedarf an.

    • Bereiten Sie 25 mL 50% w/w NaOH-Lösung vor. Wiegen Sie 25 g NaOH-Pellets ab und geben Sie sie in einen 125-ml-Erlenmeyerkolben.
    • Messen Sie 25 mL deionisiertes Wasser und geben Sie es in den Kolben.
    • Fügen Sie einen magnetischen Rührstab hinzu und mischen Sie die Lösung auf einer Rührplatte, bis die Lösung homogen erscheint. Nach dem Mischen die Öffnung des Kolbens mit Paraffinfolie abdecken. Anmerkung: Die Lösung erzeugt Wärme, also lassen Sie sie vor der Handhabung abkühlen.
    • Nach dem Abkühlen gieße die Lösung mit einem Pulvertrichter in eine Polyethylenflasche mit der Aufschrift '50% w/w NaOH'. Lagern Sie die Lösung in einem ätzenden Vorratsschrank, bis sie benötigt wird.
    • Bereiten Sie 25 mL 0,5 M Phosphorsäure vor. Verwenden Sie eine 1-ml-volumetrische Pipette, um 0,85 mL 14,8 M-Phosphorsäure abzumessen, und geben Sie sie in einen 25-ml-Messkolben.
    • Füllen Sie den Kolben mit deionisiertem Wasser bis zur Volumenmarkierung. Fügen Sie einen magnetischen Rührstab hinzu und mischen Sie die Lösung, bis sie homogen ist.
    • Verwenden Sie einen Pulvertrichter, um die Lösung in eine Polyethylenflasche mit der Aufschrift '0.5 M H3PO4' zu übertragen. Lagern Sie die Lösung in einem ätzenden Vorratsschrank, bis sie benötigt wird.
    • Bereiten Sie 5 ml 1% Phenolphthalein vor. Verwenden Sie eine volumetrische Pipette, um 2,5 ml Ethanol in einen Erlenmeyerkolben zu überführen.
    • Wiegen Sie 0,05 g Phenolphthalein und fügen Sie es dem Ethanol hinzu. Spülen Sie das Wägeschiffchen mit Ethanol, um das restliche Phenolphthalein zu übertragen.
    • Fügen Sie einen Rührstab hinzu und mischen Sie die Lösung, bis sich das Phenolphthalein aufgelöst hat und die Lösung homogen erscheint.
    • Geben Sie weitere 2,5 ml deionisiertes Wasser in den Kolben und rühren Sie um. Sobald die Lösung gut vermischt ist, fülle sie in eine beschriftete Tropfflasche um.
    • Bereite trockenes Kaliumhydrogenphthalat (KHP) vor. Wiegen Sie ca. 20 g KHP in einen Glasbehälter mit Deckel
      .
    • Stellen Sie den unbedeckten Glasbehälter in einen Ofen bei 125 °F, um das KHP über Nacht zu trocknen.
    • Wenn das KHP trocken ist, schließen Sie den Deckel und stellen Sie ihn an der Waage auf Abkühlen.
    • Stellen Sie sicher, dass ein sauberer und trockener Spatel, mehrere Wiegeschiffchen und ein 150-ml-Becherglas mit der Aufschrift 'Überschuss' vorhanden sind.
  2. Vorbereitung des Labors
    • Stellen Sie die folgenden Glaswaren und Geräte an jeder Laborstation aus (wir empfehlen, dass die Schüler zu zweit arbeiten):
      1 50-ml-Glasbürette
      1 60-ml-Kunststoffbürette mit 2-Ventil-System
      3 250-mL Erlenmeyerkolben
      1 10-mL Messzylinder
      1 50-ml-Messzylinder
      1 100-ml-Becherglas
      1 250-ml-Becherglas
      1 400-ml-Becherglas
      1 Glasrührstab
      1 Ring stehen
      1 Medium 2-polige Klemme
      1 Büretten-Klemme
      1 1-ml-Pipette
      15 1-ml-Pipettenspitzen
      1 500-ml-Flasche aus Polyethylen mit Verschluss
      1 Drop-Zähler
      1 pH-Sensorsonde
      1 Rührplatte
      1 Rührstab
      1 Datenerfassungssystem
      1 Flash-Laufwerk