16.6: Titrationsberechnungen: Starke Säure – Starke Base

Berechnung des pH-Werts für Titrationslösungen: Starke Säure/starke Base

Es wird eine Titration für 25,00 ml 0,100 M HCl (starke Säure) mit 0,100 M einer starken Base NaOH durchgeführt. Der pH-Wert bei verschiedenen Volumina zugesetzter Basenlösung kann wie folgt berechnet werden:

(a) Titriermittelvolumen = 0 ml. Der pH-Wert der Lösung ist auf die Säureionisierung von HCl zurückzuführen. Da es sich um eine starke Säure handelt, ist die Ionisierung abgeschlossen und die Molarität der Hydroniumionen beträgt 0,100 M. Der pH-Wert der Lösung beträgt dann:

(b) Titriermittelvolumen = 12,50 ml. Da sowohl die Säureprobe als auch das Basentitriermittel monoprotisch und gleich konzentriert sind, erfordert diese Titriermittelzugabe weniger als eine stöchiometrische Menge an Base und wird daher vollständig durch Reaktion mit der überschüssigen Säure in der Probe verbraucht. Die verbleibende Säurekonzentration wird berechnet, indem die verbrauchte Menge von der Anfangsmenge abgezogen und dann durch das Lösungsvolumen dividiert wird:

(c) Titriermittelvolumen = 25,00 ml. Bei dieser Zugabe des Titriermittels wird eine stöchiometrische Menge Base (der Äquivalenzpunkt) eingesetzt, sodass nur Produkte der Neutralisationsreaktion in Lösung sind (Wasser und NaCl). Weder das Kation noch das Anion dieses Salzes unterliegen einer Säure-Base-Ionisation; Der einzige Prozess, bei dem Hydroniumionen erzeugt werden, ist die Autoprotolyse von Wasser. Die Lösung ist neutral und hat einen pH-Wert von 7,00.

(d) Titriermittelvolumen = 37,50 ml. Dies beinhaltet die Zugabe von Titriermittel über den Äquivalenzpunkt hinaus. Der pH-Wert der Lösung wird dann anhand der Konzentration der Hydroxidionen berechnet:

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Wenn eine starke Säure mit einer starken Base titriert wird oder umgekehrt, kann der pH-Wert während der Titration berechnet werden, indem die Konzentration der verbleibenden Hydronium- oder Hydroxidionen bestimmt wird.

Zum Beispiel dissoziieren 50 ml 0,10 M Salzsäure in 0,10 M Hydronium- und Chloridionen mit einem anfänglichen pH-Wert von eins.

Wenn 25 mL 0,10 M Natriumhydroxid hinzugefügt werden, kann die neue Konzentration von Hydroniumionen berechnet werden, indem die Gesamtmol der Hydroxiumionen von der Gesamtmol der Hydroniumionen subtrahiert und durch das Gesamtvolumen dividiert wird – 75 mL oder 0,075 L.

50 ml 0,10 M Salzsäure enthalten 0,0050 mol Hydronium, während 25 ml 0,10 M Natriumhydroxid 0,0025 mol Hydroxidionen enthalten. Setzt man diese Werte in die Gleichung ein, so beträgt die Hydroniumionenkonzentration 0,033 M. Daher ist der pH-Wert der Lösung auf 1,48 gestiegen.

Wenn die Zugabe von Natriumhydroxid bis zu 50 mL fortgesetzt wird, werden alle Hydroniumionen aus der Salzsäure neutralisiert, und der Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn der pH-Wert auf sieben steigt.

Oberhalb des Äquivalenzpunktes wird der pH-Wert der Lösung durch die Hydroxidionen bestimmt, da die Salzsäure vollständig neutralisiert wurde.

Wenn 70 ml Natriumhydroxidlösung, die 0,0070 Mol Hydroxidionen enthält, in die Lösung gegeben werden, kann die endgültige Konzentration von Hydroxidionen bestimmt werden, indem die anfänglichen Mole der Hydroniumionen von der Gesamtzahl der Mole der Hydroxidionen abgezogen und durch das Gesamtvolumen der Lösung dividiert werden.

Da die endgültige Hydroxidionenkonzentration 0,017 M beträgt, betragen pOH und pH der Lösung 1,78 bzw. 12,22.