3.8: Titration in nichtwässrigen Lösungsmitteln

Die meisten Säure-Base-Titrationen werden in einem wässrigen Medium durchgeführt. Bei wässrigen Titrationen konkurriert Wasser mit schwächeren Säuren oder Basen um die Abgabe oder Aufnahme von Protonen, was zu mehrdeutigen Endpunkten in der Titrationskurve führt. Wasser beeinflusst auch die teilweise Ionisierung schwacher Säuren oder Basen. Beispielsweise nimmt Wasser ein Proton von Essigsäure auf, um Hydronium- und Acetationen zu bilden. Das gebildete Hydronium-Ion ist eine stärkere Säure als Essigsäure, und das Acetat-Ion ist eine stärkere Base als Wasser. Infolgedessen reagieren sie unter Rückgabe der Reaktanten. Die Auswirkung dieses Prozesses auf schwache Säuren und Basen führt dazu, dass Berechnungen, die ausschließlich auf pKa-Werten basieren, zu ungenauen Ergebnissen führen können.

Die Verwendung eines nichtwässrigen Lösungsmittels wie Ammoniak, das eine stärkere Base als Wasser ist, ermöglicht die vollständige Ionisierung von Essigsäure in Acetat-Ionen, wodurch Essigsäure effektiv in eine starke Säure im Ammoniak umgewandelt wird. Anders ausgedrückt hat Ammoniak eine höhere Dissoziationskonstante (Ks) als Wasser, wodurch der Äquivalenzpunkt erhöht und der Endpunkt in der Titrationskurve von Essigsäure schärfer wird. Dies wird häufig bei der Titration schwacher Säuren und Basen in nichtwässrigen Lösungsmitteln beobachtet. Beachten Sie, dass Ks  von Wasser mit Kw bezeichnet wird.

Es gibt vier Arten nichtwässriger Lösungsmittel: aprotisch – sie können keine Protonen abgeben, protophil – sie können Protonen aufnehmen, protogen – sie können Protonen abgeben und amphoter – sie können Protonen abgeben und aufnehmen. Zusätzlich zu ihrer Verwendung bei der Titration schwacher Säuren oder Basen können einige dieser Lösungsmittel auch effektiv bei der Titration organischer Analyten eingesetzt werden, die in Wasser schlecht löslich sind. Die bei nichtwässrigen Titrationen ablaufenden Reaktionen werden durch die Bronsted-Lowry-Theorie der Säuren und Basen erklärt. Während sich hier eine Säure als Protonendonor verhält, ist die Base ein Protonenakzeptor.

Die Säure-Base-Titrationen, die im nichtwässrigen Lösungsmittel auftreten, werden durch die Bronsted-Lowry-Theorie erklärt, bei der sich eine Säure als Protonendonor verhält und die Base der Protonenakzeptor ist.

Die meisten Säure-Base-Titrationen werden in einem wässrigen Medium durchgeführt. Hier konkurriert Wasser mit schwächeren Säuren oder gelösten Basen um die Protonenspende oder -akzeptanz. Diese Interferenz mit Wasser führt zu schlechten Endpunkten, so dass stattdessen ein nichtwässriges Lösungsmittel verwendet werden muss.

Nichtwässrige Lösungsmittel eignen sich auch für schwache Säuren oder Basen, die in Wasser teilweise ionisieren. Ein nichtwässriges Lösungsmittel wie Ammoniak, eine stärkere Base als Wasser, führt jedoch zu einer stärkeren Ionisation, wodurch Essigsäure zu einer starken Säure in Ammoniak wird.

Nichtwässrige Lösungsmittel mit einer niedrigeren Dissoziationskonstante als Wasser erhöhen die Änderung des pH-Werts [p-H] am Äquivalenzpunkt, was zu einem zufriedenstellenden Endpunkt in der Titrationskurve schwacher Säuren oder Basen führt.

Nichtwässrige Lösungsmittel werden zur Titration organischer Analyten verwendet, die eine schlechte Löslichkeit in Wasser aufweisen. Es gibt vier Arten von nichtwässrigen Lösungsmitteln: aprotische, protophile, protogene und amphotere Lösungsmittel.