3.3: Titrationsberechnungen: Schwache Säure – Starke Base

Bei der Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base werden in verschiedenen Phasen unterschiedliche Berechnungsmethoden angewendet. Zunächst wird der pH-Wert einer schwachen Säure wie Essigsäure anhand ihrer Dissoziationskonstante (Ka) und einer ICE-Tabelle berechnet. Bei Zugabe einer starken Base wie Natriumhydroxid bildet sich ein Puffer, dessen pH-Wert mithilfe der Henderson-Hasselbalch-Gleichung bestimmt wird. Wenn mehr Base zugegeben wird und die Titration die Hälfte erreicht, entspricht der pH-Wert dem pKa-Wert der Säure, was auf gleiche Konzentrationen der Säure und ihrer konjugierten Base hinweist. Am Äquivalenzpunkt wird die gesamte Säure in ihre konjugierte Base umgewandelt und der pH-Wert wird anhand der Dissoziationskonstante (Kb) der Base und einer ICE-Tabelle berechnet. Jenseits des Äquivalenzpunkts wird der pH-Wert durch die Konzentration der überschüssigen starken Base bestimmt.

Titrationsberechnungen für schwache Säuren und starke Basen beinhalten je nach primärem Reaktanten unterschiedliche Ansätze.

Anfangs haben 50 mL 0,1 M Essigsäure einen pH-Wert von 2,87, berechnet mit dem K_a und einer ICE-Tabelle.

Nach der Titration mit 0,1 M NaOH bildet die Lösung einen Puffer.

Die Zugabe von 10 ml NaOH erzeugt 0,001 Mol Acetat, so dass 0,004 Mol Essigsäure übrig bleiben. Der resultierende pH-Wert beträgt 4,14, berechnet nach der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.

Auf halbem Weg entspricht der pH-Wert pK_a, da die Essigsäure- und Acetationenkonzentration gleich ist.

Am Äquivalenzpunkt wandelt die Zugabe von 50 mL NaOH die gesamte Essigsäure in Acetat um, was zu einem pH-Übergang zu basischen Säuren führt. Unter Verwendung einer ICE-Tabelle und KB_b für Acetat-Ionen wird ein pH-Wert von 8,72 ermittelt.

Jede weitere Zugabe von NaOH bestimmt den pH-Wert, da es eine stärkere Base als Acetat ist. Zum Beispiel führt die Zugabe von 70 ml NaOH zu einem endgültigen pH-Wert von 12,22.