pH-Wert berechnung bei Titration?
25ml einer 0,1molaren HCOOH werden mit einer 0,15molaren NaOH titriert.
Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung a) nach Zugabe von 5ml NaOH und b) am Äquivalenzpunkt. Kann mir das bitte jemand in kleinen Schritten erklären?
Vielen Dank und ein gutes neues Jahr euch allen.
3 Antworten
So sieht die Titrationskuve aus. Die Hintergrundfarben geben die Verteilung von Säure (rot) und Base (blau) an, Du siehst also, daß am Anfang fast aller Kohlenstoff als undissoziierte Säure vorliegt, die bis zum Äquivalenzpunkt (16⅔ ml) abgebaut wird. Danach gibt es nur noch Formiat in der Lösung, und immer mehr H⁻-Ionen aus der zugeschütteten NaOH-Maßlösung.
Am Anfang hast Du V=25 ml einer 0.1 mol/l HCOOH, also liegen n=cV=2.5 mmol Ameisensäure vor. Um das zu neutralisieren, brauchst Du dieselbe Stoffmenge NaOH aus der Maßlösung, also ein Volumen von V=n/c=16⅔ ml.
Ab dem Äquivalenzpunkt sind hast Du alle 2.5 mmol als Formiat. Am Äquivalenzpunkt hast Du also 2.5 mmol Formiat in 25+16⅔=31⅔ ml, also ist die Konzentration des Formiats c=2.5/31⅔=0.06 mol/l.
Ameisensäure hat eine Säurekonstante pKₐ=3.77, also beträgt die Basenkonstante des Formiats pKb=14−pKₐ=10.23, und den pH kann man mit der einfachen Formel für schwache Basen berechnen
und erhält pH=8.27.
Bei fünf Millilitern Verbrauch ist die Lösung gemscht zusammengesetzt, enthält also sowohl freie Ameisensäure als auch Formiat. In solchen Fällen benutzt man die HendersonHasselbalch-Gleichung:
pH = pKₐ + lg (Salz/Säure)
Da es nur auf das Verhältnis von Salz zu Säure ankommt, kannst Du Konzentrationen oder auch einfach Stoffmengen einsetzen. Die Die 5 ml NaOH enthielten n=cV= 0.75 mmol NaOH, die mit der Ameisensäure zu ebensoviel, also 0.75 mmol, Formiat reagieren, es bleiben von der Saure 2.5−0.75=1.75 mmol übrig. Diese Zahlen in die Formel eingesetzt ergeben pH=3.40.
Es spielen die folgenden Gleichungen bei den Berechnungen eine Rolle:
a) Gleichung für die Titration:
c(Ameisensäure) * V(Ameisensäure) = c(Natronlauge) * V(Natronlauge)
b) pH Berechnung für schwache Säuren:
pH = 0,5 * [pKs(Ameisensäure) – lgc(Ameisensäure)]
c) pH Berechnung für eine Natriumformiatlösung der Konzentration c:
pH = 0,5 * [pKs(Ameisensäure) + lgc(Natriumformiatlösung) + 14]
Die Änderung der Gleichung c) genüber der von b) kommt daher, da die Lösung von Nariumformiat schwach alkalisch reagiert.
Beachte auch, dass durch die Zugabe der Natronlauge sich das Gesamtvolumen verändert.