Bei einer Titration gibst du zu einer Säure tropfenweise eine Lauge bekannter Konzentration, bis ein Indikator umschlägt. Aus dem Verbrauch rechnest du aus, wie konzentriert die Säure war, und liest an der Titrationskurve ab, wie stark sie ist.
Eine Titration bestimmt, wie konzentriert eine oder Lauge ist. Du gibst eine Lösung bekannter dazu, bis ein umschlägt. Aus dem verbrauchten Volumen rechnest du mit n=c·V die gesuchte Konzentration aus.
Vorbereiten: Probe, Indikator, Bürette
Mit einer Vollpipette misst du ein genaues Volumen der Probe ab, etwa 20.0 ml , und gibst es in einen Erlenmeyerkolben. Dazu kommen einige Tropfen Indikator.
Die Bürette ist ein langes Glasrohr mit Skala und Hahn. Du füllst sie mit der Masslösung, der Lösung mit genau bekannter Konzentration, zum Beispiel mit 0.100mol/l.
Titrieren und ablesen
Lies den Anfangsstand der Bürette ab. Lass die Masslösung zuerst zügig, gegen Ende Tropfen für Tropfen zulaufen und schwenke den Kolben.
Bleibt die neue Farbe beim Schwenken, schliesst du den Hahn und liest den Endstand ab. Abgelesen wird am unteren Rand der gewölbten Oberfläche. Meist titrierst du zwei- bis dreimal und nimmst den Mittelwert.
MerkeVerbrauch = Endstand − Anfangsstand der Bürette.
Äquivalenzpunkt und Endpunkt
Im Kolben läuft eine ab: Oxonium- und Hydroxid-Ionen reagieren zu Wasser.
H3O++OH−→2H2O
Der Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn genau so viel Masslösung zugegeben ist, wie die Probe laut braucht.
Der Endpunkt ist der Farbumschlag des Indikators. Mit dem richtigen Indikator fallen beide praktisch zusammen.
MerkeAm Äquivalenzpunkt passen die von Säure und genau zur Reaktionsgleichung.
Die Konzentration ausrechnen
Für eine gelöste Portion gilt n=c·V, das Volumen in Litern. Gibt die Säure ein ab (Salzsäure, ), ist am Äquivalenzpunkt n(Sa¨ure)=n(NaOH):
c(Sa¨ure)=V(Sa¨ure)c(NaOH)⋅V(NaOH)
gibt zwei Protonen ab und braucht doppelt so viel Natronlauge:
MerkeErst n der Masslösung, dann über die Reaktionsgleichung n der Probe, dann c = n : V.
Titrationskurve: starke Säure, starke Base
Misst du laufend den , erhältst du die Titrationskurve: nach rechts das Volumen, nach oben der pH-Wert.
Bei Salzsäure und Natronlauge mit je 0.1mol/l startet sie bei pH 1 und steigt lange kaum. Kurz vor dem Äquivalenzpunkt springt sie von etwa pH 4 auf pH 10. Mitten in diesem pH-Sprung liegt der Äquivalenzpunkt bei pH 7.
Titrationskurve von 20.0 ml Salzsäure (0.1 mol/l) mit Natronlauge (0.1 mol/l), Volumen Natronlauge in ml nach rechts, pH-Wert nach oben: Start bei pH 1, bei 20 ml der steile Sprung mit dem Äquivalenzpunkt bei pH 7, danach flach gegen pH 12.5.
Titrationskurve: schwache Säure, starke Base
Essigsäure mit 0.1mol/l startet höher, bei pH 2.9: Sie gibt nur wenige Protonen ab.
Danach steigt die Kurve flach: Essigsäure und Acetat-Ionen liegen nebeneinander vor. Die Essigsäure fängt zugegebene Hydroxid-Ionen ab, der pH steigt kaum. Das ist der Pufferbereich.
Der Sprung ist kleiner. Der Äquivalenzpunkt liegt bei pH 8.7, denn Acetat ist schwach basisch.
Titrationskurve von 20.0 ml Essigsäure (0.1 mol/l) mit Natronlauge (0.1 mol/l), Volumen Natronlauge in ml nach rechts, pH-Wert nach oben: Start bei pH 2.9, flacher Pufferbereich mit dem Halbäquivalenzpunkt bei 10 ml und pH 4.75, Äquivalenzpunkt bei 20 ml und pH 8.7.
Der Halbäquivalenzpunkt
Bei der Hälfte des Verbrauchs bis zum Äquivalenzpunkt ist die Hälfte der schwachen Säure umgesetzt. Säure und ihre Base liegen dann in gleicher Menge vor.
An diesem Halbäquivalenzpunkt gilt pH=pKs. So liest du den direkt an der Kurve ab, bei Essigsäure 4.75.
MerkeSchwache Säure: Äquivalenzpunkt über pH 7, am Halbäquivalenzpunkt gilt pH = pKs.
Den passenden Indikator wählen
Jeder Indikator wechselt die Farbe in seinem Umschlagbereich. Er muss im pH-Sprung liegen.
Indikator
Umschlag
Farben
Methylorange
pH 3.1–4.4
rot, gelborange
Bromthymolblau
pH 6.0–7.6
gelb, blau
Phenolphthalein
pH 8.2–10.0
farblos, pink
Für Salzsäure passt Bromthymolblau, für Essigsäure nur Phenolphthalein.
MerkeDer Umschlagbereich des Indikators muss im pH-Sprung liegen.
Titration auf einen Blick: Den passenden Indikator wählen als Tabelle und die wichtigsten Regeln.
Häufige Fehler
✕Die Bürette zeigt am Schluss 18.6 ml, also ist der Verbrauch 18.6 ml.
✓Der Verbrauch ist Endstand minus Anfangsstand. Stand die Bürette am Anfang bei 0.8 ml, sind es 18.6−0.8=17.8ml.
✕Am Äquivalenzpunkt ist der pH-Wert immer 7.
✓Nur bei starker Säure mit starker Base. Bei Essigsäure mit Natronlauge liegt der Äquivalenzpunkt bei etwa pH 8.7, weil die Acetat-Ionen schwach basisch sind.
✕Bei Schwefelsäure gilt wie bei Salzsäure n(H2SO4)=n(NaOH).
✓Schwefelsäure gibt zwei Protonen ab. Sie braucht doppelt so viel Natronlauge, also n(H2SO4)=21n(NaOH).
✕n=0.1mol/l⋅15ml=1.5mol
✓Das Volumen gehört in Litern in die Formel: n=0.1mol/l⋅0.015l=0.0015mol.
Begriffe zum Nachschlagen
Titration
Verfahren, bei dem man die Konzentration einer Lösung bestimmt, indem man eine Lösung bekannter Konzentration bis zum Äquivalenzpunkt zugibt.
Masslösung
Die Lösung mit genau bekannter Konzentration in der Bürette, zum Beispiel Natronlauge mit 0.100 mol/l.
Bürette
Langes Glasrohr mit Skala und Hahn. Damit gibst du die Masslösung tropfenweise zu und liest das Volumen auf 0.05 ml genau ab.
Neutralisation
Reaktion einer Säure mit einer Base. Oxonium- und Hydroxid-Ionen reagieren zu Wasser, dazu entsteht ein Salz.
Äquivalenzpunkt
Punkt der Titration, an dem genau so viel Masslösung zugegeben ist, wie die Probe laut Reaktionsgleichung braucht.
Titrationskurve
Diagramm des pH-Werts gegen das zugegebene Volumen der Masslösung. Der Äquivalenzpunkt liegt mitten im steilen pH-Sprung.
Halbäquivalenzpunkt
Punkt bei der Hälfte des Verbrauchs. Bei einer schwachen Säure gilt dort pH = pKs.
Umschlagbereich
pH-Bereich, in dem ein Indikator seine Farbe wechselt, bei Phenolphthalein etwa pH 8.2 bis 10.0.
Stoffmenge
Zählt Teilchen in mol. Für eine Lösung gilt n = c · V, mit c in mol/l und V in Litern.
Indikator
Farbstoff, der je nach pH-Wert eine andere Farbe hat und so den Endpunkt der Titration zeigt.
20.0 ml Salzsäure werden mit Natronlauge (c=0.100mol/l) titriert. Die Bürette steht am Anfang bei 0.5 ml, beim Farbumschlag bei 15.5 ml. Wie gross ist die Konzentration der Salzsäure?
Lösung Schritt für Schritt
Verbrauch aus der Bürette ablesen.V(NaOH)=15.5ml−0.5ml=15.0ml=0.0150l
Stoffmenge der zugegebenen Natronlauge.n(NaOH)=0.100mol/l⋅0.0150l=0.00150mol
Salzsäure gibt ein Proton ab, am Äquivalenzpunkt sind die Stoffmengen gleich.HCl+NaOH→NaCl+H2O,n(HCl)=0.00150mol
Durch das Volumen der Probe teilen.c(HCl)=0.0200l0.00150mol=0.0750mol/l
Die Salzsäure hat die Konzentration c(HCl)=0.075mol/l.
Beispiel 2Wie viel Säure ist im Essig?
Im Chemiepraktikum einer Kantonsschule in Luzern prüft eine Gruppe Speiseessig aus dem Laden. Auf der Flasche steht, er enthalte 5 Prozent Säure. Sie titriert dreimal je 10.0 ml Essig mit Natronlauge (c=1.00mol/l) und Phenolphthalein. Verbrauch: 8.4 ml, 8.2 ml und 8.3 ml. Wie gross ist die Konzentration der Essigsäure, und stimmt die Angabe? (M(CH3COOH)=60g/mol)
Lösung Schritt für Schritt
Mittelwert der drei Durchgänge.Vˉ=38.4+8.2+8.3ml=8.3ml=0.0083l
Stoffmenge der Natronlauge.n(NaOH)=1.00mol/l⋅0.0083l=0.0083mol
Essigsäure gibt ein Proton ab, also gleich viel Essigsäure.CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O,n(CH3COOH)=0.0083mol
Konzentration in den 10.0 ml Essig.c=0.0100l0.0083mol=0.83mol/l
In Gramm pro Liter umrechnen.0.83mol/l⋅60g/mol≈50g/l
Ein Liter Essig wiegt etwa 1 kg. 50 g in 1000 g sind 5 Prozent.
Der Essig enthält 0.83mol/l Essigsäure, also etwa 50 g pro Liter. Die Angabe von 5 Prozent stimmt.
Beispiel 3Schwefelsäure: zwei Protonen
25.0 ml Schwefelsäure werden mit Natronlauge (c=0.200mol/l) titriert. Der Verbrauch beträgt 12.5 ml. Wie gross ist die Konzentration der Schwefelsäure?
Lösung Schritt für Schritt
Stoffmenge der Natronlauge.n(NaOH)=0.200mol/l⋅0.0125l=0.00250mol
Reaktionsgleichung aufstellen: Ein Schwefelsäure-Molekül braucht zwei Hydroxid-Ionen.H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O
Also nur halb so viel Schwefelsäure wie Natronlauge.n(H2SO4)=21⋅0.00250mol=0.00125mol
Durch das Volumen der Probe teilen.c(H2SO4)=0.0250l0.00125mol=0.0500mol/l
Die Schwefelsäure hat die Konzentration 0.05mol/l. Ohne den Faktor 12 käme fälschlich das Doppelte heraus.
Beispiel 4Eine unbekannte Säure an der Kurve erkennen
20.0 ml einer unbekannten Säure werden mit Natronlauge titriert und der pH-Wert gemessen. Die Kurve beginnt bei pH 2.9, der Äquivalenzpunkt liegt bei 20.0 ml und pH 8.7. Nach 10.0 ml zeigt das pH-Meter 4.75. Ist die Säure stark oder schwach? Wie gross ist ihr pKs-Wert, und welcher Indikator passt?
Die gemessene Kurve, Volumen Natronlauge in ml nach rechts, pH-Wert nach oben: Start bei pH 2.9, Halbäquivalenzpunkt bei 10 ml und pH 4.75, Äquivalenzpunkt bei 20 ml und pH 8.7.Lösung Schritt für Schritt
Der Äquivalenzpunkt liegt über pH 7 und die Kurve hat einen flachen Pufferbereich. Die Säure ist schwach.
10.0 ml ist die Hälfte des Verbrauchs bis zum Äquivalenzpunkt, also der Halbäquivalenzpunkt.V1/2=21⋅20.0ml=10.0ml
Dort gilt pH = pKs.pKs=4.75
Der Sprung liegt etwa zwischen pH 7 und 11. Von den drei Indikatoren schlägt nur Phenolphthalein (pH 8.2 bis 10.0) darin um.
Eine schwache Säure mit pKs=4.75, also vermutlich Essigsäure. Passender Indikator: Phenolphthalein.
Jetzt du
3Übungen mit Lösungen
Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.
1
Mit welchem Gerät misst du bei einer Titration die Probe genau ab? In welchem Gerät ist die Masslösung?
Die Vollpipette misst ein festes Volumen genau ab, zum Beispiel 20.0 ml.
Die Bürette hat eine Skala und einen Hahn. Aus ihr lässt du die Masslösung zulaufen und liest den Verbrauch ab.
2
Die Bürette zeigt vor der Titration 0.4 ml, beim Farbumschlag 16.9 ml. Wie gross ist der Verbrauch?
Lösung zeigen
Ergebnis: 16.5 ml
Verbrauch = Endstand − Anfangsstand.
16.9ml−0.4ml=16.5ml.
3
Wie viel mol Natriumhydroxid sind in 12.0 ml Natronlauge mit c=0.10mol/l?
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.0012mol
12.0ml=0.0120l.
n=c⋅V=0.10mol/l⋅0.0120l=0.0012mol.
4
Salzsäure wird mit Natronlauge titriert. Was gilt am Äquivalenzpunkt für die Stoffmengen, und welchen pH-Wert hat die Lösung dort?
Lösung zeigen
Ergebnis: n(HCl)=n(NaOH), pH 7
HCl und NaOH reagieren im Verhältnis 1 : 1, also sind die Stoffmengen gleich.
Übrig bleibt Kochsalzlösung. Sie ist neutral, pH 7.
5
Du titrierst Essigsäure mit Natronlauge. Welcher Indikator passt: Methylorange, Bromthymolblau oder Phenolphthalein?
Lösung zeigen
Ergebnis: Phenolphthalein
Essigsäure ist schwach, der Äquivalenzpunkt liegt bei etwa pH 8.7.
Nur Phenolphthalein schlägt in diesem Bereich um (pH 8.2 bis 10.0).
6
25.0 ml Salzsäure verbrauchen bis zum Umschlag 20.0 ml Natronlauge (c=0.100mol/l). Berechne die Konzentration der Salzsäure.
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.080mol/l
n(NaOH)=0.100mol/l⋅0.0200l=0.00200mol.
n(HCl)=0.00200mol.
c(HCl)=0.00200mol:0.0250l=0.080mol/l.
7
10.0 ml Natronlauge unbekannter Konzentration werden mit Salzsäure (c=0.050mol/l) titriert. Verbrauch: 14.0 ml. Wie gross ist c(NaOH)?
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.070mol/l
Hier ist die Salzsäure die Masslösung: n(HCl)=0.050mol/l⋅0.0140l=0.00070mol.
n(NaOH)=0.00070mol.
c(NaOH)=0.00070mol:0.0100l=0.070mol/l.
8
Drei Titrationen von je 20.0 ml Salzsäure mit Natronlauge (c=0.10mol/l) ergeben 12.3 ml, 12.5 ml und 12.4 ml. Berechne die Konzentration der Salzsäure.
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.062mol/l
Mittelwert: (12.3+12.5+12.4):3=12.4ml.
n(NaOH)=0.10mol/l⋅0.0124l=0.00124mol=n(HCl).
c(HCl)=0.00124mol:0.0200l=0.062mol/l.
9
Wie viele Milliliter Natronlauge (c=0.20mol/l) brauchst du, um 15.0 ml Salzsäure (c=0.40mol/l) zu neutralisieren?
Lösung zeigen
Ergebnis: 30.0 ml
n(HCl)=0.40mol/l⋅0.0150l=0.0060mol.
Es braucht gleich viel NaOH: 0.0060mol.
V=n:c=0.0060mol:0.20mol/l=0.030l=30.0ml.
10
Eine Titrationskurve beginnt bei pH 3, hat einen flachen Abschnitt und den Äquivalenzpunkt bei pH 8.7. Wurde eine starke oder eine schwache Säure titriert? Nenne zwei Gründe.
Lösung zeigen
Ergebnis: Eine schwache Säure.
Eine starke Säure gleicher Konzentration hätte einen tieferen Start-pH, hier ist er mit 3 eher hoch.
Der flache Pufferbereich und der Äquivalenzpunkt über pH 7 gehören zu einer schwachen Säure.
11
10.0 ml Schwefelsäure verbrauchen 16.0 ml Natronlauge (c=0.10mol/l). Berechne die Konzentration der Schwefelsäure.
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.080mol/l
n(NaOH)=0.10mol/l⋅0.0160l=0.0016mol.
H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O, also n(H2SO4)=0.0008mol.
c=0.0008mol:0.0100l=0.080mol/l.
12
Bei der Titration einer schwachen Säure liegt der Äquivalenzpunkt bei 18.0 ml. Nach 9.0 ml zeigt das pH-Meter 3.75. Wie gross ist der pKs-Wert? Begründe.
Lösung zeigen
Ergebnis: pKs=3.75
9.0 ml ist die Hälfte von 18.0 ml, also der Halbäquivalenzpunkt.
Dort ist die Hälfte der Säure zu ihrer Base umgesetzt, Säure und Base liegen in gleicher Menge vor.
Dann gilt pH = pKs, also pKs=3.75 (zum Beispiel Ameisensäure).
13
5.00 ml Essigessenz verbrauchen 20.8 ml Natronlauge (c=1.00mol/l). Wie viel Gramm Essigsäure enthält ein Liter Essigessenz? (M=60g/mol)
Lösung zeigen
Ergebnis: etwa 250 g pro Liter
n(NaOH)=1.00mol/l⋅0.0208l=0.0208mol=n(CH3COOH).
c=0.0208mol:0.00500l=4.16mol/l.
4.16mol/l⋅60g/mol≈250g/l.
14
Zu 20.0 ml Salzsäure (c=0.10mol/l) gibst du 10.0 ml Natronlauge (c=0.10mol/l). Welchen pH-Wert hat die Lösung jetzt? Runde auf eine Stelle nach dem Punkt.
Lösung zeigen
Ergebnis: pH 1.5
Am Anfang: n(H3O+)=0.10⋅0.0200=0.0020mol. Zugegeben: n(OH−)=0.0010mol.
Übrig: 0.0010molH3O+ in 30.0ml.
c(H3O+)=0.0010:0.0300≈0.033mol/l.
pH=−lg0.033≈1.5.
15
Jemand titriert Essigsäure mit Natronlauge und nimmt Methylorange (Umschlag pH 3.1 bis 4.4). Ist die berechnete Konzentration zu gross oder zu klein? Begründe.
Lösung zeigen
Ergebnis: Zu klein.
Methylorange schlägt schon bei pH 4.4 um, also im Pufferbereich.
Das ist lange vor dem Äquivalenzpunkt bei etwa pH 8.7. Der abgelesene Verbrauch ist zu klein.
Mit zu kleinem Verbrauch kommt auch eine zu kleine Konzentration heraus.
Hängt dein Kind bei der Titrationsrechnung oder beim Lesen der Titrationskurve, rechnet eine Chemie-Lehrperson die Aufgaben aus seinem Praktikum Schritt für Schritt mit ihm durch.Chemie-Nachhilfe für das Gymnasium
Üben ohne Ende
4Trainer: Titration
So funktioniert der Trainer
Immer neue Fragen zum Anklicken, jede mit kurzer Erklärung. Stufe 1 übt Geräte und Ablauf, Stufe 2 das Rechnen mit n = c · V, Stufe 3 Titrationskurven und die Wahl des Indikators.
Womit misst du die Probe genau ab?
Löse die Aufgabe und drück «Prüfen» (oder Enter).
Für dein Heft
5Zum Ausdrucken
Nimm ein fertiges Paket oder stell selbst zusammen, was du brauchst. Alles als PDF, gratis und ohne Anmeldung.
Am Gymnasium meist im 2. oder 3. Jahr, nach dem pH-Wert und dem Rechnen mit der Stoffmenge. Oft gehört ein eigenes Praktikum mit Bürette und Indikator dazu.
Gut zu wissen
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt?
Der Neutralpunkt ist pH 7. Der Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn die Stoffmengen von Säure und Base genau zur Reaktionsgleichung passen. Nur bei starker Säure mit starker Base fallen beide zusammen; bei Essigsäure mit Natronlauge liegt der Äquivalenzpunkt bei etwa pH 8.7.
Warum titriert man mehrmals?
Beim ersten Durchgang weisst du noch nicht, wo der Umschlag kommt, und gibst oft einen Tropfen zu viel. Darum titrierst du meist zwei- bis dreimal. Die Durchgänge zeigen, ob die Werte nah beieinander liegen. Mit ihrem Mittelwert rechnest du weiter.
Welchen Indikator nimmt man für eine Titration?
Einen, dessen Umschlagbereich im pH-Sprung der Kurve liegt. Für starke Säure mit starker Lauge passt Bromthymolblau, für eine schwache Säure wie Essigsäure mit Natronlauge Phenolphthalein.
In welcher Klasse lernt man die Titration?
Meist im 2. oder 3. Jahr am Gymnasium, oft mit einem Praktikum im Labor. Die Neutralisation selbst kennst du schon aus der Sek. Je nach Kanton und Schule kann es etwas früher oder später kommen.
Begriff
Konzentration
Wie viel von einem Stoff in einer Lösung gelöst ist. Man gibt sie in Prozent an oder, am Gymnasium, in mol pro Liter (mol/l).
BeispielSpeiseessig hat eine Konzentration von etwa 5 Prozent Essigsäure.