Konzentration unbekannter Säure bestimmen

Question

Aufgabe:

In einen Erlenmeyerkolben fügt man 10 ml künstliche Magensäure (Gemisch aus HCL und Essigsäure mit unbekannter Konzentration) ein und versetzt diese mit 2 Tropfen Methylorange-Lösung. Nun wird mit 0,1 M NaOH bis zum Farbumschlag von rot bis orange titriert. NaOH Verbrauch wird notiert.

Danach werden 2 Tropfen Phenolphtalein-Lsg zu der Lösung gegeben und nochmals mit 0,1M NaOH bis zum Farbumschlag nach rotviolett titriert. NaOH Verbrauch wird notiert.

Problem/Ansatz:

Aufgabe: Welche Säurekonzentration wird bei dieser Titration zuerst bestimmt? Berechnen Sie die
jeweilige Säurekonzentration an Salzsäure und Essigsäure im künstlichen Magensaft und tragen Sie
Ihre Ergebnisse in die nachfolgende Tabelle ein.

Wie würde eine Schritt für Schritt Anleitung für eine solche Aufgabe aussehen? Den Versuch habe ich noch nicht durchgeführt, deswegen habe ich noch keine wirklichen Zahlenwerte. Ich würde mich aber sehr auf eine Schritt für Schritt Anleitung freuen, da mich die Mischung aus 2 Säuren sehr verwirrt...

Answer 1

Grüße chemweazle,

Zur

Titration einer Mischung bestehend aus einer starken Säure, wäßrige HCl-Lsg., und der schwachen Essigsäure(Ethansäure)

In diesem Gemisch liegt die starke Säure vollständig dissoziiert vor.

Die schwache Säure, Ethansäure, ist dagegen nur teilweise in Ionen, konjugierte Base Acetationen und Protonen, dissoziiert.
Das Dissoziationsgleichgewicht der schwachen Säure wird durch die Protonenkonzentration der vollständig dissoziierten starken Salzsäure nach links geschoben, gedrückt.

Bei der Titration eines solchen Gemisches wird zunächst die starke Säure zuerst verbraucht bis zum 1 Äquivalenzpunkt, 1. ÄP.

Zuerst der Verbrauch der starken Säure durch die Base der Maßlösung(NaOH-Lsg.)

HCl_(aq) + NaOH_(aq) → H₂O + NaCl_(aq)

Am 1 ÄP liegen dann nur die schwache Ethansäure in einer NaCl-Lsg. vor, das NaCl ist durch die Neutralisation der HCl-Lsg. entstanden .
Der pH-Wert dieser schwach sauren Lösung wird durch die geringfügige Dissoziation der Essigsäure bestimmt.

HOAc_(aq) ⇌ H⁽⁺⁾_(aq) + OAc^(-_(aq)

Wäre die schwache Säure nicht vorhanden, so wäre dieser Äquivalenzpunkt der Neutralpunkt, mit pH = pOH = 7.
Ab dem 1 ÄP erfolgt durch weitere Basenzugabe die Titration der schwachen Essigsäure bis einschließlich der 2. ÄP erreicht ist. Zwischen den beiden Äquivalenzpunkten liegt dann der sogenannte Puffer-Bereich. Der pH-Wert wird in diesem Intervall durch die Henderson-Hasselbalch-Gleichng beschrieben.

$$pH = pKs(HOAc) + log_{10}\left[\dfrac{c(OAc^{(-)})}{c(HOAc)}\right]$$

Am 2. ÄP liegt ein Gemisch aus NaCl und Natriumacetat vor. Der pH-Wert wird am 2 ÄP durch die Basenreaktion der Acetationen, konjugierte Base zur Essigsäure, bestimmt und die Lösung ist somit leicht alkalisch.

Deshalb wird zur Erkennung des 2. ÄP der Indikator Phenolphtalein verwendet, weil dieser im leicht alkalischen Millieu einen deutlich erkennbaren Farbumschlag nach rot-violett liefert.

Am 2. ÄP

Basenreaktion der Acetationen, OAc^(-)

H₂O + OAc^(-)_(aq) ⇌ OH^(-)_(aq) + HOAc_(aq)

Es sollen 10 ml des Gemisch aus starker und schwacher Säure titriert werden.
Das Aliquotvolumen beträgt also hier , V(Aliquot) = 10 ml = 0,01 l, die Konzentration der NaOH-Maßlösung beträgt, c(NaOH) = 0, 1 mol / l = 0,1 mmol / ml.

1. Titration der HCl zuerst

Der Verbrauch an Maßlösung, 0,1 m NaOH-Lsg. für die Titration der starken Säure, HCl , bis zum 1. ÄP sei abgekürzt mit V(NaOH)₁

Der Verbrauch an Maßlösung, 0,1 m NaOH-Lsg. für die Titration der schwachen Säure, HOAc , zwischen dem 1. ÄP bis einschließlich zum 2. ÄP sei abgekürzt mit V(NaOH)₂

Stoffmenge an HCl - Titration bis einschl. 1. ÄP _Farbumschlag des Indikators Methylorange

n(HCl)_verbraucht = n(NaOH)_zugegeben = c(NaOH) * V(NaOH)₁

Konzentration an HCl, c(HCl) in der Analysen-Lösung(Aliquot)
Die Konzentration an HCl in der Analysen-Lsg. ist die Stoffmenge an HCl geteilt durch das Aliquotvolumen.
$$c(HCl) = \dfrac{n(HCl)}{V(Aliquot)} = \dfrac{c(NaOH)\cdot V(NaOH)_{1}}{V(Aliquot)}$$

Titration der schwachen Säure: HOAc zw. 1 ÄP und bis einschl. 2. ÄP - Farbumschlag des Indikators Phenolphtalein

Stoffmenge an HOAc

n(NaOH)_zugegeben = n(HOAC)_verbraucht = c(NaOH) * V(NaOH)₂

Konzentration an HOAc, c(HOAc) in der Analysen-Lösung(Aliquot)

$$c(HOAc) = \dfrac{n(HOAc)}{V(Aliquot)} = \dfrac{c(NaOH)\cdot V(NaOH)_{2}}{V(Aliquot)}$$