Geeignete Indikatoren für Titration zuordnen

Question

Hallo,
ich habe eine Aufgabe, bei der ich mir unsicher bin:

Es gelten die folgenden Daten bis 25°C:
a) H3PO4 -> H+ + H2PO4-    pkS = 2,1
b) CH3COOH -> H+ + CH3COO-  pKS = 4,75
c) H2O + CO2 -> H+ + HCO3-  pkS = 6,35
d) NH4+ -> H+ + NH3        pKS = 9,24

Gegeben sind foldende Indikatoren:
a) Methylorange (Umschlagbereich: pH = 3,1 bis 4,1)
b) Phenolphtalein (Umschlagsbereich: pH = 8,0 bis 9,8)

Welche der aufgelisteten Säuren lassen sich mit NaOH gegen die beiden Indikatoren titirieren.
Die Musterlösung, dass für Phosphorsäure Methylorange als Indikator ideal ist und für
die drei anderen Säuren Phenolphtalein.

Mein Ansatz:
Beim Indikator gilt ja, dass er optimal ist, wenn der Umschlagsbereich
nur +/- 1 von dem pKS-Wert der Säure liegt.

Das trifft ja bei Phosphorsäure (pKS = 2,1) und Methylorange (pH = 3,1) ja zu,
aber bei Essigsäure (pKS = 4,75) und Phenolphtalein (pH = 8,0) ja nicht mehr zu,
da der "Abstand" zu groß ist (mehr als "1" ist).

Wo liegen Fehler in meiner Überlegung ?

DANKE :)

Answer 1

Salut,

Beim Indikator gilt ja, dass er optimal ist, wenn der Umschlagsbereich
nur +/- 1 von dem pKS-Wert der Säure liegt.

Meintest du damit das hier ?

pH  =  pKs  ± 1

Die Gleichung beschreibt den Umschlagsbereich eines Säure - Base - Indikators, wobei allerdings der pK_s - Wert des Indikators, nicht aber der pK_s der Säure gemeint ist.

Der Farbumschlag eines geeigneten Indikators sollte nun immer im Bereich des Äquivalenzpunktes liegen.

(a) Phosphorsäure (als dreiprotonige Säure) ist eine im 1. Protolyseschritt noch relativ starke Säure (und saurer als die Natronlauge basisch), d.h. der 1. ÄP befindet sich im Sauren, wodurch von der gegebenen Auswahl her nur Methylorange als Indikator sinnvoll ist.

Für (b), (c) und (d) gilt allgemein, dass sich bei der Titration von schwachen Säuren mit einer starken Base (wie Natronlauge) der Äquivalenzpunkt im alkalischen Bereich befindet. Aufgrund seines Umschlagsbereiches ist somit Phenolphtalein der passende Indikator.

Gruß in Eile :)

Comments

Guten Morgen und vielen Dank für die Antwort.

In der Tat meinte ich  pH  =  pKs  ± 1,
bin aber fälschlichlerweise davon ausgegangen,
dass es sich auf den pkS-Wert der Säure bezieht.

Wie ein geeigneter Indikator zu wählen ist, ist nun klar geworden.

In vielen anderen Aufgaben, wo es darum ging die Lage des Äquivalenzpunkts zu nennen, wurde in der Musterlösung gesagt, dass Phoshprsäure eine starke Säure ist & Natronlauge eine starke Base, weshalb der Äquivalenzpunkt bei pH= 7 liegt.

Mein Gedanke: Hängt das mit der Wertigkeit von Phosphorsäure zusammen ?... In der 1. Dissoziationstufe hat es noch 2 Protonen, während man beim NaOH nur 1 Proton hat.

Liebe Grüße

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....wurde in der Musterlösung gesagt, dass Phoshprsäure eine starke Säure ist & Natronlauge eine starke Base, weshalb der Äquivalenzpunkt bei pH= 7 liegt.

Das ist nicht richtig. Phosphorsäure ist eine dreiprotonige Säure, d.h. sie hat pro Molekül 3 dissoziierbare Wasserstoffatome, die sie Schritt für Schritt abgeben kann. Jede Protolysestufe hat dabei ihren eigenen pKs - Wert. Da nun diese pKs - Werte mit jeder Protolysestufe stark ansteigen, kann man auch sehr gut mehrere Äquivalenzpunkte bestimmen. Am 1. Äquivalenzpunkt gilt, dass c (Säure)  =  c (Base), denn von jedem Mol Säure wurde exakt 1 Mol H⁺ abgegeben und titriert. Beim 2. Äquivalenzpunkt ist die Stoffmenge der hinzugefügten NaOH annähernd doppelt so groß wie die anfänglich vorhanden gewesene Stoffmenge Säure. Schau dir dazu ruhig mal eine Titrationskurve von Phosphorsäure im Internet an. Wir dürfen ja hier leider keine urheberrechtlich geschützten Grafiken hochladen.

https://www2.chemie.uni-erlangen.de/projects/vsc/chemie-mediziner-neu/saeuren/phosphatpuffer.html