Puffersysteme und mehrprotonige Säuren

Puffersysteme und mehrprotonige Säuren

(Proben Nr. 26)

Teil A: Funktionsweise von Puffersystemen

Puffer sind Kombinationen aus einer Säure oder Base und einem Salz der gleichen Säure oder Base, das konjugierte Säure-Base-Paar. Der Puffer bewirkt nach Zugabe von einer Säure oder Base, dass sich der pH-Wert des Puffersystems fast nicht ändert, pH ±0,2.

Arbeitsgeräte und Chemikalien

- Bürette, 50ml
- Becherglas, 150ml
- pH-Meter
- äquimolarer Acetatpuffer, 1M CH3COOH – 1M CH3COONa
- 1M HCl
- 1M NaOH

1. Durchführung

Hier benötigt man ein Becherglas, in dem sich ca. 20ml äquimolarer Acetatpuffer befindet. Nun gibt man die Salzsäure, 1M HCl, bzw. die Natronlauge, 1M NaOH, in den bestimmten Mengen hinzu. Bei den einzelnen Mengen an Säure bzw. Base wird der pH-Wert gemessen, mit einem pH-Meter.

2. Gemessene pH-Werte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abweichungen der Werte von den theoretischen Werten können sich so erklären, dass eine 0,1M NaOH bereitgestellt wurde, anstatt eine 1M NaOH.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mögliche Fehlerquellen:

Der Acetatpuffer hat theoretisch den pH-Wert pH=4,74, da bei äquimolaren Puffern gilt: pH = pKs. Hier kann es zu Abweichungen kommen, da die pH-Meter-Elektrode in der letzten signifikanten Stelle „wackelt“, d.h. ungenau ist um ca. 3 Einheiten.

Teil B: Maßanalytische Bestimmung von H3PO4 und Bestimmung der beiden Säurekonstanten pK1 und pK2.

Arbeitsgeräte und Chemikalien

- Bürette, 50ml
- Becherglas, 400ml
- Magnetrührer
- pH-Meter
- Analyselösung
- 0,1M NaOH

Fehlerbetrachtung: Auch hier wackelt die letzte Stelle nach dem Komma um ca. 3 Einheiten, da auch hier wieder die pH-Elektrode benutzt wurde.

1. Durchführung

Zuerst wird der Messkolben, der die Analyenlösung beinhaltet, auf 250ml mit dest. Wasser aufgefüllt. Danach wird ein aliquoter Teil, 25ml, mit einer Vollpipette in das Becherglas überführt. Im Becherglas füllt man diese 25ml mit dest. Wasser auf ca. 100ml auf und titriert diese Lösung mit NaOH. Dies wird dann noch einmal wiederholt, denn die erste Titration dient nur zur ungefähren Bestimmung der Äquivalenzpunkte und die zweite Titration ist dann zur genauen Bestimmung der Äqui- valenzpunkte. Hieraus kann man dann die Äquivalenzpunkte, den genauen Gehalt an H3PO4 und die Konzentration von H3PO4 in der Probenlösung berechnen.

2. Gemessene pH-Werte während der schnellen Titration

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3. Gemessene pH-Werte während der langsamen Titration

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4. Titrationskurve mit 1. und 2. Ableitung

Überall, wo die 1. Ableitung ihr Maximum, die 2. Ableitung ihre Nullstellen, hat ist ein Äquivalenzpunkt.

Titration von H3PO4 mit NaOH als Maßlösung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aus der Titrationskurve folgt durch Ablesen an den Strichen durch die Maxima der

1. Ableitung die Äquivalenzpunkte (ÄP). Hier sind sie bei:

ÄP1 = 20,5ml NaOH

ÄP2 = 41,0ml NaOH

5. Berechnungen

Aus den Äquivalenzpunkten kann man jetzt die gesuchten Größen ermitteln.

1. Reaktionsgleichung für die Äquivalenzpunkte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6. pKs Werte aus der Titrationskurve und der 1. Ableitung

Es gilt; an den Halbneutralisationspunkten pH = pKs. Die Halbneutralisationspunkte liegen rechnerisch genau zwischen den Äquivalenzpunkten, bzw. beim ersten Halbneutralisationspunkt zwischen 0 und dem 1. Äquivalenzpunkt. Rechnerisch wären diese Punkte bei:

pK1: 2,38

pK2: 6,97,

da gilt pH = pKs. Natürlich sind hier die Messungenauigkeiten mit einbezogen, somit kann man davon ausgehen, dass man einen geringen Fehler in die Rechnungen mit einbezieht. Jetzt kommen die zeichnerischen Werte. Diese Werte haben einen größeren Fehler, als die errechneten, denn hier gibt es noch die Ablesegenauigkeit. Nun werden die pK-Werte abgelesen. Dazu fällt man das Lot bei den stöchiometrischen Äquivalenzpunkten und wenn man dann genau in der Mitte dieser beiden Lote bzw. zwischen der y-Achse und dem Lot des 1. ÄP wiederum ein Lot fällt, so ist der Schnittpunkt dieses Lotes und der Titrationskurve der pK-Wert.

Meine zeichnerischen Ergebnisse: pK1: 2,4

pK2: 6,9

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten