Quantitative Bestimmung von Natriumcarbonatlösung und Essigsäure
Theorie
Bei der quantitativen Analyse geht es darum zu bestimmen, in welcher Konzentration ein bestimmter Stoff in einem Stoffgemisch bzw. einer Lösung vorhanden ist. Hierfür wird häufig die Titration verwendet.
Prinzip der Titration
Zu einer Lösung mit einer unbekannten Konzentration einer Substanz gibt man genau die Menge eines ausgewählten anderen Stoffes, die notwendig ist, damit beide Reaktionspartner vollständig miteinander reagieren. Diesen Zeitpunkt zeigt der zugesetzte Indikator an. Anhand der zugeführten Menge kann man auf die Konzentration der gesuchten Substanz schließen.
Man unterscheidet folgende Titrationen:
- Neutralisationstitration (Säure-Base-Titration)
- Redoxtitrationen
- Fällungstitration
- komplexometrische Titration
Durch den Einsatz genau abgemessener Volumina und Maßlösungen lässt sich also die Konzentration der unbekannten Lösung ermitteln. Dabei gilt der Grundsatz, dass immer äquivalente Mengen miteinander reagieren.
Für die Konzentration von Maßlösungen gibt es verschiedene Bezeichnungsmöglichkeiten. Während die sogenannte Molarität angibt, wieviel Mol eines Stoffes in einem Liter Lösung sind, gibt die Normalität an, wieviel Val oder Grammäquivalente eines Stoffes in einem Liter enthalten sind.
Die Molarität bezieht sich auf die Masse und das Volumen, die Normalität bezieht sich auf die Teilchenzahl und das Volumen.
Bei Säuren und Basen wird die Normalität folgendermaßen errechnet :
1 Val = Molmasse / Wertigkeit
Bei diesem Versuch handelt es sich um eine Neutralistionstitration, d.h. eine Säure wird mit einer Base titriert und umgekehrt.
Reaktionsgleichung
Essigsäure
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Natriumcarbonatlösung
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
Chemikalien
- Natriumcarbonatlösung (Na2CO3)
- Essigsäurelösung (CH3COOH )
- 0.1 N Natriumhydroxidlösung (NaOH)
- 0.1 N Salzsäure (HCl)
- Methylrotlösung
- Phenolphthaleinlösung
- destilliertes Wasser
Geräte
- 100-ml-Messkolben
- 200-ml-Erlenmeyerkolben
- Vollpipette 25 ml
- Bürette 25 ml
- Stativ
Durchführung
Essigsäure
Zuerst wird die Bürette mit 0.1 N NaOH so aufgefüllt, dass sich keine Luftblasen bilden. Sollte dies dennoch der Fall sein, kann man diese mit Hilfe eines sauberen Glasstabes entfernt werden. Jetzt wird der Messkolben mit der Lösung soweit mit destilliertem Wasser aufgefüllt, bis der untere Meniskus auf der Eichmarke liegt. Dann wird Messkolben gut durchgeschüttelt.
Nach gründlicher Reinigung der Pipette wird diese ebenfalls bis zur Eichmarke mit der sich im Messkolben befindenden Lösung gefüllt. Den Inhalt lässt man vorsichtig in den Erlenmeyerkolben laufen. Nach ca. 15 Sekunden hat sich die Pipette entleert. Der Rest muss in der Pipette belassen werden. Er darf nicht herausgeblasen werden!
Zu Beginn der Titration wird die Wand des Erlenmeyerkolbens mit destilliertem Wasser ausgespült. Dazu gibt man weiterhin 2-3 Tropfen des entsprechenden Indikators (Phenolphthalein). Nun liest man das Anfangsvolumen auf der Bürettenskala ab. Unter ständigem Schwenken des Kolbens lässt man vorsichtig soviel Maßlösung fließen, bis die Farbe der Lösung umschlägt. Jetzt wird das Endvolumen abgelesen und die verwendete Volumenmenge errechnet.
Dann wird der Mittelwert aus mindestens zwei Titrationen ermittelt. Um auf 100 ml zu kommen, muss der Inhalt der Pipette (25 ml) mit dem Faktor vier multipliziert werden.
Natriumcarbonatlösung
Das Prinzip ähnelt dem vorherigen Versuch. Allerdings wird hier 0.1 N Salzsäure als Maßlösung verwendet. Die Neutralistion (und damit auch die Titration) läuft in zwei Stufen ab. Nach der Zugabe von 2-3 Tropfen Phenolphthalein wird von pink nach farblos titriert. Anschließend gibt man 2-3 Tropfen Methylrotlösung dazu und titriert von gelb nach rot. Der Verbrauch an Maßlösung setzt sich hier aus den Verbräuchen beider Stufen zusammen. Alle Lösungen dürfen in den Ausguss gegeben werden.