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In der Chemie ist die Titration ein Prozess, mit dem eine Chemikerin die Konzentration einer Lösung mit hoher Genauigkeit ermitteln kann, wenn sie weiß, welche Substanz darin enthalten ist. Dies kann sehr nützlich sein, um die Konzentrationen von Säuren und Basen wie Salzsäure und Natriumhydroxid zu bestimmen. Typischerweise fügt der Chemiker eine zweite Lösung tropfenweise hinzu, bis die Mischung plötzlich ihre Farbe ändert und das Ende der Titration anzeigt.
Grundlegender Prozess
Die Lösung mit unbekannter Konzentration wird als "Titer" bezeichnet. Die zugesetzte Lösung wird als "Titriermittel" bezeichnet. Bei der Säure-Base-Titration wird dem Titer genügend Titriermittel zugesetzt, um ihn zu neutralisieren. Wenn der Titer eine Base ist, fügt ein Chemiker eine Säure als Titer hinzu.
Ein Labortechniker fügt dem Titer einen Farbindikator hinzu, bevor er den Neutralisationspunkt anzeigt.Dies ist wichtig, da der Techniker, wenn er das Titriermittel zu schnell hinzufügt, direkt am Neutralisationspunkt vorbeikommen kann und nicht genau weiß, wie viel Titriermittel erforderlich war, um es zu erreichen.
Indikatoren
Bei der Säure-Base-Titration tritt der Neutralisationspunkt bei einem pH-Wert von 7,0 auf. Lackmus ist ein guter Indikator für eine Säure-Base-Titration, da sich die Farbe bei einem pH-Wert von etwa 6,5 ändert - nahe genug, wie weiter unten erläutert wird. Da Indikatoren mit der zu messenden Lösung reagieren, sollten sie nur in Maßen verwendet werden - möglichst nur wenige Tropfen.
Äquivalenzpunkt
Der Punkt, an dem das Titriermittel den gesamten Titer vollständig neutralisiert und dabei neutrales Wasser zurücklässt, wird als "Äquivalenzpunkt" bezeichnet. In diesem Fall hat das Titriermittel den gesamten Titer "aufgebraucht". Säure und Base haben sich gegenseitig vollständig aufgehoben. Ein Beispiel für diese Art der gegenseitigen Aufhebung ist in dieser chemischen Formel dargestellt:
HCl + NaOH -> NaCl + H2O
Im Gleichgewicht beträgt der pH-Wert der Lösung 7,0.
Titrationskurve
Wenn Sie ein pH-Meter verwenden, können Sie den pH-Wert regelmäßig aufzeichnen, wenn Titriermittel hinzugefügt wird. Eine Auftragung des pH-Werts (als vertikale Achse) gegen das Titriermittelvolumen würde eine Steigungskurve erzeugen, die um den Äquivalenzpunkt besonders steil ist. PH ist ein Maß für die H3O + -Konzentration in einer Lösung. Die Zugabe von ein oder zwei Tropfen zu einer neutralen Lösung verändert die H3O + -Konzentration um den Faktor 10 oder mehr. Die Verdoppelung der zugesetzten Menge ändert die Konzentration nicht annähernd so stark. Dadurch ist die Titrationskurve in dieser einen Region so steil und der Äquivalenzpunkt in der Grafik so einfach zu identifizieren. Die zum Neutralisieren des Titers erforderliche Menge an Titriermittel ist daher leicht genau zu quantifizieren.
Potentiometrische Titration
Eine Titrationskurve kann auch die Leitfähigkeit (als vertikale Achse) gegen das Titriermittel darstellen. Säuren und Basen leiten Strom. Daher können Sie die Leitfähigkeit messen, indem Sie Elektroden in den Titer einführen. Die Elektroden werden an eine Batterie und ein Amperemeter (oder Voltmeter) angeschlossen. Die Titrationskurve ändert sich am Äquivalenzpunkt steil. In diesem Fall hat die Leitfähigkeit am Äquivalenzpunkt ein merkliches Minimum. Diese Methode hat den Vorteil, dass kein Indikator benötigt wird, der die Neutralisationsreaktion stören oder daran teilnehmen könnte, was sich auf die Ergebnisse auswirkt.