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In der Regel zeichnen Chemiker die Ergebnisse einer Säuretitration in einem Diagramm mit einem pH-Wert auf der vertikalen Achse und dem Volumen der Base, die sie auf der horizontalen Achse hinzufügen, auf. Dies erzeugt eine Kurve, die sanft ansteigt, bis sie ab einem bestimmten Punkt steil ansteigt. Dieser Punkt - Äquivalenzpunkt genannt - liegt vor, wenn die Säure neutralisiert wurde. Der Halbäquivalenzpunkt liegt in der Mitte zwischen dem Äquivalenzpunkt und dem Ursprung. Dies ist der Punkt, an dem der pH-Wert der Lösung der Dissoziationskonstante (pKa) der Säure entspricht.
Lokalisieren des Halbäquivalenzpunkts
In einem typischen Titrationsexperiment fügt der Forscher einer Säurelösung Base hinzu, während er den pH-Wert auf eine von mehreren Arten misst. Eine gebräuchliche Methode ist die Verwendung eines Indikators wie Lackmus, der seine Farbe ändert, wenn sich der pH-Wert ändert. Andere Methoden umfassen die Verwendung von Spektroskopie, eines Potentiometers oder eines pH-Meters.
Mit zunehmender Basenkonzentration steigt der pH-Wert in der Regel langsam bis zur Äquivalenz an, wenn die Säure neutralisiert wurde. Zu diesem Zeitpunkt führt die Zugabe von mehr Base zu einem raschen Anstieg des pH-Werts. Nach Erreichen der Äquivalenz nimmt die Steigung dramatisch ab und der pH-Wert steigt mit jeder Zugabe der Base wieder langsam an. Der Wendepunkt, an dem die untere Kurve in die obere übergeht, ist der Äquivalenzpunkt.
Nachdem der Äquivalenzpunkt bestimmt wurde, ist es einfach, den Halbäquivalenzpunkt zu finden, da er genau in der Mitte zwischen dem Äquivalenzpunkt und dem Ursprung auf der x-Achse liegt.
Bedeutung des Halbäquivalenzpunktes
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung gibt die Beziehung zwischen dem pH-Wert einer sauren Lösung und der Dissoziationskonstante der Säure an: pH = pKa + log (/), wobei es sich um die Konzentration der ursprünglichen Säure und ihrer konjugierten Base handelt. Am Äquivalenzpunkt wurde genügend Base hinzugefügt, um die Säure vollständig zu neutralisieren, so dass am Halbäquivalenzpunkt die Konzentrationen von Säure und Base gleich sind. Daher ist log (/) = log 1 = 0 und pH = pKa.
Durch Ziehen einer vertikalen Linie vom Halbäquivalenzvolumenwert zum Diagramm und einer horizontalen Linie zur y-Achse ist es möglich, die Säuredissoziationskonstante direkt abzuleiten.