Leitfähigkeitstitration

7.8 Leitfähigkeitstitration (Seite 166 - 167)

Der Fortgang der Neutralisationsreaktion wird mit Hilfe der Leitfähigkeit der Lösung verfolgt.
H₃O⁺- und OH⁻-Ionen besitzen eine besonders hohe Leitfähigkeit weil Wasserstoffbrücken einen raschen Ladungstransport erlauben.

Für H₃O⁺-Ionen (Wasserstoffbrücken, Wanderung der Elektronen: sehr schnell).
Für die Ladungsübertragung wird jeweils ein Proton von einem H₃O⁺-Ion abgespaltet:

Für OH⁻-Ionen (Wasserstoffbrücken, Wanderung der Elektronen: sehr schnell).
Die Eigenbewegung der Ionen hat aber auch einen Einfluss auf die Leitfähigkeit, die winzigen Protonen bewegen sich viel schneller als die (im Vergleich riesigen) Hydroxid-Ionen. Für die Ladungsübertragung wird jeweils ein Proton von einem H₂O-Molekül abgespaltet, dieses ist nicht so leicht von einem Wassermolekül abspaltbar als von einem H₃O⁺-Ion, die Leitfähigkeit von OH⁻-Ionen ist geringer als die von H₃O⁺-Ionen.

Alle anderen Ionen müssen sich zwischen den Wassermolekülen hindurchzwängen, um von einem Pol zum anderen zu gelangen:
⇒ dies geschieht sehr langsam, Wanderung der Elektronen >> Wanderung der Ionen.

Beispiel: Titration einer starke Säure (Salzsäure) mit einer starken Base (Natronlauge).

Chemische Gleichung für n mol HCl:

  HCl(aq)

  +

  NaOH(aq)

  →

  H₂O(l)

  +

  NaCl(aq)

  Säure

+

  Base

→

  Wasser

+

  Salz

Ionengleichung:

  H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)

  +

  Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

  →

  2 H₂O(l)

  +

  Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

  im Erlenmeyer

  Zugabe mittels Bürette

• Das Natrium-Ion (Na⁺) und das Chlorid-Ion (Cl⁻) sind viel schlechtere elektrische Leiter als das Hydroxid-Ion (OH⁻) und das Oxononium-Ion (H₃O⁺).
• H₃O⁺-Ionen haben eine höhere Leitfähigkeit als die OH⁻-Ionen

Leitfähigkeit_(Lösung) = f(V_Base):

3 wichtige Bereiche:

• V < V_E

n_H₃O⁺ wird geringer denn H₃O⁺ reagiert mit OH⁻ zu Wasser
n_Cl⁻ bleibt konstant
n_Na⁺ wird größer
⇒ Die Leitfähigkeit nimmt rasch ab, weil n_H₃O⁺ geringer wird
und die Leitfähigkeit von H₃O⁺ sehr groß ist
H₃O⁺ bestimmt die Leitfähigkeit

• V = V_E

n_H₃O⁺ = n_OH⁻, aber beide sehr gering, haben keinen Einfluß auf die Leitfähigkeit
n_Cl⁻ =n_Na⁺
⇒ Die Leitfähigkeit erreicht ein Minimum, weil Cl⁻ und Na⁺ nur eine geringe
Leitfähigkeit besitzen
Cl⁻ und Na⁺ bestimmen die Leitfähigkeit

• V > V_E

n_OH⁻ wird größer
n_Cl⁻ bleibt konstant
n_Na⁺ wird größer
⇒ Die Leitfähigkeit nimmt zu (aber langsamer als bei V < V_E),
weil n_OH⁻ größer wird aber die Leitfähigkeit von OH⁻ geringer als die von H₃O⁺ ist
OH⁻ bestimmt die Leitfähigkeit

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HCl(aq)	+	NaOH(aq)	→	H₂O(l)	+	NaCl(aq)
Säure	+	Base	→	Wasser	+	Salz

H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)	+	Na⁺(aq) + OH⁻(aq)	→	2 H₂O(l)	+	Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
im Erlenmeyer		Zugabe mittels Bürette

• V < V_E	n_H₃O⁺ wird geringer denn H₃O⁺ reagiert mit OH⁻ zu Wasser n_Cl⁻ bleibt konstant n_Na⁺ wird größer ⇒ Die Leitfähigkeit nimmt rasch ab, weil n_H₃O⁺ geringer wird und die Leitfähigkeit von H₃O⁺ sehr groß ist H₃O⁺ bestimmt die Leitfähigkeit
• V = V_E	n_H₃O⁺ = n_OH⁻, aber beide sehr gering, haben keinen Einfluß auf die Leitfähigkeit n_Cl⁻ =n_Na⁺ ⇒ Die Leitfähigkeit erreicht ein Minimum, weil Cl⁻ und Na⁺ nur eine geringe Leitfähigkeit besitzen Cl⁻ und Na⁺ bestimmen die Leitfähigkeit
• V > V_E	n_OH⁻ wird größer n_Cl⁻ bleibt konstant n_Na⁺ wird größer ⇒ Die Leitfähigkeit nimmt zu (aber langsamer als bei V < V_E), weil n_OH⁻ größer wird aber die Leitfähigkeit von OH⁻ geringer als die von H₃O⁺ ist OH⁻ bestimmt die Leitfähigkeit