Anleitung zur Säure-Base-Titration: Ammoniak & Essig

Bestimmung von Ammoniak mittels Titration

Problemstellung

Es soll die Konzentration einer Ammoniaklösung (NH₃) in Gramm pro 100 ml bestimmt werden. Hierfür wird eine Säure-Base-Titration mit Salzsäure (HCl) durchgeführt.

Versuchsdaten

• Ausgangslösung: 20 ml der ursprünglichen Ammoniaklösung wurden auf 500 ml verdünnt.
• Titration: 25 ml der verdünnten Lösung wurden titriert.
• Titrationsmittel: Salzsäure (HCl) mit einer Konzentration von 0,5 M.
• Verbrauch: Es wurden 22,7 ml HCl bis zum Umschlagpunkt des Indikators verbraucht.

Berechnung

1. Stoffmenge der verbrauchten HCl berechnen:
   Die Stoffmenge (n) berechnet sich aus Konzentration (c) und Volumen (V):
   n(HCl) = c(HCl) × V(HCl)
   n(HCl) = 0,5 mol/L × 0,0227 L = 0,01135 mol
2. Stoffmenge von NH₃ in der Probelösung:
   Die Reaktionsgleichung lautet: NH₃ + HCl → NH₄Cl. Das Stoffmengenverhältnis ist 1:1.
   Daher gilt: n(NH₃) = n(HCl) = 0,01135 mol. Diese Stoffmenge befand sich in den 25 ml der verdünnten Lösung.
3. Stoffmenge von NH₃ in der verdünnten Gesamtlösung (500 ml):
   Die Stoffmenge wird auf das Gesamtvolumen der verdünnten Lösung hochgerechnet:
   n(NH₃, gesamt) = (0,01135 mol / 25 ml) × 500 ml = 0,227 mol
4. Masse von NH₃ in der Ausgangslösung (20 ml):
   Diese Stoffmenge befand sich ursprünglich in den 20 ml der konzentrierten Lösung. Die Masse (m) wird mit der molaren Masse (M) von NH₃ (ca. 17 g/mol) berechnet:
   m(NH₃) = n(NH₃, gesamt) × M(NH₃)
   m(NH₃) = 0,227 mol × 17 g/mol = 3,859 g
5. Konzentration in g/100 ml:
   Die berechnete Masse (3,859 g) war in 20 ml der Ausgangslösung enthalten. Um die Konzentration in g/100 ml zu erhalten, wird der Wert auf 100 ml hochgerechnet:
   Konzentration = (3,859 g / 20 ml) × 100 ml = 19,3 g/100 ml

Ergebnis: Die Konzentration der ursprünglichen Ammoniaklösung beträgt 19,3 g/100 ml.

Praktikum: Bestimmung des Säuregehalts von Essig

Einleitung

Der Gesamtsäuregehalt von Essig, der die Summe der flüchtigen und fixen Säuren darstellt, wird üblicherweise in Gramm Essigsäure pro 100 ml Essig ausgedrückt. In diesem Versuch wird der Gehalt mittels einer Säure-Base-Titration mit Natronlauge (NaOH) bestimmt.

Reaktion

Essigsäure (CH₃COOH) reagiert mit Natronlauge (NaOH) zu Natriumacetat (CH₃COONa) und Wasser (H₂O). Da 1 Mol Säure mit 1 Mol Base reagiert, gilt am Äquivalenzpunkt: n(CH₃COOH) = n(NaOH).

Reaktionsgleichung: CH₃COOH_(aq) + NaOH_(aq) → CH₃COONa_(aq) + H₂O_(l)

Materialien und Chemikalien

• Erlenmeyerkolben
• 100-ml-Messkolben
• Bürette
• Pipetten
• Haushaltsessig
• Natronlauge (NaOH), ca. 0,5 M
• Phenolphthalein-Indikatorlösung
• Destilliertes Wasser

Gefahrenhinweis: Natronlauge ist ätzend. Schutzbrille tragen!

Durchführung

1. Probe vorbereiten: 10 ml Essig werden exakt in einen 100-ml-Messkolben gegeben.
2. Verdünnen: Der Messkolben wird mit destilliertem Wasser bis zur Eichmarke aufgefüllt und gut durchmischt.
3. Aliquot entnehmen: Von dieser verdünnten Lösung werden 25 ml in einen Erlenmeyerkolben überführt.
4. Indikator zugeben: Einige Tropfen Phenolphthalein werden zur Probelösung gegeben.
5. Titration: Mit einer Natronlauge bekannter Konzentration (hier: 0,49 M) wird aus einer Bürette bis zum Farbumschlag von farblos nach pink titriert.
6. Volumen notieren: Das verbrauchte Volumen der NaOH-Lösung wird abgelesen. Im Versuch waren es 4,25 ml.

Berechnungen und Ergebnisse

1. Stoffmenge der verbrauchten NaOH:
   n(NaOH) = c(NaOH) × V(NaOH)
   n(NaOH) = 0,49 mol/L × 0,00425 L = 0,00208 mol (2,08 × 10⁻³ mol)
2. Stoffmenge der Essigsäure in der 25-ml-Probe:
   Aufgrund der 1:1-Stöchiometrie gilt:
   n(CH₃COOH) = n(NaOH) = 2,08 × 10⁻³ mol
3. Stoffmenge der Essigsäure in der ursprünglichen 10-ml-Probe:
   Die Stoffmenge in der 25-ml-Probe wird auf die verdünnte Gesamtmenge (100 ml) hochgerechnet:
   n(CH₃COOH, gesamt) = (2,08 × 10⁻³ mol / 25 ml) × 100 ml = 8,32 × 10⁻³ mol
   Diese Stoffmenge befand sich in den ursprünglichen 10 ml Essig.
4. Masse der Essigsäure in 10 ml Essig:
   Die Masse wird mit der molaren Masse von Essigsäure (M ≈ 60 g/mol) berechnet:
   m(CH₃COOH) = n(CH₃COOH, gesamt) × M(CH₃COOH)
   m(CH₃COOH) = 8,32 × 10⁻³ mol × 60 g/mol ≈ 0,50 g
5. Berechnung des Säuregrads:
   Der Säuregrad ist die Masse der Säure in 100 ml Essig. Da 0,50 g in 10 ml Essig enthalten sind, entspricht dies 5,0 g in 100 ml.
   Säuregrad = (0,50 g / 10 ml) × 100 ml = 5,0 g/100 ml

Ergebnis: Der Säuregehalt des Essigs beträgt 5,0° (entspricht 5,0 g Essigsäure pro 100 ml).