Volumetrie: Konzepte und Grundlagen

Anforderungen an eine volumetrische Reaktion

Damit eine Reaktion in der Volumetrie verwendet werden kann, muss sie folgende Bedingungen erfüllen:

• Die Reaktion zwischen der Maßlösung und der zu titrierenden Substanz muss quantitativ ablaufen, ohne dass ein Überschuss an Reagenz hinzugefügt werden muss. Die Reaktion muss am Äquivalenzpunkt abgeschlossen sein.
• Die Reaktion muss schnell ablaufen. Wenn sie langsam ist, kann sie durch Erhöhung der Temperatur oder durch Zugabe von Katalysatoren beschleunigt werden.
• Die Reaktion muss stöchiometrisch und definiert sein.
• Es muss eine Methode zur Bestimmung des Endpunkts geben, die einfach und empfindlich ist.

Merkmale einer Standardlösung

Es gibt zwei Methoden, um eine Standardlösung herzustellen:

1. Direktes Einwiegen einer Standardsubstanz, Lösen und Auffüllen mit Wasser auf ein genaues Volumen (Messkolben).
2. Herstellen einer Lösung mit ungefährer Konzentration und anschließende Standardisierung mit einer Standardsubstanz, die als primäre Standardsubstanz bezeichnet wird.

Anforderungen an eine primäre Standardsubstanz

• Die Substanz muss in reiner Form vorliegen.
• Die chemische Formel muss genau bekannt sein.
• Die Substanz darf sich an der Luft oder beim Trocknen nicht verändern.
• Sie muss unter den Bedingungen der Herstellung leicht löslich sein.
• Sie muss sofort und stöchiometrisch unter den Bedingungen der Titration reagieren.
• Wenn es sich um eine Säure oder Base, ein Oxidations- oder Reduktionsmittel handelt, sollte sie/es stark sein.
• Es ist wünschenswert, dass das Molekulargewicht oder das Äquivalentgewicht so groß wie möglich ist, damit Wägefehler weniger ins Gewicht fallen.

Änderungen der Konzentration während der Titration

Bei der Titration muss am Äquivalenzpunkt eine abrupte Änderung einer Eigenschaft des Reaktionsgemisches auftreten. Die Eigenschaft, die sich ändert, hängt von der Art der volumetrischen Reaktion ab:

• Säure-Base: Bei der Titration einer Säure mit einer Base oder einer Base mit einer Säure ist die abrupte Änderung auf einen Reaktionspartner zurückzuführen, der schwächer ist als der andere, was zu einer plötzlichen Änderung des pH-Werts führt.
• Redox: Bei der Titration mit einem Oxidations- oder Reduktionsmittel ist die abrupte Änderung auf einen Reaktionspartner zurückzuführen, der schwächer ist als der andere, was zu einer abrupten Änderung des Zellpotentials führt, das von zwei Halbzellen gebildet wird.
• Fällung: Bei der Titration einer ionischen Substanz mit einem Fällungsreagenz ist die abrupte Änderung auf einen Überschuss des Fällungsreagenzes zurückzuführen, der eine deutliche Abnahme der Konzentration des ausgefällten Ions bewirkt.

Konzepte von Säure und Base

Nach Arrhenius

• Säure: Jede Substanz, die in der Lage ist, H⁺-Ionen (H₃O⁺, z.B. HCl) zu bilden.
• Base: Jede Substanz, die in der Lage ist, OH^--Ionen (z.B. NaOH) zu bilden.

Nach Bronsted-Lowry

• Säure: Jede Substanz, die Protonen abgeben kann (z.B. NH₄⁺).
• Base: Jede Substanz, die Protonen aufnehmen kann (z.B. NH₃).

Nach Lewis

• Säure: Jede Substanz, die in der Lage ist, ein Elektronenpaar anzunehmen.
• Base: Jede Substanz, die in der Lage ist, ein Elektronenpaar abzugeben.