Titration von HCl mit NaOH

Gegeben sind 100 mL HCl mit einer Konzentration von 0.1 mol/L. Diese Lösung wird mit 1 molarer NaOH titriert. Gesucht ist die Titrationskurve (pH-Wert als Funktion der NaOH-Zugabemenge).

Vorbereitung

Um die Titrationskurve zu berechnen, müssen wir den pH-Wert für mehrere Zugabemengen berechnen. Wir starten bei 0 mL und gehen in mehreren Schritten bis 12 mL NaOH. V0 = 100 mL sei das Volumen der HCl-Lösung; V1 sei das variable Volumen der NaOH-Zugabe.

Jede Einzelrechnung ist charakterisiert durch die ‘Misch-Konzentration’ von HCl und NaOH:

(1)   HCl = 100 mM ∙ V0 / (V0 + V1)
(2)   NaOH = 1000 mM ∙ V1 / (V0 + V1)

Damit lässt sich folgende Tabelle erstellen, die uns die Inputdaten für die nachfolgende pH-Berechnung mit aqion bereitstellt:

V0 in mL V1 in mL HCl in mM NaOH in mM
100 0 100.00 0.00
100 1 99.01 9.90
100 2 98.04 19.61
100 3 97.09 29.13
100 4 96.15 38.46
100 5 95.24 47.62
100 6 94.34 56.60
100 7 93.46 65.42
100 8 92.59 74.07
100 9 91.74 82.57
100 9.9 90.99 90.08
100 9.99 90.92 90.83
100 10 90.91 90.91
100 10.01 90.90 90.99
100 10.1 90.83 91.73
100 11 90.09 99.10
100 12 89.29 107.14

pH-Berechnung (Titrationskurve)

Die pH-Berechnung mit aqion geht einfach. Man beginnt mit reinem Wasser (Taste New) und stellt die Maßeinheit auf mmol/L (obere Checkbox Mol anklicken). Dann trägt man die Konzentrationen von NaOH und HCl aus der oberen Tabelle in die Felder Na und Cl ein.

Man beginnt mit der ersten Zeile und drückt auf Start. Die Ladungsanpassung erfolgt mit pH, der berechnete pH-Wert wird sofort angezeigt.

Das Gleiche wiederholt man mit der 2. Zeile usw. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.

NaOH-Zugabe (V1 in mL) pH-Wert
0 1.08
1 1.13
2 1.19
3 1.25
4 1.32
5 1.40
6 1.51
7 1.63
8 1.81
9 2.12
9.9 3.12
9.99 4.13
10 7.00
10.01 9.80
10.1 10.85
11 11.85
12 12.14

Eine Näherungsrechnung

Die hier titrierte Lösung hat eine relativ hohe Ionenstärke von 0.1 mol/L (mehr als ein Faktor 10 höher als bei normalen Wässern). Damit kommen Aktivitätskorrekturen ins Spiel, die man mit herkömmlichen Titrationsformeln nicht berücksichtigt.

So liefern einfache analytischen Gleichungen (für “ideale Lösungen”) folgende pH-Werte:

</table>

Das sind durchaus schon signifikante Unterschiede zu den exakten pH-Werten.

9 mL NaOH   →   pH = 2
9.9 mL NaOH   →   pH = 3
9.99 mL NaOH   →   pH = 4
[last modified: 2013-08-05]