Ph Wert bei Pufferpunkten bei Titration berechnen?
Hallo,
wie löst man folgende Aufgabe?
Citronensäure (C6H8O7) ist eine dreiprotonige Säure. Welche ph-Werte ergeben sich für die verschiedenen Pufferpunkten während einer Titration?
Leider weiß ich gar nicht, wie man diese Aufgabe löst. Normalerweise sind bei den PH-WertAufgaben ja immer Konzentrationen bzw. Pks/pkb Werte angegeben, die man dann einfach in die entsprechenden Formeln eingeben kann.
Danke im Voraus ;)
1 Antwort
Das ist nicht einfach. Zitronensäure hat die pKₐ-Werte 3.09, 4.75, 5.41. Die liegen sehr eng zusammen, und daher funktionieren die üblichen Formeln nicht.
Ich zeige Dir die Titrationskurven von je 20 ml Zitronensäure (c=1, 0.1 und 0.01 mol/l) mit gleichstarker NaOH. Die schwarze Kurve ist der pH-Wert, die weiße die erste Ableitung davon (gelegentlich ausschnitssweise vergrößert), und die Hintergrundfarben geben die Zusammensetzung der Lösung wieder (rot=Säure, rotviolett=Monoanion etc.).
Ebenfalls eingezeichnet sind die Äquivalenzpunkte (schwarze Kreise). Der bei 20 ml ist zwar ein echter Wendepunkt, aber unendlich schlecht sichtbar, der zweite ist gänzlich unsichtbar (weil pK₂ und pK₃ besonders eng zusammenliegen).
Die echten Pufferpunkte sind diejenigen, bei denen jeweils zwei Spezies (also H₃Cit/H₂Cit⁻, oder H₂Cit⁻/HCit²⁻ oder HCit²⁻/Cit³⁻) in gleicher Konzentration im Gleichgewicht vorliegen. Sie haben notwendigerweise pH=pKₐ, aber ihre Lage ist konzentrationsabhängig, vor allem beim ersten:
c=1 mol/l; V = 10.3, 32.6, 47.1 ml
c=0.1 mol/l; V = 10.1, 32.6, 47.1 ml
c=0.01 mol/l; V = 8.0, 32.5, 47.0 ml
Davon zu unterscheiden sind die Halbäquivalenzpunkte, also bei V=10,30 und 50 ml. Die haben je nach Konzentration etwas verschiedenen pH:
c=1 mol/l; pH = 3.07, 4.62, 5.57
c=0.1 mol/l; pH = 3.08, 4.62, 5.57
c=0.01 mol/l; pH = 3.21, 4.62, 5.57
Du siehst also, die Sache ist bei der Zitronensäure etwas komplizierter. Die hat letztlich nicht drei getrennte Pufferbereiche, sondern die verschmelzen zu einem einzigen zwischen 10 und 50 ml; in diesem Bereich liegen ja immer mindestens zwei Spezies in vergleichbaren Konzentrationen vor, also puffert die Lösung.
Das zeigt auch die folgende, ziemlich komplizierte Graphik:
Die Abzisse zeigt hier den pH, und die orange bzw. gelbe Kurve (Unterschied heute irrelevant) zeigt die Pufferkapazität. Du siehst einen weiten Pufferbereich zwischen grob pH 2 und pH 6 (eine einbasige Säure puffert ja nur in einem Intervall von grob 2 pH-Einheiten, pKₐ±1), an dem alle vier Spezies (Hintergrundfarben) beteiligt sind. Die schwarze Kurve ist eine Art umgekehrter Titrationskurver; sie zeigt an, wieviel Base bzw. Säure man zugeben muß, um von einer 1 mol/l Zitronensäure auf den gewünschten pH-Wert zu kommen, und die schwarzen Markierungen am unteren Rand sind die pKₐ-Werte.
Danke schonmal für die sehr ausführliche Antwort. Das muss ich erstmal richtig verstehen.