Neutralisation und Titration
Du erklärst die Neutralisation als Reaktion von Oxonium- und Hydroxid-Ionen zu Wasser und bestimmst mit einer Titration die Konzentration einer Lösung.
Das Wichtigste verständlich erklärt
Gibt man eine saure und eine alkalische Lösung zusammen, heben sich ihre Wirkungen auf. Diese Reaktion heißt Neutralisation.
Was passiert dabei?
Die Oxonium-Ionen der Säure reagieren mit den Hydroxid-Ionen der Lauge zu Wasser:
H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O
Die übrigen Ionen bleiben in der Lösung und bilden ein Salz. Beim Eindampfen bleibt es zurück.
Beispiel Salzsäure und Natronlauge: HCl + NaOH → NaCl + H₂O (ausführlich: H₃O⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + 2 H₂O)
Die Neutralisation ist exotherm: Die Lösung erwärmt sich.
Wann ist die Lösung neutral?
Neutral (pH 7 bei 25 °C) ist die Lösung, wenn die Stoffmenge der Oxonium-Ionen und der Hydroxid-Ionen gleich war. Bei Salzsäure und Natronlauge gleicher Konzentration braucht man also gleiche Volumina.
Titration
Mit einer Titration bestimmt man die unbekannte Konzentration einer Säure oder Lauge:
- Ein bekanntes Volumen der Probe (zum Beispiel Salzsäure unbekannter Konzentration) mit einem Indikator in einen Erlenmeyerkolben geben.
- Aus einer Bürette tropfenweise eine Maßlösung bekannter Konzentration (zum Beispiel Natronlauge) zugeben.
- Am Äquivalenzpunkt schlägt der Indikator um. Das verbrauchte Volumen ablesen.
Für einprotonige Säuren und Laugen wie HCl und NaOH gilt am Äquivalenzpunkt:
c(Säure) · V(Säure) = c(Lauge) · V(Lauge)
Bei mehrprotonigen Säuren wie Schwefelsäure (H₂SO₄) muss man berücksichtigen, dass jedes Molekül zwei Protonen abgibt.
Anwendungen
Kalk gegen versauerte Böden, Antazida (Magentabletten) gegen Sodbrennen, Neutralisation von Abwässern in der Industrie.
Das musst du dir merken
Neutralisation: H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O, dabei entstehen Wasser und ein Salz. Bei der Titration gilt am Äquivalenzpunkt für einprotonige Säuren und Laugen c(S) · V(S) = c(L) · V(L).
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1
- c(S) · V(S) = c(L) · V(L)
- c(S) = 0,1 mol/L · 15 mL : 20 mL
Ergebnis c(S) = 0,075 mol/L
Beispiel 2
- Kalilauge liefert K⁺, Schwefelsäure das Sulfat-Ion SO₄²⁻
- Ausgleich: 2 K⁺ pro SO₄²⁻
- H₂SO₄ + 2 KOH → K₂SO₄ + 2 H₂O
Ergebnis Kaliumsulfat, K₂SO₄
Selbst üben
Formuliere die Neutralisation von Salpetersäure mit Natronlauge.
Lösung anzeigen
HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O (Natriumnitrat)
25 mL Natronlauge (c = 0,2 mol/L) werden mit Salzsäure (c = 0,5 mol/L) neutralisiert. Wie viel Salzsäure braucht man?
Lösung anzeigen
V = 0,2 · 25 : 0,5 = 10 mL
Warum erwärmt sich eine Lösung bei der Neutralisation?
Lösung anzeigen
Die Neutralisation ist exotherm.
Hier passieren die meisten Fehler
Es wird angenommen, dass bei der Neutralisation immer gleiche Volumina nötig sind.
Entscheidend sind die Stoffmengen. Bei unterschiedlichen Konzentrationen braucht man unterschiedliche Volumina.
Bei Schwefelsäure wird wie bei Salzsäure gerechnet.
Schwefelsäure gibt zwei Protonen ab und braucht deshalb doppelt so viel Lauge pro Molekül.
Hinweis zur Klassenstufe
In welcher Klasse genau dieses Thema drankommt, unterscheidet sich zwischen den Ländern. Klasse 9 ist der häufigste Zeitpunkt.