Warum beginnt die Kurve der schwachen Säure höher als die der starken?

Die schwache Säure ist nur teilweise dissoziiert: freie H⁺ sind weniger als bei einer starken Säure gleicher analytischer Konzentration. Den Anfangs-pH rechnet man aus K_a, nicht als −log C_a.

Was ist der Äquivalenzpunkt und wo liegt er im Diagramm?

Die zugegebene Stoffmenge der Base ist der Ausgangsstoffmenge der Säure stöchiometrisch gleich. Auf der Kurve ist das die Mitte des steilsten Anstiegs. Bei schwacher Säure und starker Base liegt er im basischen Bereich wegen der Hydrolyse der konjugierten Base, nicht unbedingt bei pH 7.

Warum hat die schwache Säure ein flaches Pufferstück?

Es entsteht ein Gemisch aus HA und A⁻. Der Puffer hält den pH; die Henderson-Hasselbalch-Gleichung liefert pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]). Die Kapazität ist maximal bei [HA] = [A⁻], also bei pH = pK_a.

Wie wählt man den Indikator anhand der Kurve?

Der Indikator soll im senkrechten Abschnitt umschlagen, im Bereich des Äquivalenzpunkts. Das Umschlagintervall von Phenolphthalein (etwa 8,2–10,0) passt zum Sprung schwache Säure / starke Base und kann den Sprung eines anderen Paares verfehlen.

Titration

Zugabe von Lauge zur Säure: pH-Kurve gegen das Volumen des Titranten und Äquivalenzpunkt.

Kolben + Indikator

1.00

sauer

V_a = 25 ml · C_a = 0.10 M · C_b = 0.10 M · V_b = 0.00 ml

Bürette

0.0 mL

Diagramme

Zum Modell

Die Titration ist die schrittweise Neutralisation einer Säure durch eine Base: im Diagramm der pH der Lösung gegen das Volumen des zugegebenen Titranten. Bei starker Säure und starker Base folgt der pH aus der Konzentration der überschüssigen H⁺ oder OH⁻ vor und nach dem Äquivalenzpunkt; in dessen Nähe ist die Autoprotolyse des Wassers wesentlich (K_w = 1,0×10⁻¹⁴ bei 25 °C). Bei schwacher Säure und starker Base braucht man K_a und die Henderson-Hasselbalch-Gleichung pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]) im Pufferbereich; den pH am Äquivalenzpunkt bestimmt die Hydrolyse der konjugierten Base. Die Lösungen gelten als ideal bei 25 °C, die Ionenstärke bleibt unberücksichtigt, die Reaktionen sind instantan. An der Kurve erkennt man den pH-Sprung, den Äquivalenzpunkt (steilster Abschnitt) und das Pufferplateau bei der schwachen Säure.

Für wen: Oberstufe und analytische Chemie: Säure-Base-Gleichgewichte, Puffer und Titration.

Wichtige Begriffe

Titration
Äquivalenzpunkt
Titrationskurve
Neutralisation
Pufferbereich
Henderson-Hasselbalch-Gleichung
Dissoziationskonstante
Titrant

So funktioniert es

Starke Base aus der Bürette wird zur Säure im Kolben gegeben. Kurve pH(V): beim Paar stark–stark liegt der Äquivalenzpunkt bei pH 7; bei schwacher Säure und starker Base ist der Äquivalenzbereich basisch wegen der Hydrolyse der konjugierten Base. Im Diagramm sind das aktuelle Volumen und das theoretische V_Äq markiert.

Wichtige Gleichungen

Stark–stark: [H⁺] = (C_a V_a − C_b V_b) / (V_a + V_b) vor der Äquivalenz; danach [OH⁻] analog. Bei C_a V_a = C_b V_b → pH 7.

Puffer der schwachen Säure: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]). Bei Äquivalenz: [OH⁻] ≈ √(K_b · [A⁻]).

Häufige Fragen

Warum beginnt die Kurve der schwachen Säure höher als die der starken?: Die schwache Säure ist nur teilweise dissoziiert: freie H⁺ sind weniger als bei einer starken Säure gleicher analytischer Konzentration. Den Anfangs-pH rechnet man aus K_a, nicht als −log C_a.
Was ist der Äquivalenzpunkt und wo liegt er im Diagramm?: Die zugegebene Stoffmenge der Base ist der Ausgangsstoffmenge der Säure stöchiometrisch gleich. Auf der Kurve ist das die Mitte des steilsten Anstiegs. Bei schwacher Säure und starker Base liegt er im basischen Bereich wegen der Hydrolyse der konjugierten Base, nicht unbedingt bei pH 7.
Warum hat die schwache Säure ein flaches Pufferstück?: Es entsteht ein Gemisch aus HA und A⁻. Der Puffer hält den pH; die Henderson-Hasselbalch-Gleichung liefert pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]). Die Kapazität ist maximal bei [HA] = [A⁻], also bei pH = pK_a.
Wie wählt man den Indikator anhand der Kurve?: Der Indikator soll im senkrechten Abschnitt umschlagen, im Bereich des Äquivalenzpunkts. Das Umschlagintervall von Phenolphthalein (etwa 8,2–10,0) passt zum Sprung schwache Säure / starke Base und kann den Sprung eines anderen Paares verfehlen.

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