Bestimme die Stoffmengenkonzentration durch Titration von der gegebenen Essigsäure-Lösung. Verwende Natronlauge als Maßlösung.

Fordere einen geeigneten Farbindikator (Material XII) an und begründe deine Wahl.

Führe das Experiment durch.

Werte das Experiment aus.

Berechne den Massenanteil der gegebenen Essigsäure und entscheide, ob diese Essigsäure-Lösung als Essigspray geeignet ist.

Wahl und Begründung des Indikators

Für die quantitative Bestimmung der Konzentration von Ethansäure durch Titration mit Natronlauge wird der Indikator Phenolphthalein angefordert. Die Wahl begründet sich durch die Protolysestärke der beteiligten Reaktionspartner. Essigsäure ist eine schwache Säure, die mit der starken Base Natronlauge reagiert. Am Äquivalenzpunkt liegt eine Lösung des Salzes Natriumacetat vor. Das Acetat-Ion reagiert als korrespondierende Base der schwachen Säure in einer Gleichgewichtsreaktion mit Wasser unter Bildung von Hydroxid-Ionen, wodurch der Äquivalenzpunkt in den basischen Bereich verschoben wird. Phenolphthalein ist für diesen Nachweis ideal geeignet, da sein Umschlagbereich (farblos nach pink) im basischen Milieu liegt und somit den Äquivalenzpunkt dieser spezifischen Neutralisation präzise anzeigt.

Dokumentation der experimentellen Durchführung

Die Titration wird unter stetigem Rühren durchgeführt, bis ein permanenter Farbumschlag des Indikators von farblos nach schwach rosa eintritt. Gemäß der experimentellen Vorgabe und Durchführung ergibt sich für die Neutralisation der vorgelegten Säureprobe ein Volumenverbrauch an Maßlösung von:

Reaktionsgleichung der Neutralisation

Die bei der Titration ablaufende chemische Reaktion zwischen der schwachen Ethansäure und der starken Base Natronlauge lässt sich in der Ionenschreibweise wie folgt darstellen:

Da Ethansäure als einprotonige Säure reagiert, liegt ein stöchiometrisches Verhältnis von vor.

Berechnung der Stoffmengenkonzentration

Am Äquivalenzpunkt der Titration ist die Stoffmenge der eingesetzten Maßlösung (Base) gleich der Stoffmenge der in der Probe enthaltenen Säure. Unter Verwendung der allgemeinen Titrationsformel für einwertige Protolyte ergibt sich:

Unter Einbeziehung der experimentellen Werte, einem Probenvolumen von Ethansäure und dem in Teilaufgabe 1 ermittelten Verbrauch von Natronlauge lässt sich die Gleichung wie folgt aufstellen:

Durch Umstellung nach der gesuchten Konzentration erhält man:

Die untersuchte Ethansäure-Lösung weist somit eine Stoffmengenkonzentration von auf.

Berechnung der Masse an Essigsäure in der Probe

Um den Massenanteil bestimmen zu können, muss zunächst die absolute Masse der in der Probe enthaltenen Ethansäure ermittelt werden. Hierzu wird die aus der Titration bekannte Stoffmengenkonzentration sowie das Probenvolumen und die molare Masse der Säure verwendet:

Durch Einsetzen der Werte ergibt sich:

Ermittlung des Massenanteils und abschließende Entscheidung

Der Massenanteil beschreibt das Verhältnis der Masse der gelösten Ethansäure zur Gesamtmasse der untersuchten Lösung. Bei einer Probenmasse von berechnet sich dieser wie folgt:

Dies entspricht einem prozentualen Anteil von Da dieser Wert unter den geforderten Spezifikationen liegt, wird der angestrebte Massenanteil nicht erreicht und die Probe entspricht nicht den Anforderungen.