Wie viel Vitamin C (Ascorbinsäure) ist in Orangensaft (Abb. 1)? Um die Konzentration von Vitamin C in Orangensaft herauszufinden, kannst du die Titration als Verfahren der analytischen Chemie anwenden. Doch welches Titrationsverfahren wendest du am besten an? Vitamin C ist ein Reduktionsmittel. Das bedeutet, dass du eine Lösung mit Vitamin C mit einer Maß-Lösung, welche ein Oxidationsmittel enthält, titrieren kannst. Es bietet sich in diesem Fall also eine Redox-Titration an. Hier kannst du dir den Versuch anschauen.
Welche Titrations-Verfahren es noch gibt und wann du welches Titrationsverfahren verwendest, erklären wir dir in diesem Artikel.
Titrationsverfahren
Bei der Titration findet unabhängig vom Verfahren immer eine Reaktion statt zwischen Ionen in der Maß-Lösung, deren Konzentration bekannt ist, und Ionen in der Probe, deren Konzentration ermittelt werden soll. Wir zeigen dir, welche Reaktionen bei den unterschiedlichen Verfahren stattfinden und woran du jeweils den Endpunkt der Titration erkennst.
| Verfahren | Reaktion | Beschreibung |
|---|---|---|
| Säure-Base-Titration | Oxonium-Ionen der sauren Lösung reagieren mit Hydroxid-Ionen der basischen Lösung zu Wasser | Wenn die Konzentration der sauren Lösung unbekannt ist, titrierst du mit einer basischen Lösung, und umgekehrt. Den Endpunkt der Titration bestimmst du meist mithilfe des Farbumschlags eines Indikators oder mit einem pH-Meter. |
| Redox-Titration | Reduzierende Ionen oder Moleküle reagieren mit oxidierenden Ionen oder Molekülen | Ein Beispiel ist die Iodometrie, bei der Iod zu Iodid-Ionen reduziert wird, während die Ionen der Maß-Lösung oxidiert werden. Den Äquivalenzpunkt erkennst du in diesem Beispiel ebenfalls an einem Farbumschlag, wobei meist Stärke verwendet wird. |
| Komplexbildungs-Titration | Metall-Ionen reagieren mit Komplexbildnern zu Komplexen | Den Endpunkt der Titration erkennst du an einem raschen Farbumschlag zur Farbe des Komplexes. |
| Fällungs-Titration | Ionen der Maß-Lösung und Ionen der Probe-Lösung reagieren zu einem schwer löslichen Salz | Der Endpunkt der Titration ist erreicht, wenn du eine Trübung feststellen kannst, die sich nicht mehr verschwindet. |
Methoden zur Datenerhebung bei der Titration
Bei der Übersicht der Titrationsverfahren hast du kennengelernt, welche Art von Reaktion stattfindet. Um den Endpunkt der Titration zu erkennen und später die Titrationen auch auswerten zu können, geben wir dir hier noch einen Überblick zur Datenerhebung während der Titration.
Säure-Base-Indikator
Mit einem Säure-Base-Indikator beobachtest du den Farbumschlag eines Säure-Base-Indikators. Vor Beginn der Titration informierst du dich, welcher Indikator in Frage kommt.
pH-Wert messen
Die Messung des pH-Wertes führst du mit einem pH-Meter, also einem digitalen Messgerät, durch. Das pH-Meter misst permanent den pH-Wert der Probe-Lösung und zeigt ihn über ein Display an oder übermittelt die Werte an einen Computer. Der pH-Wert wird über der zugegebenen Menge an Maß-Lösung in Milliliter aufgetragen. An bestimmten Punkten der Titration kannst du einen Sprung des pH-Wertes erkennen. An diesen Sprüngen befinden sich Äquivalenzpunkte, die für die Auswertung der Daten wichtig sind.
Leitfähigkeit messen (Konduktometrie)
Die Leitfähigkeitsmessung kannst du auch Konduktometrie nennen. Dabei misst du die elektrische Leitfähigkeit der Probe-Lösung mit einem digitalen Spannungsmessgerät. Gibst du die Maß-Lösung tropfenweise zu der Probe-Lösung, reagieren die Ionen miteinander, wobei die Konzentration der Ionen abnimmt. Nimmt die Konzentration der Ionen in der Lösung ab, sinkt die Leitfähigkeit der Lösung. Irgendwann haben alle Ionen, deren Konzentration du ermitteln möchtest, mit den Ionen der Maß-Lösung reagiert. Am Tiefpunkt ist der Messwert der Leitfähigkeit am niedrigsten. Danach steigt die Leitfähigkeit wieder, weil die Konzentration der Ionen in der Lösung zunimmt und diese Ionen nicht mehr reagieren können.
Redox-Potential messen
Bei der Redox-Titration kannst du das Redox-Potential der Proben-Lösung messen. Das Redox-Potential ist ein Maß für die Fähigkeit, Elektronen abgeben und aufnehmen zu können. Wenn deine Proben-Lösung ein Reduktionsmittel beinhaltet und du tropfenweise eine Maß-Lösung mit einem Oxidationsmittel hinzugibst, ist das Redox-Potential am Anfang noch höher und nimmt mit der Titration ab. Der Endpunkt der Titration ist erreicht, wenn du beobachtest, dass das Redox-Potential signifikant abfällt oder ansteigt.
Zusammenfassung
Ziel der Titration ist immer die Bestimmung der Masse oder Konzentration eines bestimmten gelösten Stoffes in deiner Probe. In der Probe liegt der Stoff als Moleküle oder als Ionen vor. Je nachdem welche Eigenschaften die Ionen oder Moleküle haben und welche Reaktionen sie mit anderen Molekülen oder Ionen eingehen, wählst du gezielt das Titrationsverfahren und die Methode zur Datenerhebung aus. Zu den möglichen Verfahren gehören die Säure-Base-Titration, die Redox-Titration, die Komplexbildungs-Titration oder die Fällungs-Titration. Zur Datenerhebung kannst du Säure-Base-Indikatoren und pH-Meter verwenden oder die Messung von Leitfähigkeit oder Redoxpotential durchführen.