Säuren, Basen und Indikatoren – Titration Tropfen für Tropfen

NaturwissenschaftenChemische ReaktionenAlter 13–14Virtuelles Labor

Mit meiner Klasse nutzen

Ein Becherglas enthält eine saure oder basische Lösung mit bereits zugesetztem Indikator (Lackmus, Phenolphthalein oder Universalindikatorpapier). Die Lernenden geben aus zwei Büretten jeweils 1 mL HCl oder NaOH hinzu (Schaltfläche oder Tippen auf das Becherglas), beobachten den Farbumschlag des Indikators, den Zeiger der pH-Skala und die wachsende pH-Volumen-Kurve. Die Stoffmengen von H⁺ und OH⁻ sowie die Neutralisationsgleichung werden laufend aktualisiert, sodass der Neutralpunkt genau bestimmt werden kann.

Lektion: Säuren; Basen und die pH-Skala; Neutralisationsreaktionen

Was sie zeigt

Säuren geben in Wasser H⁺-Ionen ab, Basen OH⁻-Ionen; bei der Neutralisation reagieren sie zu Wasser, H⁺ + OH⁻ → H₂O, und es entsteht ein Salz. Die Simulation berechnet den pH-Wert aus den im Becherglas verbliebenen Stoffmengen an H⁺ und OH⁻, für die schwache Säure CH₃COOH mit ihrem Ks-Wert, und färbt die Lösung nach dem gewählten Indikator. Da der pH-Wert logarithmisch ist, ändert er sich fast während der ganzen Titration langsam und springt nahe dem Äquivalenzpunkt, wo n(H⁺) = n(OH⁻) gilt. Bei einer schwachen Säure liegt dieser Punkt über pH 7, weil das entstehende Natriumacetat basisch reagiert.

So funktioniert es

Wählen Sie die Lösung im Becherglas, ihre Konzentration und ihr Volumen sowie einen Indikator. Klicken Sie schrittweise auf + 1 mL NaOH oder + 1 mL HCl und lassen Sie vor jeder Zugabe die Farbe vorhersagen. Notieren Sie das Volumen beim Farbumschlag und vergleichen Sie es mit n(H⁺) und n(OH⁻). Mit Laufend zugeben entsteht die vollständige pH-Kurve; danach Zurücksetzen und mit einem anderen Indikator wiederholen.

Einstellbare Parameter

  • Lösung im Becherglas Salzsäure HCl, Essigsäure CH₃COOH (schwache Säure), Natronlauge NaOH, Calciumhydroxid Ca(OH)₂, Natriumchlorid NaCl (neutral), Destilliertes Wasser
  • Stoffmengenkonzentration (Becherglas und Bürette) 0,01–1 mol/L
  • Volumen der Lösung im Becherglas 5–60 mL
  • Indikator Lackmus, Phenolphthalein, Universalindikatorpapier

Fragen zum Erkunden

  1. Warum ändert eine Natriumchloridlösung die Farbe von Lackmus nicht?
  2. Wie viele mL NaOH neutralisieren 20 mL gleich konzentrierte HCl, und wie viel HCl brauchen 20 mL Ca(OH)₂?
  3. Warum ändert ein einziger mL Base den pH-Wert nahe dem Äquivalenzpunkt so stark?

Ideen für den Unterricht

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