Ziel des Versuchs: In diesem Versuch soll mittels einer Leitfähigkeitstitration die Menge der Phosphorsäure in Cola bestimmt werden
| Thema: Titrationen (Alltagschemikalien) | Tags: Cola, Titration, Leitfähigkeit | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: SV |
Materialien
Magnetrührer mit Heizplatte; 50 mL Bürette; Becherglas (250 mL); Leitfähigkeitsprüfer; Voltmeter
Chemikalien
Cola, 0,1 M NaOH
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Cola | Leider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen! | ||
| Natronlauge | Leider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen! | ||
Durchführung
50 mL Cola werden in das Becherglas gegeben und unter Erhitzen ca. 10 Minuten lang gerührt, damit die Kohlensäure entweicht. Danach wird ein Leitfähigkeitsprüfer in die Lösung gehalten und vorsichtig die Natronlauge hinzu titriert, bis die auf dem Voltmeter angezeigte Stromstärke über die Zugabe von mindestens 5 mL hinweg konstant gestiegen ist. Für jeden Milliliter wird die entsprechende Stromstärke notiert.
Beobachtung
Nach anfänglichem Sinken des Wertes steigt er nach kurzer Zeit wieder an. Je nach Genauigkeit der Messung kann es sein, dass die Funktion der Stromstärke zwei Mal die Steigung ändert.
Deutung
Die zugetropfte Natronlauge (bzw. die Hydroxid-Ionen) reagieren mit der der Phosphorsäure der Cola (bzw. mit den Hydroxonium-Ionen) in einer Neutralisationsreaktion (also zu Wasser und sind damit ungeladen). Da diese besser leiten als die zugehörigen Kat- und Anionen (Na+ bzw. HxPO4(3-x)-) nimmt die Leitfähigkeit der Lösung zu Beginn ab. Nach dem Äquivalenzpunkt, bei dem gleich viele Hydroxonium- und Hydroxid-Ionen vorliegen (bei dem Minimum der Leitfähigkeit), steigt die Leitfähigkeit wegen der Zugabe weiterer Hydroxonium-Ionen wieder an. Die Änderungen der Steigung sind auf das weitere Dissoziieren der Phosphorsäure bei dem entsprechenden pH-Wert zurückzuführen.
Die Menge der Phosphorsäure kann über die zugegebene Menge von Natronlauge am ÄP bestimmt werden, indem die Stoffmenge mit der Molmasse der Säure (98 g/mol) multipliziert wird. Das Ergebnis muss dann noch auf 100 mL Probe umgerechnet werden (was bei 50 mL Probe bedeutet, dass es verdoppelt werden muss). Die Menge sollte in etwa zwischen 50 mg/100 mL und 80 mg/100 mL liegen.
Entsorgung
Die Lösungen können, mit Wasser verdünnt, über den Abfluss entsorgt werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann auch genutzt werden, um die Themen Säure-Base-Chemie und Leitfähigkeit zu wiederholen bzw. zu vertiefen. Für eine Einführung dieser Themen eignet er sich allerdings nicht.
Literatur
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