Die Stärke einer Säure wird durch eine Zahl bestimmt, die als Säure-Dissoziations-Gleichgewichtskonstante bezeichnet wird. Schwefelsäure ist eine starke Säure, während Phosphorsäure eine schwache Säure ist. Die Stärke einer Säure wiederum kann bestimmen, wie eine Titration abläuft. Starke Säuren können verwendet werden, um eine schwache oder starke Base zu titrieren. Eine schwache Säure hingegen ist fast immer der Analyt oder das zu titrierende Ding.
Polyprotische Säuren
Eine polyprotische Säure hat mehr als ein Wasserstoffion, das sie an eine Lösung abgeben kann. Wenn die Wasserstoffionenabgabe zunimmt, sinkt der pH-Wert einer Lösung; es wird saurer. Die chemische Formel für Schwefelsäure ist beispielsweise H2SO4. Es ist diprotisch; es hat zwei Wasserstoffionen, die es an eine Lösung abgeben kann. Die chemische Formel für Phosphorsäure ist H3PO4. Es ist triprotisch; es hat drei Wasserstoffionen, die es an eine Lösung abgeben kann. Dies bestimmt jedoch nicht, ob diese Wasserstoffionen alle in einer Lösung dissoziieren. Stattdessen müssen Sie die Säure-Dissoziations-Gleichgewichtskonstante berücksichtigen.
Gleichgewichtskonstanten und Dissoziation
Eine Säure-Dissoziations-Gleichgewichtskonstante drückt das Verhältnis von dissoziierten Ionen zu undissoziierter Verbindung in der Säure im Gleichgewicht aus. Sowohl Schwefelsäure als auch Phosphorsäure haben mehrere Gleichgewichtskonstanten, die jedem der Wasserstoffionen entsprechen, die dissoziieren können. Säuren mit großen Gleichgewichtskonstanten sind starke Säuren. Schwefelsäure hat eine erste Gleichgewichtskonstante von 1,0 x 10^3, was sie zu einer starken Säure macht. Säuren mit kleinen Gleichgewichtskonstanten dissoziieren nicht leicht. Phosphorsäure hat eine erste Gleichgewichtskonstante von 7,1 x 10^-3, was sie zu einer schwachen Säure macht.
Schwefelsäure in der Titration
Da Schwefelsäure eine starke Säure ist, kann sie bei der Titration viele Aufgaben übernehmen. Mit Schwefelsäure können Sie entweder eine schwache oder eine starke Base titrieren. Schwefelsäure kann auch mit einer starken Base titriert werden. Alle Titrationen beinhalten mindestens einen Äquivalenzpunkt, an dem die Reaktionslösung nur Wasser und das von Säure und Base gebildete Salz enthält. Wird mit Schwefelsäure eine starke Base titriert oder mit einer titriert, dissoziieren die beiden Lösungen vollständig und der Äquivalenzpunkt hat einen neutralen pH-Wert von sieben. Wenn Sie eine schwache Base mit Schwefelsäure titrieren, enthält der Äquivalenzpunkt eine schwache Säure, die von der schwachen Base übrig bleibt. Daher wird bei einer solchen Titration der pH-Wert niedriger als sieben sein.
Phosphorsäure in der Titration
Da Phosphorsäure eine schwache Säure ist, wird sie typischerweise nur als Analyt verwendet. Phosphorsäure kann die schwache Säure in einer schwachen Säure-starken Base-Titration sein. Wenn die Titration den ersten Äquivalenzpunkt erreicht, enthält die Lösung die konjugierte Base H2PO4-. Dadurch erhält die Lösung an diesem Äquivalenzpunkt einen pH-Wert von mehr als sieben.
Stärke, Konzentration und pH
Der pH-Wert einer Lösung ist ein Maß für die Konzentration von H3O+-Ionen in dieser Lösung. Daher bestimmt die Stärke einer Säure nur teilweise ihren pH-Wert. Wenn eine Lösung einer starken Säure die gleiche molare Konzentration wie eine Lösung einer schwachen Säure hat, hat sie einen niedrigeren pH-Wert. Wenn Sie jedoch eine der beiden Lösungen verdünnen, nähert sich der pH-Wert sieben. Dies liegt daran, dass die Zugabe von Wasser die Gesamtkonzentration an H3O+-Ionen verringert.