Chemiker zeichnen normalerweise die Ergebnisse einer Säuretitration in einem Diagramm mit dem pH-Wert auf der vertikalen Achse und dem Volumen der zugegebenen Base auf der horizontalen Achse auf. Dadurch entsteht eine Kurve, die sanft ansteigt, bis sie an einem bestimmten Punkt steil ansteigt. Dieser Punkt – Äquivalenzpunkt genannt – tritt auf, wenn die Säure neutralisiert wurde. Der Halbäquivalenzpunkt liegt auf halbem Weg zwischen dem Äquivalenzpunkt und dem Ursprung. Dies ist der Punkt, an dem der pH-Wert der Lösung gleich der Dissoziationskonstante (pKa) der Säure ist.
Lokalisieren des Halbäquivalenzpunktes
In einem typischen Titrationsexperiment fügt der Forscher einer sauren Lösung eine Base hinzu, während er den pH-Wert auf eine von mehreren Arten misst. Eine übliche Methode ist die Verwendung eines Indikators wie Lackmus, der seine Farbe ändert, wenn sich der pH-Wert ändert. Andere Verfahren umfassen die Verwendung von Spektroskopie, eines Potentiometers oder eines pH-Meters.
Mit steigender Basenkonzentration steigt der pH typischerweise langsam bis zur Äquivalenz an, wenn die Säure neutralisiert wurde. An diesem Punkt führt die Zugabe von mehr Base dazu, dass der pH-Wert schnell ansteigt. Nach Erreichen der Äquivalenz nimmt die Steigung dramatisch ab und der pH-Wert steigt mit jeder Basenzugabe langsam wieder an. Der Wendepunkt, also der Punkt, an dem die untere Kurve in die obere übergeht, ist der Äquivalenzpunkt.
Nachdem Sie den Äquivalenzpunkt bestimmt haben, ist es einfach, den Halbäquivalenzpunkt zu finden, da er genau auf halbem Weg zwischen dem Äquivalenzpunkt und dem Ursprung auf der x-Achse liegt.
Bedeutung des Halbäquivalenzpunktes
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung gibt den Zusammenhang zwischen dem pH-Wert einer sauren Lösung und der Dissoziationskonstante der Säure an: pH = pKa + log ([A-]/[HA]), wobei [HA] die Konzentration der ursprünglichen Säure und [A-] ist seine konjugierte Base. Am Äquivalenzpunkt wurde genügend Base zugegeben, um die Säure vollständig zu neutralisieren, sodass am Halbäquivalenzpunkt die Konzentrationen von Säure und Base gleich sind. Deshalb log ([A-]/[HA]) = log 1 = 0 und pH = pKa.
Durch Ziehen einer vertikalen Linie vom Halbäquivalenzvolumenwert zum Diagramm und dann einer horizontalen Linie zur y-Achse ist es möglich, die Säuredissoziationskonstante direkt abzuleiten.