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Titrationskurven-Simulator
Kurz gesagt: Dieser Titrationskurven-Simulator trägt den pH-Wert gegen das Volumen der Maßlösung auf – für starke Säuren, schwache Säuren, schwache Basen und mehrprotonige Säuren wie H₃PO₄. Er markiert den Anfangs-pH, jeden Äquivalenzpunkt, die Halbäquivalenzpunkte mit pH = pKs und die Pufferbereiche und schlägt dann einen Indikator vor. Kostenlos und läuft im Webbrowser.
Wähle den Analyten im Kolben, gib seine Konzentration und sein Volumen sowie die Konzentration der Maßlösung ein. Die Kurve aktualisiert sich beim Tippen. Das Ergebnisfeld listet Äquivalenz- und Halbäquivalenzpunkte auf, und die Indikatortabelle bewertet jeden gängigen Indikator nach seinem Endpunktfehler. Speichere das Diagramm mit PNG exportieren oder die Daten mit CSV exportieren.
pH bei gewählten Volumina
So wird die Titrationskurve berechnet
Der Simulator wechselt nicht zwischen getrennten Formeln für jeden Bereich. Er löst bei jedem Volumen eine einzige Ladungsbilanz, sodass die Kurve am Anfang, im Pufferbereich, an jedem Äquivalenzpunkt und danach korrekt ist:
[H⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [A⁻] + 2[A²⁻] + 3[A³⁻] + [Cl⁻] Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴
Die Lehrbuch-Näherungen unten liefern fast dieselben Werte und sind das, was du in der Prüfung verwendest.
| Bereich | Schwache Säure HA + NaOH | Beispiel: 25,00 mL 0,100 M CH₃COOH |
|---|---|---|
| Start (0 mL) | [H⁺] = √(Ks × C) | pH 2.88 |
| Pufferbereich | pH = pKs + log(n A⁻ / n HA) | 20,00 mL: pH 5,36 |
| Halbäquivalenzpunkt | pH = pKs | 12,50 mL: pH 4,76 |
| Äquivalenzpunkt | [OH⁻] = √(Kb × C Salz), Kb = Kw / Ks | 25,00 mL: pH 8,73 |
| Nach dem Äquivalenzpunkt | [OH⁻] = überschüssiges NaOH ÷ Gesamtvolumen | 30,00 mL: pH 11,96 |
pH am Äquivalenzpunkt nach Titrationsart
| Titration | pH am Äquivalenzpunkt | Geeigneter Indikator |
|---|---|---|
| Starke Säure + starke Base | 7.00 | Phenolphthalein, Methylrot, Bromthymolblau, Methylorange |
| Schwache Säure + starke Base | Über 7 (8,73 für 0,1 M Essigsäure) | Phenolphthalein |
| Schwache Base + starke Säure | Unter 7 (5,28 für 0,1 M Ammoniak) | Methylrot, Methylorange |
| Schwache Säure + schwache Base | Nahe 7, kein steiler Sprung | Keiner; pH-Meter verwenden |
Umschlagsbereiche von Indikatoren
| Indikator | pH-Bereich | Farbe (sauer) | Farbe (basisch) |
|---|---|---|---|
| Methylorange | 3,1 bis 4,4 | Rot | Gelb |
| Methylrot | 4,4 bis 6,2 | Rot | Gelb |
| Lackmus | 4,5 bis 8,3 | Rot | Blau |
| Bromthymolblau | 6,0 bis 7,6 | Gelb | Blau |
| Phenolphthalein | 8,2 bis 10,0 | Farblos | Pink |
Die Bewertung jedes Indikators ergibt sich aus dem Endpunktfehler: dem Volumen in der Mitte seines Umschlagsbereichs im Vergleich zum wahren Äquivalenzvolumen. Bis 0,1 % ist ausgezeichnet, bis 0,5 % gut. Lackmus schlägt für Titrationen zu allmählich um.
Rechenbeispiele
HCl mit NaOH
25,00 mL 0,100 M HCl, 0,100 M NaOH. Nach 10,00 mL: 2,50 − 1,00 = 1,50 mmol H⁺ in 35,00 mL.
[H⁺] = 0,0429 M, pH 1,37. Bei 25,00 mL pH 7,00. Bei 30,00 mL: 0,500 mmol OH⁻ in 55,00 mL.
pH 1,37, 7,00 und 11,96
Essigsäure mit NaOH
25,00 mL 0,100 M CH₃COOH (pKs 4,76), 0,100 M NaOH.
Anfangs-pH 2,88. Halbäquivalenz bei 12,50 mL, pH 4,76. Äquivalenz bei 25,00 mL: 0,0500 M Acetat.
Äquivalenz-pH 8,73: Phenolphthalein verwenden
Ammoniak mit HCl
25,00 mL 0,100 M NH₃ (pKb 4,75), 0,100 M HCl.
Anfangs-pH 11,12. Halbäquivalenz-pH 9,25 (pKs von NH₄⁺). Äquivalenz: 0,0500 M NH₄⁺.
Äquivalenz-pH 5,28: Methylrot verwenden
Phosphorsäure mit NaOH
25,00 mL 0,100 M H₃PO₄, 0,100 M NaOH. Stufen bei 25,00 und 50,00 mL.
pH bei 37,50 mL = pKs₂ = 7,20. Die dritte Stufe (pKs₃ 12,38) zeigt keinen Sprung.
Äquivalenz-pH 4,70 und 9,67
Natriumcarbonat mit HCl
25,00 mL 0,0500 M Na₂CO₃, 0,100 M HCl.
CO₃²⁻ → HCO₃⁻ bei 12,50 mL, dann HCO₃⁻ → H₂CO₃ bei 25,00 mL.
pH 8,34, dann 3,98: Methylorange für den zweiten Punkt
Oxalsäure mit NaOH
25,00 mL 0,100 M H₂C₂O₄ (pKs 1,25 und 4,27), 0,100 M NaOH.
Die pKs-Werte liegen zu nah beieinander und zu niedrig für einen ersten Sprung. Beide Protonen werden zusammen titriert.
Ein deutlicher Endpunkt bei 50,00 mL, pH 8,40
Häufige Fehler
- An jedem Äquivalenzpunkt pH 7 annehmen. Nur starke Säure mit starker Base ergibt pH 7,00.
- Das Gesamtvolumen vergessen. Konzentrationen nach dem Mischen beziehen sich auf das Volumen des Analyten plus das Volumen der Maßlösung.
- Henderson-Hasselbalch bei 0 mL oder am Äquivalenzpunkt verwenden. Die Gleichung gilt nur, wenn HA und A⁻ beide in nennenswerter Menge vorliegen.
- Den Indikator nach „pH 7“ wählen. Wähle einen Indikator, dessen Umschlagsbereich im steilen Teil deiner Kurve liegt.
- Jedes Proton als sichtbare Stufe zählen. Ein Proton mit einem pKs über etwa 11 oder zwei pKs-Werte, die weniger als etwa 3 Einheiten auseinanderliegen, ergeben keinen eigenen deutlichen Sprung.
- mL und L verwechseln. Stoffmenge = mol/L × Volumen in L. Wer direkt mL einsetzt, erhält Millimol – das ist in Ordnung, solange man konsequent bleibt.
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MolDraw-Editor öffnenHäufig gestellte Fragen
Warum ist der pH-Wert am Äquivalenzpunkt nicht immer 7?
Am Äquivalenzpunkt enthält der Kolben das Salz aus Säure und Base. Bei starker Säure und starker Base ist das Salz neutral, also pH = 7,00. Eine schwache Säure liefert eine basische korrespondierende Base (0,050 M Acetat ergibt pH 8,73). Eine schwache Base liefert eine saure korrespondierende Säure (0,050 M NH4+ ergibt pH 5,28).
Welchen pH-Wert hat der Halbäquivalenzpunkt?
Die Hälfte der schwachen Säure wurde in ihre korrespondierende Base umgewandelt, also [HA] = [A−] und pH = pKs. Für Essigsäure ist das pH 4,76. Der exakte Wert weicht leicht ab, wenn die Säure relativ stark oder sehr verdünnt ist – das zeigt der Simulator.
Welchen Indikator verwende ich für die Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base?
Phenolphthalein. Sein Farbumschlag (pH 8,2 bis 10,0) liegt im steilen Teil der Kurve nahe dem Äquivalenz-pH von etwa 8,7. Methylorange schlägt viel zu früh um und ergibt einen großen Fehler.
Wie viele Äquivalenzpunkte zeigt Phosphorsäure?
Zwei deutliche. Mit 0,100 M H3PO4 und 0,100 M NaOH liegen sie bei etwa pH 4,7 und pH 9,7. Das dritte Proton hat einen pKs von 12,38, daher zeigt der dritte Äquivalenzpunkt in Wasser keinen sichtbaren Sprung.
Was ist der Unterschied zwischen Äquivalenzpunkt und Endpunkt?
Am Äquivalenzpunkt entspricht die Stoffmenge der Maßlösung genau der des Analyten. Am Endpunkt schlägt der Indikator um. Bei einem guten Indikator liegt der Endpunkt nur Bruchteile eines Prozents vom Äquivalenzpunkt entfernt.
Wie berechne ich den pH-Wert einer schwachen Säure vor dem Äquivalenzpunkt?
Bestimme die verbleibende Stoffmenge HA und die gebildete Stoffmenge A− und verwende pH = pKs + log(Stoffmenge A− / Stoffmenge HA). Für 25,00 mL 0,100 M Essigsäure nach Zugabe von 20,00 mL 0,100 M NaOH: pH = 4,76 + log(2,00 / 0,50) = 5,36.
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