Versuch E15a – Potentiometrische Bestimmung einerChlorid/Iodid-Losung

Zielstellung:

Es ist ein Gemisch aus 0,1N KCl- und KI-Losung quantitativ zu analysieren. Dazu ist eine potentiometri-sche Bestimmung der Halogenidkonzentration mittels AgNO3-Maßlosung durchzufuhren.

Grundlagen:

Die potentiometrische Titration ist ein maßanalytisches Verfahren, das es gestattet, den Aquivalenzpunkt einerchemischen Umsetzung durch die Messung des Potentials einer geeigneten Indikatorelektrode zu erkennen. Nachder Zusammenstellung einer galvanischen Zelle wird es moglich, Titrationen mit potentiometrischer Endpunkts-anzeige durchzufuhren, wenn die Zellspannung von der Konzentration mindestens eines an der Titrationsreaktionbeteiligten Stoffes abhangt. Weiterhin muss sich eine Gleichgewichtszellspannung einstellen und die Aktivitatender beteiligten Stoffe durfen sich nicht zu stark von ihren Konzentrationen unterscheiden.

Die Elektrode, die in der titrierten Losung die Anderung der Zusammensetzung anzeigt, nennt man Indikator-elektrode. In der Messzelle der potentiometrischen Titration wird die Indikatorelektrode mit einer Bezugselek-trode, z.B. wie hier einer Kalomelelektrode (Hg/Hg2Cl2,Cl−), zusammengeschaltet.

Die graphische Darstellung der Zellspannung uber dem Volumen der zur Titration zugegebenen Losung ergibtcharakteristische Kurven mit einer vertikalen Wendetangente im Aquivalenzpunkt der reagierenden Stoffe, dasich entsprechend der Nernstschen Gleichung die Zellspannung mit dem Logarithmus der Konzentration derpotentialbestimmenden Ionen andert und somit ihre Anderung am Aquivalenzpunkt am großten ist.

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20

V in ml

U in

mV

ermittelte Kurve bei bekannter Zusammensetzung

Tragt man anstelle der Zellspannung die Anderung der Zellspannung auf, die bei Zugabe jeweils gleicher Portio-nen des Titrator auftritt, so werden Kurven mit einem sehr klaren Maximum an der Stelle, der dem Wendepunktder Kurve U uber V entspricht, erhalten. Dieses Maximum und damit der Aquivalenzpunkt lasst sich genauerin der Kurve ermitteln, als der Wendepunkt. Daher ist diese Darstellung zu bevorzugen.

(10,2;590)

(5,1;1900)

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20

V in ml

dU

/dV

in m

V/m

l

ermittelte Kurve bei bekannter Zusammensetzung

Die Bestimmung von Halogenidionen mit Ag+ ist eine Fallungstitration, da nach:

Ag+ + x− → Agx ↓ x = Cl, Br, I

jeweils das feste Silberhalogenid ausfallt.Der Potentialsprung am Aquivalenzpunkt wird um so deutlicher, je kleiner die Loslichkeitskonstante der imVersuch betrachteten schwerloslichen Salze AgCl (pKL = 9,75 bei 25◦C) und AgI (pKL = 16,08 bei 25◦C) ist.Die benotigte Konzentration der Ag+-Ionen bestimmt sich aus:

c(Ag+) =KL

c(x−)

Je nach Große der Loslichkeitskonstanten wird daher eine kleine bzw. große Konzentration an Ag+ Ionenbenotigt, um die Halogenidionen auszufallen. Daher fuhrt die gleiche Anderung der Konzentration des AgNO3

im Bereich des Aquivalenspunktes bei Stoffen mit einer kleineren Loslichkeitskonstante zu großeren Potenti-alanderungen als bei Stoffen mit einer großeren Loslichkeitskonstante.

Weiterhin beeinflusst auch der Verdunnungseffekt (Volumenzunahme) durch die Zugabe von AgNO3 die Titra-tionskurve, insbesondere den Potentialsprung von der Cl−- Losung.Die Nebeneinanderbestimmung der Halogenidionen ist außerdem nur moglich, wenn sich ihre Loslichkeitspro-dukte ausreichend unterscheiden, damit jeweils nur ein Halogenidion quantitativ gefallt wird. Erst wenn diesequantitative Fallung abgeschlossen ist darf das nachste Halogenidion gefallt werden.

Gerate/Chemikalien:

- Burette und Burettentrichter- Becherglaser- Spatel und Pipette- Stromschlussel- Kalomel- und Silberelektrode- Spannungsmessgerat

- 0,1N KI-Losung- 0,1N KCl-Losung- 0,1N AgNO3-Losung- KNO3- Losung

Durchfuhrung:

- Versuchsanordnung aufbauen- bekannte Losung aus 5mL KI- und 5mL KCl-Losung herstellen und in Becherglas geben- Losung mit dest. H2 verdunnen und Silberelektrode hinein stellen- nach jeder definierten Zugabe des Titrators Zellspannung U messen- Abtragen von U gegen V und ∆U/∆V gegen V in ein Diagramm- Wiederholung des Versuchs fur eine unbekannte Zusammensetzung des gleichen Gemischs

- Versuchsapparatur:

B - Bezugselektrode (Kalomelelektrode)S - StromschlusselA - Arbeitselektrode (Ag)M - Magnetruhrer

MW - Magnetruhrwerk

Messung:

Losung bek. Zusammensetzung

V (mL) U (mV) ∆U/∆V

0,0 -2371,0 -225 122,0 -221 43,0 -212 94,0 -196 164,5 -177 384,6 -168 904,7 -161 704,8 -154 704,9 -137 1705,0 -88 4905,1 102 1900

5,2 109 705,3 112 305,4 115 305,5 115 06,5 132 177,5 144 128,5 158 149,5 181 239,6 182 109,7 186 409,8 193 709,9 198 50

10,0 212 14010,1 234 22010,2 293 590

10,3 328 35010,4 341 13010,5 348 7011,5 383 3512,5 397 1413,5 407 1015,0 416 6

Unbekannte 1. Messung

V (mL) U (mV) ∆U/∆V

0,0 -2591,0 -255 41,5 -252 62,0 -250 42,5 -248 43,0 -245 63,5 -242 64,0 -238 84,5 -232 125,0 -228 85,5 -219 186,0 -208 226,2 -205 156,3 -203 206,4 -200 306,5 -198 206,6 -195 306,7 -189 606,8 -184 506,9 -179 507,0 -171 807,1 -161 1007,2 -138 2307,3 38 1760

7,45 112 4937,6 117 337,7 120 307,8 122 208,0 124 108,5 127 69,0 129 49,5 133 8

10,0 137 810,5 140 611,0 146 1211,5 151 1012,0 158 1412,5 167 1812,8 176 3012,9 178 2013,0 183 5013,1 188 5013,2 194 6013,3 199 5013,4 216 17013,5 233 17013,6 307 740

13,7 330 23013,8 344 14013,9 354 10014,0 363 9014,5 381 3615,0 390 1816,0 404 14

Unbekannte 2. Messung

V (mL) U (mV) ∆U/∆V

0,0 -2631,0 -258 52,0 -251 73,0 -245 64,0 -239 65,0 -228 116,0 -212 166,5 -200 246,6 -198 206,7 -193 506,8 -188 506,9 -184 407,0 -178 607,1 -168 1007,2 -159 907,3 -127 3207,4 82 2090

7,5 119 3707,6 125 607,7 125 07,8 126 107,9 127 108,0 127 09,0 134 7

10,0 140 611,0 150 1012,0 164 1412,5 177 2612,6 180 3012,7 185 5012,8 188 3012,9 195 7013,0 201 6013,1 209 8013,2 228 19013,3 254 26013,4 319 650

13,5 338 19013,6 354 16013,7 359 5013,8 364 5013,9 368 4014,0 371 3014,5 386 3015,0 394 1616,0 416 22

Auswertung:

Verbrauch an Silbernitratlsg. am 1.Aquivalenzpunkt = Volumen an Iodidlosung in der Unbekannten

1.AP bei erster Messung 7,3 ml

1.AP bei zweiter Messung 7,4 ml =⇒ V(I−) = 7, 35ml

Verbrauch an Silbernitratlsg. am 2.Aquivalenzpunkt = Volumen an Iodid- und Chloridlosung in der Unbekannten

2.AP bei erster Messung 13,6 ml Volumen an Cl−-Lsg. = (13,6 - 7,3) ml = 6,3 ml

2.AP bei zweiter Messung 13,4 ml Volumen an Cl−-Lsg. = (13,4 - 7,4) ml = 6,0 ml =⇒ V(Cl−) = 6, 15ml

Fehlerbetrachtung:

Das Ergebnis dieses Versuchs wird durch folgende Faktoren beeinflusst:

• Ablesegenauigkeit von Burette und Spannungsmessgerat

• Menge der AgNO3-Losung die zugegeben kann nicht beliebig verkleinert werdendadurch kann es passieren, dass der Aquivalenzpunkt nicht genau getroffen wird→ daraus kann einen Fehler von ca. 0,05mL bei der Erkennung des Aquivalenzpunktes resultieren

• Abtragung im Diagrammwurde umgangen durch Einsatz eines Rechners (MS Excel)