Die Auswirkungen von Kohlendioxid auf alkalische Titriermittel

Warum kann ich während der Säure-Base-Titration zwei Inflektionspunkte nebeneinander erkennen?

Mögliche Gründe:

Das ätzende (basische) Titriermittel ist aufgrund der Aufnahme von Kohlendioxid aus der Umgebungsatmosphäre mit Carbonat verunreinigt. Somit enthält das Titriermittel sowohl Carbonat- als auch Hydroxid-Ionen, d. h. zwei unterschiedliche basische Substanzen, die mit der säurehaltigen Probenlösung reagieren. Bei der Titration starker Säuren mit solch verunreinigten Titriermitteln entsteht eine typische „Carbonat-Titrierkurve“ mit zwei Inflektionspunkten nebeneinander.
Auch ein schlechter Sensorzustand, der Wartungsmassnahmen am Sensor erfordert, könnte die Ursache sein.

Empfehlungen:

Kohlendioxid hat beträchtliche Auswirkungen auf die Titration mit alkalischen Titriermitteln.

CO₂ reagiert mit starken Basen wie NaOH, KOH, TBAH, NH₄OH. Hierdurch entstehen entsprechend den nachfolgenden Gleichungen Carbonate:

H₂O + CO₂ -> H₂CO₃

H₂CO₃ + 2MOH -> 2Na₂CO₃ + 2H₂O. (M = Na⁺, K⁺, NH₄⁺,TBA⁺)

Folglich enthält das Titriermittel sowohl Carbonat- als auch Hydroxid-Ionen. Wenn dieses Mittel nun zur Titration starker Basen verwendet wird, entsteht eine typische „Carbonat-Titrierkurve“ mit zwei Inflektionspunkten [Abbildung 1].

Eine Identifizierung der beiden Sprünge ist nicht gerade einfach, da sich die Menge an überschüssigem Titriermittel sowie der Gleichgewichtspunkt während der Titration verändern. Der erste Sprung könnte sowohl der starken Säure entsprechen als auch dem Übergang von Kohlensäure zu Hydrogencarbonat, während der zweite Sprung den Übergang von Hydrogencarbonat zu Kohlensäure darstellen könnte. Bei der Titration von schwachen Säuren ist nur ein Sprung erkennbar. Das heisst, dass alle entsprechenden Reaktionen gleichzeitig erfolgen und eine Differenzierung zwischen den beiden Inflektionspunkten nicht möglich ist. Da starke Basen in der Regel mit schwachen Säuren titriert werden (Kaliumhydrogenphthalat, Benzoesäure), ist die Konzentration des für die Analyse starker Säuren verwendeten Titriermittels nicht korrekt und führt zu falschen Resultaten. Folglich sollten alkalische Titriermittel so hergestellt und geschützt werden, dass die Effekte von CO₂ minimiert werden.

1. Vorbereitung CO₂-freier basischer Titriermittellösungen
   Durch den Kauf des entsprechenden Titriermittels mit der benötigten Konzentration in versiegelten Behältern kann am ehesten eine CO₂-freie Titriermittellösung gewährleistet werden. Bei der Vorbereitung der Titriermittellösung wird dringend die Verwendung von Titriermittelkonzentraten empfohlen, die in handelsüblichen Ampullen erhältlich sind. Das Konzentrat sollte mit CO₂-freiem, destilliertem Wasser auf das spezifische Volumen verdünnt werden, in der Regel 1 Liter. Eine Entgasung der destillierten Wasserquelle durch Stickstoffspülungen in Kombination mit Ultraschallbestrahlung ist eine effektive Methode zum Ausschliessen von CO₂.
   
2. Lagerung alkalischer Titriermittel
   Der Einsatz von CO2-absorbierenden Feststoffen, die in Rohre gefüllt und so auf der Titriermittelflasche platziert werden, ist eine effektive Massnahme zur Vermeidung einer CO₂-Aufnahme durch alkalische Titriermittel. Als Absorptionsmittel wird Ascarite^® empfohlen. Ascarite^® enthält NaOH, das nicht nur als CO₂-Wäscher, sondern auch als Trocknungsmittel fungiert, um zu verhindern, dass das NaOH Wasser aufnimmt und schliesslich konzentrierte Base in Ihr Titriermittel abgibt. Ascarite^® kann ebenso durch NaOH-Pellets ersetzt werden, die oben und unten im Trockenrohr durch eine Schicht Glaswolle und mit einem Trocknungsmittel wie einem Molekularsieb oder Silikagel an beiden Seiten vor Wasser geschützt werden, um eine übermässige Wasseraufnahme zu verhindern. Bei beiden Lösungen sollte das Material zur Vermeidung einer Sättigung sowie einer Verunreinigung des Titriermittels regelmässig ausgetauscht werden.

Rechtliche Informationen

Ascarite ist ein eingetragenes Warenzeichen von Arthur H. Thomas Co.