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Wasserfreie Titration

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Wir möchten Ihnen ein, wie wir finden, trickreiches Prinzip der Gehaltsbestimmung näher bringen. Ein paar chemische Grundkenntnisse braucht man natürlich schon, aber eigentlich ist es ganz einfach.

Bei der sogenannten Neutralisationsanalyse bestimmt man entweder die Konzentration einer Säure mit einer Base bekannten Gehalts oder umgekehrt (Alkalimetrie). Bei der Alkalimetrie gibt man zu der zu bestimmenden Base tropfenweise so viel Säure aus der Bürette, bis der Endpunkt erreicht ist, was am Umschlagen des Indikators zu erkennen ist. Titriert man eine starke Base mit einer starken Säure, verläuft die Titrationskurve sehr steil.

Das heißt, der pH-Wert ändert sich plötzlich sprunghaft, der Indikator wechselt schlagartig seine Farbe und der Endpunkt ist deutlich zu erkennen. So kann man die Konzentration der Base exakt bestimmen. Viele Arzneistoffe sind aber schwache Basen. Bei ihnen verläuft die Titrationskurve wesentlich flacher. Der Indikator wechselt behäbig seine Farbe und der Endpunkt ist kaum zu erkennen. Auch wenn man eine starke Säure, wie die Salzsäure, dafür verwendet, zieht sich der Umschlag über mehrere Tropfen hin. Für ein genaues Ergebnis bräuchte man eine noch stärkere Säure. Das ist aber im Lösungsmittel Wasser nicht möglich.

Nivellierende Wirkung
Die Stärke einer Säure definiert sich darüber, wie leicht sie ihr Proton abgibt. In einer wässrigen Lösung gibt sie es ans Wasser ab, das in diesem Fall als Base fungiert und das Proton aufnimmt. Dabei bildet sich H3O+, das Hydronium-Ion. Schwache Säuren tun dies nur unvollständig. Bei starken Säuren geben alle Moleküle ihr Proton ab. Dann ist H3O+ die eigentliche Säure. Ab einer gewissen Säurestärke ist also gar nichts mehr von der ursprünglichen Säure vorhanden ist, sondern nur noch Hydronium-Ionen. Alle starken Säuren sind daher in verdünnten wässrigen Lösungen gleich stark, das heißt ihre Lösungen gleicher Konzentration haben stets den gleichen pH-Wert. Eine stärkere Säure als H3O+ kann es in Wasser nicht geben.

Differenzierende Wirkung Benötigt man zur Titration nun aber eine noch stärkere Säure, um einen deutlichen Umschlag zu sehen, so muss man auf ein anderes Medium als Wasser ausweichen. Hierfür eignet sich zum Beispiel wasserfreie Essigsäure, die nicht nur eine schwache Säure ist, sondern wie Wasser ein Proton aufnehmen kann und dann als Base fungiert. Um allerdings Essigsäure zu protonieren, muss die Säure noch stärker sein als für die Protonierung von Wasser. Dabei entsteht CH3COOH2 +, das Acetacidium-Ion. Dieses ist eine sehr starke Säure, stärker als H3O+, denn es will dieses Proton unbedingt wieder loszuwerden.

Im essigsauren Milieu unterscheiden sich auch starke Säuren in ihrer Säurestärke. Eine der stärksten Säuren ist HClO4, die Perchlorsäure. In Wasser hätte sie annähernd den gleichen pH-Wert wie Salzsäure. Erst in wasserfreier Essigsäure kann sie zeigen, was in ihr steckt. Nur sie kann ihr Proton vollständig abgeben. Titriert man nun die schwache Base mit den dabei entstehenden Acetacidium-Ionen, so kann man einen deutlichen Umschlag des Indikators erkennen.

Den Artikel finden Sie auch in Die PTA IN DER Schule 2015 auf Seite 40.

Sabine Bender | Apothekerin, Redakteurin

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