Titration der zweiprotonigen Schwefelsäure

Titration der zweiprotonigen Schwefelsäure – eine Säure, deren zweiter pKs-Wert niedrig ist.

Ks- und pKs-Werte von H₂SO₄ und H₂SO₃
Schwefelsäure	K_S	pKs
H₂SO₄	1000	-3
HSO₄^-	1,02∙ 10^-2	1,99

Quelle: Seite „Aminosäuren und Proteine (m4aigner.de)“
http://www.m4aigner.de/gymueb/Chemie_KF_I_files/Protolysegleichgewichte.pdf

Mehrprotonige Säuren haben so viele pK_S-Werte, wie sie Protonen abgeben können.
Die zweiprotonige Schwefelsäure H₂SO₄ hat zwei pks-Werte.

Wir erinnern uns: pKs = - log (Ks)!

● Q12 Ks und pKs Wert (Wolfgang Dukorn)

https://www.youtube.com/watch?v=3cReRQwANWk&t=1s

●Dissoziation, Säure- u. Basenkonstante, pKs und pkB Werte (chemistykickaas)

https://www.youtube.com/watch?v=zJClUViR8Ig

Der Ks-Wert von H₂SO₄ ist 1000

=> pKs₁ von H₂SO₄ ist -3.
pKs₁ gilt für das Gleichgewicht:

H₂SO₄ +H₂O ⇌ HSO₄^- +H₃O⁺

Der K_S-Wert von HSO₃^- ist 1,02∙ 10^-2.

=> pKs₂ von H₂SO₄ (= pks von HSO₄^-) ist 1,99.

pKs₂ gilt für das Gleichgewicht:

HSO₄^- +H₂O ⇌ HSO₄^- +H₃O⁺

Bildquelle: Seite „Mehrprotonige Säuren | LEIFIchemie“; am 28.11.2023 abgerufen unter der folgenden URL:

https://www.leifichemie.de/anorganische-chemie/saeuren-und-basen/grundwissen/mehrprotonige-saeuren-0

Bei der Titration von H₂SO₄ mit NaOH spielt das HSO₄^--Ion als Zwischenstufe keine große Rolle, weil es

als starke Säure (pks = 1,99) gut H⁺ abgibt und sehr leicht zu SO₄^2- wird.

Die Reaktion, die während der Titration abläuft, verläuft also praktisch in einem Schritt:

in Kurzschreibweise: 2 NaOH + H₂SO₄→ Na₂SO₄ + 2 H₂O

in Ionenschreibweise: 2 Na+ 2 OH^- + 2 H⁺ + SO₄^2- → 2 Na+ + SO₄^2- + 2 H₂O

oder aber noch besser: 2 Na+ 2 OH^- + 2 H₃O⁺ + SO₄^2- → 2 Na+ + SO₄^2- + 4 H₂O

Man braucht also 2 mol NaOH für 1 mol H₂SO₄.

Stellt man um, so erhält man:

1 ∙ n (NaOH) = 2 ∙n (H₂SO₄)

[Am ÄP der Titration gilt also nicht: n (Lauge) = n (Säure)!]

mit n = c ∙ V ergibt sich:

c (NaOH) ∙ V (NaOH) = 2 ∙c (H₂SO₄) ∙ V (NaOH)

Für die unbekannte Konzentration von Schwefelsäure gilt also:

Beispiel:

10 ml Schwefelsäure werden mit Natronlauge der Konzentration 1 mol/l titriert. Bis zum Äquivalentpunkt werden 20 ml Natronlauge verbraucht. Berechne die unbekannte Konzentration der Schwefelsäure!

c(H₂SO₄) = ?
c(NaOH) = 1 mol/l

V(NaOH) = 20 ml bis ÄP

Man erhält folgende Titrationskurve:

Ein 1. ÄP ist nicht erkennbar, weil der pH-Bereich, in dem dieser 1. ÄP sich abspielen müsste, zu niedrig ist. Anders gesagt: Die erste Protolysestufe der Schwefelsäure (das HSO₄^--Ion) erzeugt (als starke Säure mit kleinem pKs-Wert) so niedrige pH-Werte, dass ein erster 1. ÄP nicht erkennbar ist.

Übersicht: Titration zweiprotoniger Säuren: