Äquivalenzpunkt

Definition und Bedeutung

Der Äquivalenzpunkt einer Säure-Base-Titration ist der Punkt, an dem – unter Berücksichtigung der Stöchiometrie (Mengenverhältnis der Reaktion) – eine bestimmte Stoffmenge Säure mit der äquivalenten Stoffmenge Base oder umgekehrt vorliegt. Es gilt:

n(Säure) · z(Säure) = n(Base) · z(Base)

Dabei ist n die Stoffmenge und z die Äquivalenzzahl. Bei einwertigen Säuren wie Salzsäure, Essigsäure und Salpetersäure sowie einwertigen Basen wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ist z = 1. Bei mehrwertigen Säuren und Basen hängt z vom betrachteten Äquivalenzpunkt ab. Äquivalenzpunkte gibt es außerdem beispielsweise bei Redox-Titrationen.

Am Äquivalenzpunkt ist die Änderungsrate des pH-Werts maximal; die Titrationskurve hat dort daher einen Wendepunkt. Auch am Halbäquivalenzpunkt liegt ein Wendepunkt vor, dort ist die Änderungsrate des pH-Werts minimal.

Mehrwertige Säuren bei der Titration

Bei der Titration von Phosphorsäure mit Natriumhydroxid-Lösung treten drei Äquivalenzpunkte auf:

• Erster Äquivalenzpunkt: H₃PO₄ + NaOH → Na⁺ + H₂PO₄⁻ + H₂O; z(Säure) = 1, z(Base) = 1.
• Zweiter Äquivalenzpunkt: H₃PO₄ + 2 NaOH → 2 Na⁺ + HPO₄²⁻ + 2 H₂O; z(Säure) = 2, z(Base) = 1.
• Dritter Äquivalenzpunkt: H₃PO₄ + 3 NaOH → 3 Na⁺ + PO₄³⁻ + 3 H₂O; z(Säure) = 3, z(Base) = 1.

Schwefelsäure ist zweiwertig, Phosphorsäure dreiwertig und Bariumhydroxid zweiwertig.

Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt

Der Äquivalenzpunkt ist nicht immer zugleich der Neutralpunkt. Die Stoffmengen der Hydroxidionen OH⁻ und Oxoniumionen H₃O⁺ sind zunächst unbestimmt. Nur für die Kombination starke Säure/starke Base gilt näherungsweise: n(OH⁻) = n(H₃O⁺).

Werden starke Säuren und starke Basen in wässriger Lösung miteinander titriert, stimmen Äquivalenzpunkt und Neutralpunkt überein; der pH-Wert beträgt 7. Bei unterschiedlich starken Säuren und Basen ist die Lösung am Äquivalenzpunkt dagegen nicht neutral. Neutralisiert man etwa die schwache Essigsäure CH₃COOH mit der Äquivalentmenge einer starken Base, ist die Lösung basisch. Acetat-Ionen CH₃COO⁻ sind die korrespondierende Base von CH₃COOH und können H⁺-Ionen aufnehmen: Sie reagieren mit H₂O zu CH₃COOH und OH⁻. Der pH-Wert am Äquivalenzpunkt muss daher nicht 7 sein.

Beispiele

Gibt man je 1 Mol Salzsäure (HCl) und Natriumhydroxid (NaOH) zusammen, entsteht eine neutrale Kochsalzlösung.

Gibt man je 1 Mol Essigsäure (CH₃COOH) und Natriumhydroxid (NaOH) zusammen, entsteht eine alkalische Natriumacetatlösung.