AN-T-237
2023-09
Bestimmung von Phosphorsäure mit Natriumhydroxid
Schnelle und genaue potentiometrische Titration mit NaOH
Zusammenfassung
Phosphorsäure (H3PO4) ist heute eine der wichtigsten anorganischen Säuren. Diese starke Säure ist triprotisch, das heißt, sie verfügt über drei dissoziierbare Protonen. Sie kann für viele Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Rohstoff für die Herstellung von Phosphatdüngern, in Waschmitteln und Rostentfernern, als Elektrolyt in Phosphorsäure-Brennstoffzellen und zur Passivierung von Eisen und Zink zum Schutz vor Korrosion. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird Phosphorsäure in verdünnter Form als Konservierungsmittel, Säuerungsmittel in Limonaden, allgemein als Säureregulator und als Antioxidans in Wurstwaren und anderem Fleisch verwendet.
Da H3PO4 in verschiedenen Laboren auch zur Herstellung von Pufferlösungen (Phosphatpuffern) verwendet wird, ist eine genaue Analyse unabdingbar.
In dieser Application Note wird eine Säure-Base-Titration vorgestellt, bei der die Konzentration von Phosphorsäure über alle drei dissoziierbaren Protonen durch Titration mit Natriumhydroxid bestimmt wird.
Probe und Probenvorbereitung
Diese Anwendung wird an Phosphorsäure demonstriert. Eine Probenvorbereitung ist nicht erforderlich.
Experiment
Die Bestimmungen werden auf einem Eco Titrator durchgeführt, der mit einer Unitrode mit integriertem Pt1000 ausgestattet ist (Abbildung 1). Die H3PO4 (saure Lösung) reagiert mit NaOH (starke Base) über den folgenden Neutralisationsreaktionsmechanismus:
H3PO4 + 3 NaOH → Na3PO4 + 3 H2O
Eine entsprechende Probenmenge wird in den Titrierbecher pipettiert und anschließend mit deionisiertem Wasser und Natriumchlorid versetzt. Anschließend wird die Lösung bis zum dritten Endpunkt mit standardisiertem Natriumhydroxid titriert.
Ergebnisse
Diese Methode liefert sehr genaue Ergebnisse, wie in Tabelle 1 dargestellt. Ein beispielhafte Titrationskurve von H3PO4 mit NaOH ist in Abbildung 2 dargestellt.
Tabelle 1. Ergebnisse der potentiometrischen Titration von H3PO4 berechnet über den zweiten Endpunkt (n = 10).
| Probe (n = 10) | NaOH in mL | H3PO4 in mol/L | Wiederfindung in % |
|---|---|---|---|
| Mittelwert | 3.998 | 0.999 | 99.99 |
| SD(abs) | 0.00 | 0.00 | 0.10 |
| SD(rel) in % | 0.07 | 0.05 | 0.10 |
Fazit
Die potentiometrische Titration von Phosphorsäure mit Natronlauge gehört in vielen Laboren zur Routine.
Normalerweise ist es nur möglich, die ersten beiden Protonen der Phosphorsäure in wässriger Lösung zu titrieren. Durch Erhöhung der Ionenstärke kann H3PO4 völlig dissoziieren. Dank der besonderen Eigenschaften der Unitrode von Metrohm ist es möglich, das dritte Proton nachzuweisen und so genaueste Ergebnisse zu erzielen.
Diese Art der Säure-Base-Titration ist perfekt für den Eco Titrator mit integriertem Magnetrührer und touch-sensitiver Bedienoberfläche. Dieses System bietet Kunden eine kostengünstige und einfache Handhabung auf kompakter Stellfläche (ca. DIN A4). Vorinstallierte Methoden auf dem Eco Titrator ermöglichen Anwendern ohne Laborerfahrung einen unkomplizierten Einstieg in die Arbeit. Der Eco Titrator liefert schnelle, zuverlässige, präzise und GLP-konforme Ergebnisse in einem kleinen, benutzerfreundlichen Paket.
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