| Versuch: | Bestimmung der Konzentration von Alkalimetall-Ionen mit Hilfe
eines sauren Kationenaustauschers |
Schülerversuch; 20 min.
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.
Vorbemerkung
Es werden Kalium-Ionen aus einer Lösung gegen Protonen ausgetauscht. Die
resultierende Säurelösung fließt aus der Austauschersäule aus.
Ihre Konzentration wird durch Titration ermittelt. Daraus kann die Konzentration der
Kalium-Ionen berechnet werden.
Dieser Versuch zeigt nicht nur ein Verfahren zur Ermittlung der Konzentrationen von
ansonsten schwer bestimmbaren Alkalimetall-Ionen, sondern ist vor allem auch
geeignet, die Präzision zu demonstrieren, mit der der Ionenaustausch erfolgt.
Man sollte den Versuch anschließend auch mit einer für die Schüler zunächst unbekannten
Lösung von Natriumchlorid oder Kaliumnitrat durchführen.
Geräte
Weithals-Erlenmeyerkolben (300 ml), Bürette (50 ml), Chromatographiesäule mit
Hahn.
Chemikalien und Material
Stark saurer Ionenaustauscher (z. B. Amberlite(R) IR-120; Merck),
Kaliumnitratlösung (c = 0,1 mol/l), Universalindikatorpapier, alkoholische
Phenolphthaleinlösung (F), Natronlauge (c = 0,1 mol/l) (Xi).
Durchführung
Die Säule kann ruhig ab und zu einmal trockenlaufen.
1 Kationenaustausch
Der zuvor regenerierte Kationenaustauscher wird in die Chromatographiesäule
eingefüllt. Dann prüfst du mit Indikatorpapier am Auslauf, ob er schon neutral
gewaschen worden ist. Im anderen Fall musst du ihn mit destilliertem Wasser
mehrmals gut waschen.
Nun gibst du 25 ml der Kaliumnitratprobe auf den Austauscher und spülst mit ca. 100
ml destilliertem Wasser so lange nach, bis die Lösung, die aus der Säule in den
Weithals-Erlenmeyerkolben fließt, wieder neutral geworden ist.
2 Titration der entstandenen Säure
Gib zu der Lösung im Weithals-Erlenmeyerkolben etwas Phenolphthaleinlösung.
Titriere mit Natronlauge bis zum Farbumschlag.
Ermittle aus der ml-Zahl an zugegebener Natronlauge die Konzentration der zum
Ionenaustausch vorgelegten Salzlösung.
c(Salzlösung) (mol/l) = Zugabe Natronlauge (ml) · c(NaOH) (mol/l) / Volumen vorgelegter Salzlösung (ml)