Potentiometrie

Potentiometrie ist ein elektroanalytisches Verfahren der quantitativen Analyse und nutzt die Konzentrationsabhängigkeit der elektromotorischen Kraft (häufig auch elektrochemisches Potential genannt).

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Verfahren

Im Wesentlichen gibt es zwei mögliche Verfahren:

1. Das Indikationsverfahren stellt eine spezielle Form der Titration dar. Dazu wird die Änderung der elektromotorischen Kraft während einer Titration aufgenommen und anschließend der Äquivalenzpunkt bestimmt. Dieses Verfahren wird immer dann angewendet, wenn eine normale Titration nicht durchgeführt werden kann. Dies kann der Fall sein, wenn kein geeigneter Indikator vorhanden ist oder die Lösung so trübe oder farbig ist, dass der Umschlagspunkt nicht erkannt werden kann.
2. Das Bestimmungsverfahren: Konzentrationsbestimmung durch Messen des zugehörigen elektrochemischen Potentials; Auswertung anhand einer mit dem gleichen Messaufbau erstellten Kalibrationsgeraden.

Versuchsaufbau

Zunächst wird eine galvanische Zelle aus zwei Elektroden und der Probelösung als Elektrolyt aufgebaut. Die Differenz aus den Potentialen der beiden Elektroden ist als die elektromotorische Kraft EMK definiert.

EMK =  | E1 − E2 | 

Zum Aufbau verwendet man eine Elektrode, die Bezugselektrode, von der das Potential sehr genau bekannt und konstant ist. Im allgemeinen wird dazu eine Elektrode 2. Art verwendet. In der Praxis ist dies meist eine Kalomelelektrode. Eine Änderung der elektromotorischen Kraft, kann jetzt nur noch durch eine Änderung des Potentials an der anderen Elektrode, der Messelektrode, hervorgerufen werden. Die Wahl der Messelektrode hängt stark von der Titrationsart ab. Bei einer:

• Redox-Titration wird eine Platin-Elektrode verwendet
• komplexometrischen Bestimmung kann entweder eine ionensensitive Elektrode oder eine abgewandelte Silber-Elektrode verwendet werden.
• Säure-Base-Titration wird eine Glaselektrode benutzt.
• Argentometrie wird eine Silberelektrode verwendet.

Die Messelektrode taucht in die Probelösung ein und sollte auf das zu bestimmende Ion ansprechen. Das heißt, das Potential dieser Elektrode ist abhängig von der Konzentration des zu bestimmenden Ions. Diese Abhängigkeit wird durch die Nernst-Gleichung beschrieben. Bei dem Versuch ist darauf zu achten, dass die Messung stromlos erfolgt, da sich sonst durch Elektrolyse die Potentiale verfälschen würden. Man verwendet daher zur Messung eine Poggendorfsche Kompensationsschaltung

Auswertung

Die Auswertung erfolgt mittels Bestimmung des Äquivalenzpunktes. Am besten erkennt man den Äquivalenzpunkt, wenn man die 1.Ableitung der Titrationskurve im Diagramm darstellt. Das Maximum gibt den Äquivalenzpunkt an. Auf die x-Achse trägt man das Volumen der titrierten Lösung in ml und auf der y-Achse das gemessene Potential in mV auf.

Will man einen bestimmten Gehalt berechnen, so sind zwei Formeln anzuwenden:

1) n=c·V·f ; mit n=Stoffmenge [mol] , c=Konzentration [mol/l] , V=Volumen der Titration [l] , f=Titerfaktor (ist der Titerfaktor nicht bekannt setzt man f=1)

2) m=n·M ; mit m=Masse [g] , M=molare Masse [g/mol]

Zu beachten ist, dass das Ergebnis auf insgesamt 100ml Probenlösung bezogen wird! Das Ergebnis ggf. entsprechend anpassen.