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2025-03-05T17:39:02Z

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Die '''Potentiometrie''' ist ein [[Elektroanalytik|elektroanalytisches]] Verfahren der [[quantitative Analyse|quantitativen Analyse]] unter Vermeidung eines [[Stromfluss]]es und nutzt die [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]]s<nowiki></nowiki>abhängigkeit der [[Leerlaufspannung]] (historisch: [[elektromotorische Kraft]], EMK).

Bei der potentiometrischen [[Titration]] (Maßanalyse mit potentiometrischer Indikation) taucht eine Indikator[[elektrode]] (z. B. [[pH-Elektrode]], [[Redox]]<nowiki></nowiki>elektrode) in eine Analysen[[Lösung (Chemie)|lösung]], und die [[Elektrisches Potential|Potential]]<nowiki></nowiki>änderung wird in Abhängigkeit vom zugegebenen Volumen einer Reagenzlösung verfolgt. Am [[Äquivalenzpunkt]] ändern sich die Konzentration und damit die Leerlaufspannung und das Potential kräftig.

Mit der Potentiometrie lassen sich [[Säuren|Säure]]-, [[Basen (Chemie)|Base]]-, [[Redoxreaktion|Redox]]-, [[Fällung]]s-, [[Komplexchemie|Komplex]]<nowiki></nowiki>bildungs-Titrationen durchführen sowie [[Dissoziationskonstante]]n und [[Löslichkeitsprodukt]]e ermitteln. Gefärbte, [[Trübung|getrübte]] Lösungen können potentiometrisch titriert werden. Mit pH-Elektroden können Säure-, Basetitrationen auch in stark [[verdünnung|verdünnten]] Lösungen (10<sup>−4</sup> [[mol]] Säure/Base) vorgenommen werden.

Die Potentiometrie wurde 1893 von [[Robert Behrend]] eingeführt.

== Verfahren ==
Potentiometrische Indikatorelektroden wie Glaselektroden zur pH-Messung und Redoxelektroden sind heutzutage leicht verfügbar. Mit diesen Elektroden kann sofort der [[pH-Wert]] oder das [[Redoxpotential]] abgelesen werden.

Außer diesen beiden Elektroden gibt es noch solche, die auf die [[Aktivität (Chemie)|Aktivität]] einer [[Ion]]en<nowiki></nowiki>sorte ansprechen, die [[Ionenselektive Elektrode|ionenselektiven Elektrode]]n. Beispielsweise lassen sich mit der [[Silber]]/[[Silbersulfid]]-Elektrode [[Halogenid]]-, [[Sulfid]]-, [[Cyanid]]-, [[Thiocyanat]]- oder [[Chromate|Chromat]]-Ionen durch Titration mit einer eingestellten [[Silbernitrat]]<nowiki></nowiki>lösung bestimmen.

Mit Flüssig-[[Membran]]-Elektroden lassen sich Ionen[[Konzentration (Chemie)|konzentrationen]] von [[Kalium]], [[Magnesium]], [[Calcium]] oder [[Nitrate|Nitrat]] bestimmen.

Auch für [[komplexometrie|komplexometrische]] Titrationen lassen sich ionenselektive Elektroden einsetzen. Als [[Titrant]] dient dabei überwiegend [[Ethylendiamintetraessigsäure|Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)]].

Man verwendet die Potentiometrie in zwei Verfahren:
# 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.<br />Dieses Verfahren wird angewendet, wenn eine normale Titration nicht durchgeführt werden kann, weil kein geeigneter [[Indikator (Chemie)|Indikator]] vorhanden oder die Lösung so trübe oder farbig ist, dass der [[Umschlagspunkt (Chemie)|Umschlagspunkt]] nicht erkannt werden kann.
# Das '''Bestimmungsverfahren''' beruht auf einer Konzentrationsbestimmung durch Messen des zugehörigen [[Elektrochemisches Potential|elektrochemischen Potentials]]; die Auswertung erfolgt anhand einer mit dem gleichen Messaufbau erstellten [[Kalibration]]s<nowiki></nowiki>geraden.

== Versuchsaufbau ==
[[Datei:Potentiometrie.svg|mini|250px|Schematische Darstellung]]
Früher wurde zunächst eine [[galvanische Zelle]] aus zwei Elektroden, der Mess- und der Bezugselektrode, sowie der Probelösung als [[Elektrolyt]] aufgebaut. Die Differenz aus den elektrochemischen Potentialen der beiden Elektroden ergibt die [[Leerlaufspannung]] <math>U_0</math> (EMK), die über ein [[Spannungsmessgerät]] bestimmbar ist:

:<math> U_0 = E_1 - E_2</math>

Von der [[Bezugselektrode]] ist das Potential sehr genau bekannt und konstant. Im Allgemeinen wird dazu eine [[Elektrode #Elektroden_zweiter_Art|Elektrode 2. Art]] verwendet. In der Praxis sind dies meist eine [[Kalomel-Elektrode]] oder eine [[Silber-Silberchlorid-Elektrode]].

Die Wahl der Messelektrode hängt stark von der Titrationsart ab. Man verwendet für die
* [[Redox-Titration]] eine [[Platin]]-Elektrode
* komplexometrische Bestimmung eine ionensensitive Elektrode oder eine abgewandelte [[Silber]]-Elektrode
* [[Säure-Base-Titration]] eine Glaselektrode
* [[Argentometrie]] eine Silberelektrode.
Die Messelektrode taucht in die Probelösung ein und muss auf das zu bestimmende Ion ansprechen, d. h. das Potential dieser Elektrode muss abhängen von der Konzentration des zu bestimmenden Ions. Diese Abhängigkeit wird durch die [[Nernst-Gleichung]] beschrieben.

Beim Versuch ist darauf zu achten, dass die Messung stromlos erfolgt, da sich sonst durch [[Elektrolyse]] die Potentiale verfälschen würden. Man verwendete daher zur Messung eine [[Spannungs-Kompensation]]s<nowiki></nowiki>schaltung.

== Auswertung ==
Die Auswertung erfolgt mittels Bestimmung des Äquivalenzpunktes. Am besten erkennt man ihn, wenn man die erste [[Differentialrechnung #Ableitungsfunktion|Ableitung]] der Titrationskurve im Diagramm darstellt: das Maximum  gibt den Äquivalenzpunkt an.

Für die Titrationskurve trägt man auf:
* auf der x-Achse das Volumen der titrierten Lösung in ml
* auf der y-Achse das gemessene Potential in m[[Volt|V]].

Will man einen bestimmten [[Gehaltsangabe|Gehalt]] berechnen, so sind zwei Formeln anzuwenden:
#<math>n = c \cdot V \cdot f</math> mit
#:<math>n</math> = [[Stoffmenge]] in [[mol]]
#:<math>c</math> = [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] in mol/l
#:<math>V</math> = Volumen der Titration in l
#:<math>f</math> = [[Titer (Chemie)|Titerfaktor]] (ist er nicht bekannt, setzt man <math>f = 1</math>)
#<math>m = n \cdot M</math> mit
#:<math>m</math> = Masse in g
#:<math>M</math> = [[molare Masse]] in g/mol.

== Siehe auch ==
* [[Leitsalz]]
* [[Sand-Gleichung]]
* [[Voltametrie]]

== Literatur ==
* [[Georg Schwedt]]: ''Analytische Chemie''.. 2. Auflage. Wiley-VCH-Verlagsgesellschaft, Weinheim 2008. ISBN 978-3-527-31206-1. S. 170 ff.
* Stichwort: ''Elektrochemische Analyseverfahren''. In: [[Fritz Ullmann (Chemiker)|Fritz Ullmann]] (Begr.): ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie]]''. 3. + 4. Auflage.

[[Kategorie:Chemisches Analyseverfahren]]
[[Kategorie:Elektrochemie]]
[[Kategorie:Elektroanalytik]]

Potentiometrie - Versionsgeschichte

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