Ctv Massanalyse3

Manganometrie

• im stark sauren Mileu (kein Indikator notwendig, da Selbstfärbung)

(1)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Ox.: &(COO^-)_2 & \rightarrow & 2CO_2 + 2e^- \\ &Red.: &MnO_4^- + 8H_3O^+ + 5e^- & \rightarrow & Mn^{2+} + 12 H_2O \\ &Redox:&5(COO^-)_2 + 2MnO_4^- + 16H_3O^+ & \rightarrow & 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 24H_2O \end{matrix} } \end{align}

• im basischen Mileu

(2)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Red.: &MnO_4^- + 4H_3O^+ + 3e^- & \rightarrow & MnO_2 + 6 H_2O \\ \end{matrix} } \end{align}

Jodometrie

Jod kann als Oxidations- oder Reduktionsmittel reagieren.

• Jod als Reduktionsmittel bei der Luff'schen Reaktion

(3)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Ox.: &2 I^{-} & \rightarrow & I_2 + 2 e^{-} \\ &Red.: &Cu^{2+} + e^- & \rightarrow & Cu^+ \\ \end{matrix} } \end{align}

• Jod als Oxidationsmittel für Sulfat oder Kupferoxid

(4)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Ox.: & SO_3^{2-} & \rightarrow & SO_4{2-} \\ &Ox.: & Cu_2O & \rightarrow & 2 Cu^{2+} \\ &Red.: &I_2 + 2 e^- & \rightarrow & 2 I^- \\ \end{matrix} } \end{align}

• Jod im Überschuss zugeben und Rücktitration im stark saueren mit Thiosulfat. Als Indikator wird Stärkekleister verwendet, damit der Umschlag plötzlich und auf einmal kommt.

(5)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Ox.: &S_2O_3^{2-} & \rightarrow & S_4O_6^{2-} \\ \end{matrix} } \end{align}

• Natriumthiosulfat ist kein Urtiter und deswegen muss der Faktor mit Kaliumdichromat bestimmt werden.

(6)

\begin{align} \mathrm{ \begin{matrix} &Ox.: &2 I^{-} & \rightarrow & I_2 + 2 e^{-} \\ &Red.: &Cr_2O_7^{2-} & \rightarrow & 2Cr^{3+} \\ \end{matrix} } \end{align}

Komplexometrie

Hauptsächlich wird hier Ethylendiamintetraacetat (EDTA) verwendet, welches zu einer Bildung von farblosen, stabilen und wasserlöslichen Chelaten führt. Der Farbumschlag von violettblau nach reinblau ist schwierig zu erkennen. Während der Titration mal Zwischenwerte notieren, falls man zuviel titriert hat.

Reaktionstypen

• direkt (z.B. Magnesium-, Calciumnachweis)
• Substitutions-Titration (z.B. bei Gesamthärte)
• indirekt (z.B. Sulfatbestimmung: Rücktitration als Substitutions-Titration)

Titrierfehler

• Ablesefehler
• Ablauffehler (zu schnelles Ablaufen lassen der Titrierflüssigkeit)
• Benetzungsfehler
• Tropfenfehler
• schleppender Indikatorumschlag (könnte durch höhere Temperaturen beschleunigt werden, ist aber schlecht beim Einsatz von organischen Säuren, wegen Ausdampfen)
• Konzentrationsfehler (falscher Titer)
• Indikatorfehler
• falscher Indikator (bei Titration mit schwachen Säuren und Basen ist der Äquivalenzpunkt verschoben)

Gravimetrie

• Eindampfen (HCl verwenden beim Sulfatnachweis um Hydrogencarbonate zu entfernen)
• Fällen
• Filtrieren (aschefreier Rundfilter)
• Auswaschen (als Kontrolle dient Chlorid, weil es leicht nachweisbar ist)
• Trocknen (Veraschen mit Bunsenbrennen, aber mit kleiner Flamme, da sonst Feststoffe mitgerissen werden könnten)
• Glühen (Muffelofen)
• Abkühlen (Exsikkator, die Temperatur des Tiegels sollte nicht zu heiß, aber auch 100°C nicht unterschreiten, da er sonst Wasser aufnehmen kann)
• Wiegen

Fällen

Die Löslichkeit ist von der Anwesenheit von Ionen abhängig

• Fremdionen erhöhen die Löslichkeit
• Gleichionige senken die Löslichkeit (ab einer gewissen Konz. steigt die Löslichkeit wieder, da sich lösliche Komplexe bilden können)

Fremdionenkonzentration

(7)

\begin{align} c_n = \left( \frac{V_M}{V_M + V_W} \right)^n \cdot c_0 \end{align}

Auswaschgrad

(8)

\begin{align} A = \frac{c_n}{c_0} = \left( \frac{V_M}{V_M + V_W} \right)^n \end{align}

Optische Methoden

Refraktometrie

Die Methode beruht auf der Brechung des Lichts innerhalb einer Probe. Hierbei wird der Brechungsindex n in Abhängigkeit der Wellenlänge gemessen. Beim Ablesen sollte von hohen Refraktionszahlen in Richtung der Kleinen gelesen werden. Anwendung findet das System bei

• Konzentrationsmessung bei binären Systemen
• Wachstumsmessung bei (Bakterien-)Kulturen

(9)

\begin{align} n(\lambda) = \frac{c_0}{c} \qquad \frac{n_1}{n_2} = \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\beta}} = \sin{\varepsilon} \end{align}

• Abhängigkeit von der Wellenlänge
• Temperaturabhängigkeit
• Trübungen, Blasen, Schaum

Polarimetrie

Chirale Substanzen sind in der Lage monochromatisches Licht um einen spezifischen Winkel zu drehen. Einfluss auf die Messung haben hierbei

• die Wellenlänge
• die Temperatur
• das Lösungsmittel.

Durch ein Zusatzpolarimeter (Halbschattenfilter) muss nicht mehr die absolute Helligkeit verglichen werden, sondern es wird die Schattigkeit ausgewertet, die leichter zu erfassen ist. Bei der Messung sollte man im Hinterkopf behalten, dass etwa in 30°-Schritten zusätzliche optische Phänomene auftreten können (z.B. eine Corona). Proteine können die Messung stören, deswegen sollten sie vorher ausgefällt werden. Die Wahl des Fällungssystems ist bestimmt durch dessen Farbigkeit oder Trübung (am Besten keine jeweils).

Mutarotation

Änderung des Drehwinkels durch Einstellung einer Substanz ins Gleichgewicht (z.B. α-Glucose <-> ß-Glucose)

Inversion

Sacharose (+66,5°) -(Hydrolyse)-> Glucose + Fructose (-20,5°)

Lichtabsorptionsmessung

Kolorimetrie

(10)

\begin{align} c_1 \cdot d_1 = c_2 \cdot d_2 \end{align}

Auswertung durch Farbscheiben

Photometrie

Die Analyse erfolgt in einem breiten Spektralbereich von ca. 50 nm.

Spektralphotometrie

Hier wird monochromatisches Licht in einem sehr engen Spektralbereich zur Analyse verwendet.

Elektromagnetisches Spektrum

Lambert-Beersches Gesetz

Das Gesetz gilt nur für verdünnte Lösungen c < 10^-2 mol/l.

(11)

\begin{align} \log{\frac{I_0}{I}} = c \cdot d \cdot \varepsilon \end{align}

Eine Abweichung kann durch folgende Ursachen geschehen:

• Assoziationsvorgänge
• Dissoziationsvorgänge
• Änderung der Solvat-Hülle

Einen großen Einfluss hat die Durchlässigkeit von Küvetten, die bei der Photometrie zum Einsatz kommen. Generell gilt, je durchlässiger, desto besser, aber auch desto teurer (z.B. Quarzküvetten, die auch UV-Strahlung durchlassen)

Atom-Absorptions-Spektrometrie AAS

Die Atome in einem Molekül absorbieren elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge. Dieses Absorptionsspektrum kann sehr spezifisch für einzelne Atome sein. (Anregung der Valenzelektronen: äußere lassen sich leichter anregen, als innere). Der generelle Aufbau einer AAS:

• Strahlungsquelle (z.B. Hohlkathodenlampe, jede Lampe ist spezifisch für bestimmte Atome)
• Atomisiereinheit (z.B. Flamme, Graphitrohr; die Anregung geschieht durch hohe thermische Energie)
• Monochromator
• Detektor
• Verstärker

Das System wurde zum ICP weiterentwickelt, welches die Identifizierung viele Atome in einem Arbeitsschritt erlaubt, im Gegensatz zur AAS.