Praktikum Anorganische Chemie/ Grundlagen der Titrimetrie

Die Titrimetrie (Maßanalyse, Volumetrie) ist eine vielfach gebrauchte Methode für die Gehaltsbestimmung vor allem in wässrigen Lösungen. Das Prinzip ist sehr einfach: Man gibt mit einer Bürette Maßlösung (Titrator, Titrant, Normallösung) bekannter Konzentration zu einer Probelösung (Titrand) bis der Äquivalenzpunkt erreicht ist. Durch stöchiometrische Rechnungen kann dann die Konzentration des gesuchten Stoffes in der Probelösung bestimmt werden. Als Indikator dient entweder eine chemische Verbindung, die unter den Versuchsbedingungen am Äquivalenzpunkt die Farbe ändert, eine Messelektrode, die über ein Messgerät den Äquivalenzpunkt anzeigt (z.B. pH-Wert, Potentiometrie) oder die Verfärbung des Niederschlages (z.B. Chloridbestimmung nach Mohr).

Versuchsaufbau für eine Titration mit Bürette und Erlenmeyerkolben

Die Titration läßt sich in mehrere Gebiete einteilen:

• Säure-Base-Titrationen (Acidometrie, Alkalimetrie)
• Fällungsreaktion
• Komplexometrie
• Redox-Titrationen
• Spezielle Methoden wie die Zwei-Phasen-Titration nach Epton oder die Polyelektrolyttitration zur Bestimmung des kationischen Bedarfs

Als Methoden kommen die direkte Titration, bei der direkt in Probelösung titriert wird oder eine Maßlösung mit Probelösung titriert wird (inverse Titration), und die indirekte Titration, bei der entweder eine Umsetzung der Probelösung mit einer Reagenslösung bekannter Menge und Konzentration stattfindet und die Reagenslösung dann titriert wird (Rücktitration) oder der zu bestimmende Stoff nach Reagenszugabe aus dem Reagens einen Stoff freisetzt, der dann titriert wird (Substitutionstitration), in Frage.

Messgeräte

Bei der Titration werden vor allem Volumenmessgeräte wie Büretten, Pipetten, Messzylinder und Messkolben verwendet.

• 
  Bürette
• 
  Peleusball auf Auslaufpipette
• 
  Vollpipette
• 
  Maßkolben/Messkolben

Ablesen

Wasser (A) bildet durch hydrophile Wechselwirkungen mit dem Glas eine nach unten gewölbte Oberfläche (konkaver  Meniskus). Bei Quecksilber (B) ist es übrigens anders herum: es kommt zu einer nach oben gewölbten Flüssigkeitsoberlfäche. Bei Wasser wird stets der untere Meniskus abgelesen, bei Stoffen, die einen konvexen Meniskus ausbilden, der obere. Meist wird der abzulesende Strich in der Skalierung durch die Lichtbrechung mit dem Wasser vergrößert und kann so bequem abgelesen werden.

Meniskus ablesen

Des Weiteren sollte darauf geachtet werden auf Augenhöhe abzulesen da ansonsten durch den  Parallaxenfehler erhebliche Messfehler auftreten können.

Parallaxenfehler

Konzentrationsangaben

Ein wichtiger Begriff in der Maßanalyse, wie auch in der gesamten quantitativen Analyse überhaupt, ist die Konzentration. Konzentrationsangaben werden in der Maßanalyse in Form der Stoffmengenkonzentration (c, Molarität, Volummolarität). Diese gibt an, wieviel Mol eines Stoffes in einem Liter Lösungsmittel gelöst sind ([c] = 1 mol/l). Anstelle der Einheit „mol/l“ wird sehr gerne die nicht-gesetzliche Einheit „Molar“ (Einheitenzeichen: M) verwendet. Streng genommen darf sie aufgrund der gesetzlichen Bestimmungen nicht verwendet werden; „M“ kann heute nur als Abkürzung von „mol/l“ verstanden werden.

Besonders in der Maßanalyse spielt auch noch die Normalität eine Rolle, die angibt, wieviele entsprechende Teilchen (z.B. Protonen) übertragen werden.

Verdünnen

1:10 Verdünnung: 50 mL Lösung (dunkelrot) werden mit 450 mL Wasser (hellrot) auf 500 mL aufgefüllt; Hinweis: Die Skalierung von Bechergläsern ist viel zu ungenau für die quantitative Analyse und dient nur als anschauliches Beispiel.

Das Verdünnen von konzentrierten Lösungen ist in der Titrimetrie von Bedeutung, wenn die zu analysierende Substanz viel niedriger konzentriert ist als die Maßlösung. Es macht keinen Sinn, in fünf Tropfen bis zum Umschlagspunkt zu titrieren. Die Messungenauigkeit wird viel zu hoch. Dagegen kann ein Verdünnen der Maßlösung für die Bürette die Genauigkeit erhöhen, denn der Bürettenfehler (ist immer als ±0,X aufgedruckt) bleibt konstant. Der relative Fehler = Bürettenfehler/Titriervolumen wird kleiner:

${\frac {0,1mL}{1mL}}=0,1=10\%$

Man titriert 1 mL mit einem Bürettenfehler von 0,1 mL. Egal wie gut man sich anstellt, man hat im Mittel immer 10% Abweichung. Der Wert ist so ungenau, dass das Ergebnis praktisch wertlos ist.

${\frac {0,1mL}{10mL}}=0,01=1\%$

Titriert man dagegen 10 mL bis zum Umschlagspunkt in der gleichen Bürette, ist man gleich zehnmal so genau.

${\frac {0,1mL}{20mL}}=0,005=0,5\%$

Bei 20 mL ist die Ungenauigkeit gleich nochmal halbiert.

Jedoch ist zu beachten, dass beim Verdünnen ebenfalls Ablesefehler und Gerätefehler (ebenfalls auf Auslaufpipetten und Messkolben als ±0,X gedruckt) auftreten.