Konduktometrie
Konduktometrie oder Leitfähigkeitstitration ist eine biologischeAnalysemethode, die die elektrische Leitfähigkeit einer Probe zur Bestimmung ihrer Inhaltsstoffe und deren Konzentration ausnutzt. Es können ähliche Titrationen wie bei der Potentiometrie, aber auch Fällungstitrationen durchgeführt werden.
Prinzip
Konduktometrie oder Leitfähigkeitstitration ist eine Methode, bei der nach jedem Reagenzzusatz der Ohmsche Widerstand der Analysenlösung bzw. dessen reziproker Wert, die Elektrischer Leitfähigkeit (in Siemens S = Ω-1) mittels Wechselstrom gemessen wird. Da die Füllhöhe die Messung beeinträchtigt, werden konzentrierte Masslösungen verwendet.
Der elektrische Widerstand hängt von der Grösse der Elektroden und deren Abstand voneinander ab. Für den Widerstand gilt:
R = ρ * d / A
(wobei ρ der spezifische Widerstand, d der Abstand der Elektroden und A die Fläche der Elektroden ist). Der Quotient des Plattenabstandes d und der Plattenfläche A wird als Zellkonstante C einer Messzelle bezeichnet. Sie kann durch Messung der Leitfähigkeit einer bekannter Lösung (z.B. Kaliumchlorid Lösung) bestimmt werden.
Die Messwerte werden grafisch aufgetragen (Leitfähigkeit: Ordinate gegen Reagenszusatz in ml.) Die Messpunkte in unmittelbarer Nähe des Äquivalenzpunktes liegen oft nicht auf der Geraden, der Titrationspunkt wird daher durch Extrapolation ermittelt. Die Leitfähigkeit einer Elektrolytlösung ist abhängig von der
- Konzentration (linear)
- Ionenladung
- Beweglichkeit
Die Beweglichkeit der Ionen ist eine Funktion des Widerstandes, den das Lösungsmittel den Ionen entgegensetzt. Daher sollte man z.B. vermuten, dass die Beweglichkeit der Alkaliionen mit steigender Ordnungszahl abnimmt (da der Atomradius mit steigender Ordnungszahl zunimmt und somit bei Wanderung im Wasser mehr Wassermoleküle verdängt werden müssen). Tatsächlich ist aber das Gegenteil der Fall. Die Ursache ist die Hydration, die sich bei kleinen Ionen stärker bemerkbar macht als bei großen. Eine besondere Beweglichkeit haben die Wasserstoffionen und die Hydroxidionen. Man stellt sich vor, dass die Wassermoleküle Ketten bilden. Lagert sich an das eine Ende der Kette ein Wasserstoffion an, dann können die Bindungen der Wassermoleküle "umklappen" und am anderen Ende der Kette wird wieder ein Wasserstoffion ausgestoßen. Dadurch wird praktisch nur die Ladung transportiert, nicht aber das Wasserstoffion selbst (Grothus-Mechanismus). Es bleibt ihm also ein großer Teil des mit Reibung verbundenen Weges erspart.
Verfahren
Im Wesentlichen wird zwischen zwei verschiedenen Verfahren unterschieden.
- Beim Bestimmungsverfahren wird die Leitfähigkeit gemessen und die Konzentration an Hand von Eichkurven bestimmt.
- Beim Indikationsverfahren wird die Leitfähigkeitsänderung während einer Titration gemessen
Versuchsaufbau
