Maßanalyse (eBook)

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Ralf Martens-Menzel, Beuth Hochschule für Technik Berlin; Jürgen Simon, Freie Universität Berlin; Gerhard Schulze, Freie Universität Berlin (em.).

1 Einführung und Grundbegriffe 13
Gravimetrie und Titrimetrie 13
Einteilung der Titrationen 16
2 Praktische Grundlagen der Maßanalyse 19
2.1 Geräte zur Volumenmessung 20
2.1.1 Messgeräte 20
Messkolben 22
Messzylinder 24
Pipetten 26
Büretten 38
2.1.2 Reinigung und Trocknung 49
2.1.3 Prüfung von Messgeräten 51
Temperaturkorrektur 51
Auftriebskorrektur 51
Prüfmittelüberwachung 54
Fehlerbetrachtung 57
2.2 Lösungen für die Maßanalyse 59
2.2.1 Empirische Lösungen, Normallösungen, Maßlösungen 59
Stoffmenge 61
Äquivalentteilchen 62
Molare Masse 64
Gehalt von Lösungen 65
2.2.2 Herstellung von Maßlösungen 72
2.3 Berechnung des Analysenergebnisses 75
3 Maßanalysen mit chemischer Endpunktbestimmung 79
3.1 Säure-Base-Titrationen 79
3.1.1 Theoretische Grundlagen 79
Säuren und Basen 79
Autoprotolyse des Wassers 84
Wasserstoffionenkonzentration und pH-Wert 88
Stärke von Säuren und Basen 90
Berechnung von pH-Werten 94
Pufferlösungen 104
3.1.2 Titrationskurven 106
Titration starker Säuren und Basen 107
Titration schwacher Säuren und Basen 108
3.1.3 Säure-Base-Indikatoren 111
Indikatorumschlag 111
Indikatorauswahl 116
3.1.4 Praktische Anwendungen 118
Einstellung von Säuren 118
Einstellung von Laugen 121
Bestimmung starker und schwacher Basen 123
Bestimmung des Gesamtalkaligehaltes von technischem Natriumhydroxid 123
Bestimmung von Carbonaten sowie von Hydroxiden und Carbonaten nebeneinander 124
Bestimmung von Carbonat und Hydrogencarbonat nebeneinander 125
Bestimmung von Borax 126
Bestimmung von Stickstoff nach Kjeldahl 126
Bestimmung des Stickstoffgehaltes von Salpeter 128
Bestimmung des Stickstoffgehaltes von Steinkohle 129
Bestimmung des Gesamtstickstoffgehaltes eines Gartendüngers 129
Wasserfreie Titrationen 129
Bestimmung von Nicotinamid 130
Bestimmung von Fenbendazol 130
Bestimmung von Pantoprazol 131
Bestimmung des Formaldehyds nach dem Sulfitverfahren 131
Bestimmung starker und schwacher Säuren 132
Bestimmung von Schwefelsäure 132
Bestimmung von Essigsäure 133
Bestimmung von Borsäure 134
Bestimmung von Magnesium durch Rücktitration 135
Fällungsverfahren mit Anzeige der pH-Änderung 136
Bestimmung von Magnesium durch direkte Titration 136
Bestimmung von Ammoniumsalzen 137
Bestimmung von Phosphorsäure 137
Bestimmung nach Ionenaustausch 138
Säurezahl, Verseifungszahl und Esterzahl bei der Untersuchung von fetthaltigen Arzneimitteln und Lebensmitteln 142
Bestimmung der Säurezahl 142
Bestimmung der Verseifungszahl 143
Bestimmung von Ethinylestradiol 143
3.2 Fällungstitrationen 143
3.2.1 Theoretische Grundlagen 144
Lösegleichgewicht 144
Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit 144
3.2.2 Titrationskurven 146
3.2.3 Methoden der Endpunktbestimmung 148
3.2.4 Bestimmung des Silbers und argentometrische Bestimmungen 151
Herstellung der Maßlösungen 151
Bestimmung von Silber nach Gay-Lussac 152
Bestimmung nach Volhard 153
Bestimmung nach Mohr 156
Bestimmung nach Fajans 158
Bestimmung von Cyanid nach Liebig 159
3.3 Oxidations- und Reduktionstitrationen 160
3.3.1 Theoretische Grundlagen 160
Oxidation und Reduktion 160
Oxidationszahl 162
Redoxpotential 165
3.3.2 Permanganometrische Bestimmungen 167
Herstellung der Kaliumpermanganatlösung 168
Bestimmung von Eisen in schwefelsaurer Lösung 172
Bestimmung von Eisen in salzsaurer Lösung 175
Bestimmung von Uran und von Phosphat 178
Bestimmung von Oxalat 179
Bestimmung von Calcium 179
Bestimmung von Wasserstoffperoxid 180
Bestimmung von Peroxodisulfat 180
Bestimmung von Nitrit 180
Bestimmung von Hydroxylamin 181
Bestimmung von Mangan(IV) 181
Bestimmung von Mangan(II) 182
Bestimmung von Chrom in Stahl 184
3.3.3 Dichromatometrische Bestimmungen 185
Herstellung der Dichromatlösung 186
Bestimmung von Eisen durch Tüpfelreaktion 187
Bestimmung von Eisen mit Redoxindikatoren 188
3.3.4 Cerimetrische Bestimmungen 189
Herstellung der Cer(IV)-sulfatlösung 189
Bestimmung von Eisen 190
Bestimmung von Nitrit 190
Bestimmung von Hexacyanoferrat(II) 191
Bestimmung von Nifedipin 191
3.3.5 Ferrometrische Bestimmungen 192
Herstellung der Eisen(II)-sulfatlösung 192
Bestimmung von Chromat(VI) und Chrom (III) 193
Bestimmung von Chrom in Stahl 193
Bestimmung von Vanadium 193
3.3.6 Bromatometrische Bestimmungen 194
Herstellung der Kaliumbromatlösung 195
Bestimmung von Arsen und Antimon 195
Bestimmung von Bismut 195
Bestimmung von Hydroxylamin 196
Bestimmung von Metallionen als Oxinato-Komplexe 196
Bestimmung von Aluminium 197
3.3.7 Iodometrische Bestimmungen 197
Endpunkterkennung 199
Herstellung der Stärkelösung 200
Herstellung der Natriumthiosulfatlösung 201
Einstellung der Natriumthiosulfatlösung 202
Herstellung der Iodlösung 204
Bestimmung von Sulfiden 205
Bestimmung von Sulfiten 206
Bestimmung von Hydrazin 206
Bestimmung von Arsen und Antimon 206
Bestimmung von Zinn 207
Bestimmung von Quecksilber 208
Bestimmung von Iodid 208
Bestimmung des Hypochlorits 209
Bestimmung von Chlorat, Bromat, Iodat und Periodat 210
Bestimmung von Wasserstoffperoxid 210
Bestimmung der Peroxidzahl 211
Bestimmung höherer Oxide 212
Bestimmung von Kupfer 215
Bestimmung von Sauerstoff nach Winkler 217
Bestimmung von Iodzahl 218
3.3.8 Bestimmung von Mangan in Stahl mit Arsenit-Maßlösung 219
Herstellung der Natriumarsenitlösung 219
Bestimmung von Mangan in Stahl 219
3.3.9 Bestimmungen mit Formiat-Maßlösung 220
Herstellung der Natriumformiatlösung 221
Bestimmung von Hypophosphit (Phosphinat) 221
Bestimmung von Phosphit (Phosphonat) 221
3.3.10 Weitere Möglichkeiten der Redoxtitration 222
3.4 Komplexbildungstitrationen 222
3.4.1 Grundlagen der Komplexbildung 223
Bezeichnungen und Definitionen 223
Aufbau der Komplexe 224
Nomenklaturregeln 226
Stabilitätskonstante 226
3.4.2 Grundlagen der Komplexbildungstitrationen 227
3.4.3 Indikation des Endpunktes 230
3.4.4 Chelatometrische Bestimmungen 232
Herstellung der EDTA-Lösung 232
Bestimmung von Magnesium 232
Bestimmung von Calcium 233
Bestimmung der Wasserhärte 234
Bestimmung von Zink und Cadmium 235
Bestimmung von Kupfer 236
Bestimmung von Aluminium 237
Bestimmung von Bismut 237
Bestimmung von Eisen 237
Bestimmung von Phosphat 238
Bestimmung von Sulfat 239
Carbamatometrische Titrationen 239
Bestimmung von Quecksilber 240
4 Maßanalysen mit physikalischer Endpunktbestimmung 241
4.1 Übersicht über die Indikationsmethoden 241
4.2 Photometrische Titrationen 243
4.2.1 Theoretische Grundlagen 244
4.2.2 Praktische Anwendungen 246
Bestimmung von Calcium 246
4.3 Konduktometrische Titrationen 248
4.3.1 Theoretische Grundlagen 249
4.3.2 Die Titriervorrichtung 252
4.3.3 Leitfähigkeitsmessung 254
4.3.4 Praktische Anwendungen 256
Säure-Base-Titrationen 256
Fällungstitrationen 258
Leitfähigkeitstitrationen bei erhöhten Temperaturen 259
4.3.5 Hochfrequenztitration 260
4.4 Potentiometrische Titrationen 262
4.4.1 Theoretische Grundlagen 263
4.4.2 Indikatorelektroden 268
Metallelektroden 268
Ionenselektive Elektroden (ISE) 271
4.4.3 Bezugselektroden 279
4.4.4 Messketten 281
4.4.5 Stromlose Potentialmessung 283
4.4.6 Praktische Anwendungen 286
Fällungs- und Komplexbildungstitrationen 287
Säure-Base-Titrationen 289
Oxidations- und Reduktionstitrationen 290
4.4.7 Auswertung 294
4.5 Titrationen mit polarisierten Elektroden 299
4.5.1 Polarisation von Elektroden 299
4.5.2 Voltametrische Titrationen 301
4.5.3 Amperometrische Titrationen 303
4.5.4 Biamperometrische oder Dead-stop-Titrationen 304
Wasserbestimmung nach Karl Fischer 305
4.6 Coulometrische Titrationen 309
4.6.1 Theoretische Grundlagen 309
4.6.2 Praktische Anwendungen 312
Bestimmung von Arsen mit Dead-stop-Indikation 312
Bestimmung von Thiosulfat 312
Alkalimetrische Titrationen 313
Komplexometrische Titrationen 313
Argentometrische Titration 313
Redoxtitrationen 314
Coulometrische Wasserbestimmung nach Karl Fischer 314
4.7 Fließinjektionsanalyse 316
4.7.1 Die Geräte 317
4.7.2 Das FIA-System (Manifold) 319
4.7.3 Die Detektoren 322
4.7.4 Sequenzielle Injektions Analyse (SIA) 323
4.7.5 Zusammenfassung und Ausblick 323
5 Instrumentelle Maßanalyse 325
5.1 Apparative Entwicklung 325
5.2 Registrierende Titratoren 327
5.3 Endpunkttitratoren 329
5.4 Digitale Titriersysteme 330
6 Überblick über die Geschichte der Maßanalyse 335
Anhang 345
Gehaltsangaben für gebräuchliche Laborlösungen 345
Chemische Elemente 346
Literaturverzeichnis 349
Namenregister 359
Sachregister 363