Einführung in die Theorie der quantitativen Analyse

Frontmatter

0. Vorbemerkung

Zusammenfassung

Die quantitative Analyse ist eines der wichtigsten Hilfsmittel, das die Chemie zur Lösung ihrer Aufgaben auf allen Gebieten braucht. Sie durchdringt alle Bereiche der Chemie und bedient sich in gleicher Weise chemischer und physikalischer Erkenntnisse. Die Theorie der quantitativen Analyse findet ihre Wurzeln in allen Bereichen der Naturwissenschaften. Derjenige, der die Methoden der quantitativen Analyse verstehen will, muß diese Wurzeln kennen und vor allem, neben der Vertrautheit mit dem Stoff, Kenntnisse von den physikalischen Erscheinungen besitzen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

1. Grundlagen

Zusammenfassung

Ziel der quantitativen Analyse ist es, Aufschluß über die Zusammensetzung eines Stoffes hinsichtlich der Mengenverhältnisse der Bestandteile zu geben. Es kann die Aufgabe der Analyse sein, einen reinen Stoff zu untersuchen oder auch die Zusammensetzung homogener oder heterogener Systeme festzustellen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

2. Neutralisationsanalyse

Zusammenfassung

Die Neutralisationsanalyse beruht auf Reaktionen, bei denen Protonen von einem Stoff auf einen anderen übertragen werden. Sie dient zum Messen der Konzentration von Säuren und von Basen. Führt man die Titration in wäßrigem Medium aus, wie das bei weitem das üblichste ist, so beruht die Neutralisationsanalyse auf der Reaktion von Wasserstoffionen mit OH-lonen zu undissoziiertem Wasser. Diese Reaktion kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden, wobei allerdings zu beachten ist, daß die lonen in wäßriger Lösung hydratisiert vorliegen:

$$ {H^ + } + O{H^ - } \rightleftharpoons {H_2}O. $$

(1)

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3. Tafel zur Berechnung von pH-Werten

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

4. Fällungsanalyse

Zusammenfassung

Die Fällungsanalyse beruht auf der Bildung schwerlöslicher Verbindungen aus lonen gemäß Gleichung

$$ {A^ + } + {B^ - } \rightleftharpoons A{B_{fest}}. $$

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5. Komplexometrische Analyse

Zusammenfassung

Wenn die Lösung eines Metallkations mit derjenigen eines Komplexbildners versetzt wird, ist eine solche Umsetzung — ähnlich wie eine Fällungsreaktion — unter gewissen Voraussetzungen zur quantitativen Bestimmung des Metallkations brauchbar. Voraussetzung ist vor allem, daß der gebildete Komplex genügend stabil ist und daß die Umsetzung rasch und stöchiometrisch abläuft. Prinzipiell erreicht man dies, wenn als Komplexbildner Verbindungen verwendet werden, die mit Metallkationen Chelate hoher Stabilität und einfacher Stöchiometrie zu bilden vermögen. Es kommt bei diesen Verfahren dann darauf an, die dem Metallkation entsprechende Menge an Komplexbildnern zu messen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

6. Oxidations- und Reduktionsanalyse

Zusammenfassung

Unter einer Oxidationsreaktion versteht man einen Vorgang, bei dem ein Stoff Elektronen abgibt, z. B.:

$$ Na \rightleftharpoons N{a^ + } + e $$

(1)

$$ 2{J^ - } \rightleftharpoons {J_2} + 2e $$

(2)

$$ F{e^{ + + }} \rightleftharpoons F{e^{ + + + }} + e $$

(3)

$$ {H_2} \rightleftharpoons 2{H^ + } + 2e. $$

(4)

Findet die umgekehrte Umsetzung statt, d. h., nimmt ein Stoff Elektronen auf, so haben wir es mit einer Reduktionsreaktion zu tun.

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7. Elektroanalyse

Zusammenfassung

Zur quantitativen Ermittlung einer bestimmten lonenart in einer Lösung kann man sich manchmal der Elektrolyse bedienen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

8. Die Methoden zur Bestimmung von Titrationsendpunkten

Zusammenfassung

Bei maßanalytischen Verfahren ändern sich, wie in den vorangehenden Kapiteln beschrieben ist, am Äquivalenzpunkt die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Lösung sprunghaft. Zur Erkennung des Äquivalenzpunktes gibt es verschiedene Verfahren, von denen das einfachste die Endpunktsbestimmung mit Hilfe von Indikatoren ist. Daneben spielen vor allem die Methoden der konduktometrischen, potentiometrischen und amperometrischen Endpunktsbestimmung eine größere Rolle.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

9. Kolorimetrie und Nephelometrie

Zusammenfassung

Die Konzentration eines gelösten farbigen Stoffes wird oft durch Vergleich der Stärke der Färbung mit einer zweiten Lösung, die den gleichen Stoff in bekannter Konzentration enthält, bestimmt.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

10. Gasanalyse

Zusammenfassung

Während sich die in den vorhergehenden Kapiteln erläuterten Analysenmethoden ausschließlich mit Lösungen befassen, soll hier abschließend noch auf die Analyse von Gasen und Gasgemischen eingegangen werden. Bei der Ermittlung der quantitativen Zusammensetzung eines Gases geht man gewöhnlich so vor, daß man die im Gemisch enthaltenen Gase nacheinander mit geeigneten Reagenzien absorbiert oder durch Umsetzung zu flüssigen oder festen Stoffen aus dem Gemisch entfernt. Aus der jeweiligen Volumen- oder Druckverminderung berechnet man den Gehalt des Gasgemisches an den jeweiligen Komponenten. Hierzu ist die Kenntnis der Gasgesetze notwendig, die den Zusammenhang zwischen der Menge eines Gases, seinem Druck, seinem Volumen und seiner Temperatur herstellen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

11. Radiochemie

Zusammenfassung

Ein Atom besteht aus dem positiv geladenen Atomkern und den ihn umgebenden negativ geladenen Elektronen.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

12. Internationales Einheitensystem (SI-Einheiten), Konstanten, Umrechnungstabelle

Zusammenfassung

Im abschließenden Kapitel sind die 1970 von der Commission on Symbols, Terminology and Units der Division of Physical Chemistry der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) in einem „Manual of Symbols and Terminology for Physicochemical Quantities and Units“ [Journal of Pure and Applied Chemistry, 21, 4–44, (1970)] empfohlenen physikalischen Größen, Einheiten und deren Namen und Symbole tabellarisch zusammengefaßt, soweit sie den in den vorigen Kapiteln behandelten Stoff betreffen. Seit dem 1.1. 1978 dürfen nach dem „Gesetz über Einheiten im Meßwesen“ vom 2. 7. 1969 sowie dem ergänzenden „Gesetz zur Änderung des Gesetzes über Einheiten im Meßwesen“ vom 6. 7. 1973 im Bereich der Bundesrepublik bei der Angabe und Übermittlung von Meßergebnissen im geschäftlichen und amtlichen Verkehr nur SI-Einheiten verwendet werden.

Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring

13. Periodensystem der Elemente mit Angabe der auf 12C = 12,0000 bezogenen Atomgewichte

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