10.4 : Potentiometrie: Übersicht

Potentiometrie ist eine analytische Technik, die die Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden in einer elektrochemischen Zelle misst, ohne nennenswerten Strom zu ziehen, der die Zusammensetzung der Lösung verändern könnte. Bei dieser Methode werden eine Messelektrode, die Elektronen mit der Analytlösung austauscht, und eine Bezugselektrode mit konstantem Potential verwendet. Jede Elektrode wird in eine Lösung eingetaucht, die aus zwei Halbzellen besteht. In einem herkömmlichen Aufbau dient die Bezugselektrode als Anode (linke Elektrode), der Ort der Oxidation, an dem Elektronen verloren gehen, während die Messelektrode als Kathode (rechte Elektrode) fungiert, an der eine Reduktion stattfindet und Elektronen gewonnen werden. Diese Halbzellen sind über eine Salzbrücke verbunden, die normalerweise mit einem inerten Elektrolyten gefüllt ist, um Kurzschlüsse und das Vermischen von Lösungen zu verhindern. Das Zellpotential wird durch Berechnung der Differenz zwischen den Reduktionspotentialen – ein Maß für die Tendenz einer Substanz, Elektronen zu gewinnen – an der Kathode und der Anode bestimmt. Um genaue Messungen in Zellen mit Salzbrücken zu gewährleisten, müssen Flüssigkeitsübergangsspannungen berücksichtigt werden, die sich an Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Elektrolytlösungen entwickeln. Diese Effekte können jedoch durch die Aufrechterhaltung ausgeglichener Ionenmobilitäten und hoher Salzkonzentrationen reduziert werden.

Mit der Nernst-Gleichung lässt sich die Analytkonzentration abschätzen, für genauere Messungen müssen jedoch auch Faktoren wie Temperaturabhängigkeit und Matrixeffekte berücksichtigt werden. Insgesamt ist die Potentiometrie eine wertvolle Technik zur Analyse verschiedener Lösungen und zur Bestimmung ihrer chemischen Zusammensetzung.