Volumetrische Analyse: Prinzipien, Anwendungen und Titrationstechniken

Volumetrische Analyse ist ein Oberbegriff für eine Methode in der quantitativen chemischen Analyse, bei der die Menge einer Substanz durch die Messung des Volumens bestimmt wird, das die Substanz einnimmt. Sie wird häufig verwendet, um die unbekannte Konzentration eines bekannten Reaktionspartners zu bestimmen. Die volumetrische Analyse wird oft als Titration bezeichnet, eine Labormethode, bei der eine Substanz mit bekannter Konzentration und bekanntem Volumen verwendet wird, um mit einer anderen Substanz unbekannter Konzentration zu reagieren.

Einleitung

• Die volumetrische Analyse wurde erstmals von Jean Baptiste Andre Dumas, einem französischen Chemiker, eingeführt. Er verwendete sie, um den Anteil an Stickstoff zu bestimmen, der mit anderen Elementen in organischen Verbindungen verbunden ist, laut Encyclopaedia Britannica. Dumas verbrannte eine Probe einer Verbindung mit bekanntem Gewicht in einem Ofen unter Bedingungen, die die Umwandlung von allem Stickstoff in elementaren Stickstoffgas oder N2 sicherstellten.

Geschichte

• In Dumas' Experiment wurde der Stickstoff aus dem Ofen dann in einem Strom von Kohlendioxid weitergeleitet und in eine starke Laugelösung geleitet. Die Lösung absorbierte das Kohlendioxid und ließ den Stickstoff im Rohr ansammeln. Laut Britannica.com wurde die Masse des Stickstoffs dann aus dem Volumen berechnet, das er unter den bekannten Bedingungen von Druck und Temperatur einnahm. Als Ergebnis wurde der Anteil an Stickstoff in der Probe bestimmt.

Titration

• Titration ist der Prozess, quantitative Informationen aus einer gegebenen Probe zu erhalten, laut der Universität Waterloo, der eine schnelle chemische Reaktion beinhaltet. Wenn die Reaktion eine Säure und eine Base beinhaltet, wird die Methode als Säure-Base-Titration bezeichnet. Wenn die Reaktion Oxidation und Reduktion beinhaltet, wird die Methode als Redox-Titration bezeichnet.

Anwendungen

• Die volumetrische Analyse wird in Schul- und Hochschulchemielaboren verwendet, um Konzentrationen unbekannter Substanzen zu bestimmen. Der Titrant (die bekannte Lösung) wird zu einer bekannten Menge Analyt (unbekannte Lösung) hinzugefügt und eine Reaktion findet statt. Durch die Kenntnis des Volumens des Titrants kann der Student die Konzentration der unbekannten Substanz bestimmen. Medizinische Labore und Krankenhäuser verwenden automatisierte Titrationsgeräte für im Wesentlichen denselben Zweck.

Beispiele

• Die volumetrische Analyse und Titration sind in einer Vielzahl von Industrien weit verbreitet, da sie als eine grundlegende Technik der analytischen Chemie angesehen werden. Zum Beispiel kann die Titration von der Biodieselindustrie verwendet werden, um den Säuregehalt einer Probe Pflanzenöl zu bestimmen. Durch die Kenntnis der genauen Menge an Base, die benötigt wird, um eine Probe Pflanzenöl zu neutralisieren, wissen Wissenschaftler, wie viel Base hinzugefügt werden muss, um die gesamte Menge zu neutralisieren. Titration hat ähnliche Anwendungen in der petrochemischen und Lebensmittelindustrie. Zum Beispiel kann eine Säure-Titration verwendet werden, um den Gehalt an freien Fettsäuren eines Öls zu bestimmen; eine Redox-Titration kann verwendet werden, um die Menge an ungesättigten Fettsäuren zu bestimmen; und die Karl-Fischer-Titrationsmethode kann verwendet werden, um Spuren von Wasser in einer Substanz zu analysieren.