Vielfalt der Titration

Die Titration kommt mit ihren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in den etlichen Bereichen zum Einsatz. Es sind tausende Titrationsverfahren und Modifikationen bekannt. Diese Ausführung gibt einen Einblick in die Vielfältigkeit der Titration.

Säure-Base Titrationen

Die wohl bekannteste Methode ist die Säure-Base Titrationen. Hierbei ändert sich während der Titration der pH-Wert. Beispielsweise wird die Bestimmung der Gesamtsäure bei fast allen Getränken durchgeführt. Diese Getränke enthalten fast alle bereits aus ihren Fruchtrohstoffen Säuren wie die Zitronensäure oder werden wie in einigen Softdrinks künstlich zugesetzt. Sie verbessern den Geschmack und die Haltbarkeit der Getränke. Die manuelle Titration mit Farbindikator ist im Gegensatz zu potentiometrischen Titrationen aufgrund der Eigenfarbe der Getränke oft nur schwer durchführbar. Daher erfolgt die Titration meist als Endpunkttitration auf einen festen pH-Wert mit einem elektrischen Messgerät. Die Endpunkte können pH 7,0 pH 8,1 oder pH 8,2 sein. Dies hängt von der Art der Säuren und den vorliegenden Vergleichswerten ab.

Bei der Titration von Zitronensäure in Getränken beachten Sie:

• Eine Titerstellung erfolgt mit Kaliumhydrogenphthalat.
• Die Natronlauge schützt man mit CO² Absorptionsmittel (z. B. Natronkalk).
• Die Glaselektrode sollte kalibriert sein. Dafür eignen sich die Puffer 4,00 pH und 7,00 pH.

Durch mögliche Probleme mit alkalischen Puffern ist eine gute Zweipunkt-Kalibration ohne alkalische Puffer oft genauer als die aufwändigere Dreipunkt-Kalibration. Allerdings ist bei Pufferlösungen zu beachten, sie grundsätzlich nicht im Kühlschrank aufzubewahren. Hierbei können Bestandteile auskristallisieren, die nur schwer wieder in Lösung gehen. Die Häufigkeit der Kalibration hängt, einerseits von dem Zustand der Elektrode und andererseits von der Art der Probe und der Matrix ab.

Gran-Titration

Eine Besonderheit unter den Säure-Basen Titrationen stellt die Titration nach „Gran“ dar.  Die Gran-Titration ist eine Alternative, wenn andere Effekte den Endpunkt oder Äquivalenzpunkt stören. Sie findet unter anderem bei der Bestimmung der Alkalität im Meerwasser Anwendung. Im Meerwasser ist ein Mehrfaches des Kohlenstoffdioxids der Atmosphäre gespeichert, weshalb der pH-Wert des Meeres sinkt, die Meerestemperatur ansteigt und damit weniger Kohlenstoffdioxid im Meerwasser gelöst werden kann. Jedoch hat das CO₂-Gleichgewicht einen großen Einfluss auf unser Klima, sodass die Quantifizierung der Gesamtalkalität, sowie das Gleichgewicht von Kohlendioxid, Hydrogencarbonat und Carbonat im Meerwasser entscheidende Erkenntnisse zum Klimawandel liefern.

Wissenswerte Fakten über die Gran-Titration:

• Sie basiert auf einer Linearisierung der Titrationskurven. Um keine weiteren Basen oder Säuren zu erfassen, darf der Geradenbereich nicht zu nahe an den Äquivalenzpunkt liegen.
• Der pH-Wert des Äquivalenzpunktes darf nicht erreicht werden, da sonst eine anschließende Reaktion nicht mehr möglich ist.

Fällungstitration

Bei einer Fällungstitration entsteht entweder während der Titration eine Trübung, die am Ende der Reaktion ihr Maximum erreicht oder das Auftreten einer Trübung zeigt das Ende der Reaktion an. Da diese Trübung auch Fällung heißt, ist der Name naheliegend. Beispielsweise kann die Fällungstitration bei der Chloridtitration mittels Silbernitrat anhand einer Farbänderung oder mit einer Silber-Elektrode verfolgt werden. Fällungen basieren auf der Bildung schwerlöslicher Salze. Dazu gehören sind dies Verbindungen wie Silberchlorid, Silberbromid, Silberiodid, Silbercyanid und Silberthiocyanat aus der Probe und Reagenz.

Short Facts:

• Titrationen mit Silbernitrat sind auch unter dem Namen Argentometrie bekannt.
• Argentometrische Bestimmungen nach Mohr können nicht mit Iodid erfolgen, weil der zu verwendende Indikator Chromat, das Iodid zu Iod oder höheren Oxidationsstufen oxidiert.

Karl-Fischer-Titration

Ein Beispiel für biamperometrische Titrationen stellt die Karl-Fischer-Titration dar. Vorausgesetzt ist, dass sich während der Reaktion reversible Redoxsysteme bilden oder verbraucht werden. Bei dieser Art der Detektion verwendet man eine Doppelplatinelektrode, die mit einer niedrigen Spannung polarisiert wird. Liegt ein reversibles Redoxpaar vor, fließt ein Strom zwischen den Elektroden. Solange kein reversibles Redoxpaar vorliegt, fließt kein Strom zwischen den beiden Elektroden. Das Karl-Fischer-Titrationsverfahren findet Anwendung bei der Bestimmung des Wassergehalts in Lebensmitteln.

Schon gewusst?

• Im Gegensatz zur Iodometrie wird bei der Karl-Fischer Titration nicht der Strom gegen das Titrationsvolumen aufgetragen, sondern das Titrationsvolumen gegen die Zeit.
• Die Karl-Fischer Titration ist mit der manuellen Glasbürette praktisch unmöglich durchführbar.

Iodometrie

Eine weitere verbreitete, biamperometrische Titrationsart ist die Iodometrie. Dabei wird in der Regel eine Probe mit einem Überschuss Iod versetzt, so dass es einen Teil der Probe oxidiert. Das dabei nicht umgesetzte Iod wird anschließend mit Thiosulfat titriert. Dabei handelt es sich um eine Rücktitration, da sowohl das Reagenz Iod (oder eine Mischung von Iodat mit Iodid) genau dosiert oder eingewogen werden muss, als auch die Rücktitration mit einer genau definierten Konzentration zu erfolgen hat. Während früher die blaue Farbe des Iod-Stärke-Indikators für die Arbeit entschädigte, wird dieser Prozess heute dem Titrator mit einer Redox- oder Dead-Stop-Titration überlassen. Es ist das übliche Titrationsverfahren für Getränke, bei denen vorhandene Sulfit-Ionen in Glyoxal umgesetzt werden. Beispielsweise nutzt man dieses Verfahren  bei der Bestimmung des Ascorbinsäuregehalts in Fruchtsäften oder des Schwefeldioxidgehalts in Wein.

Vorteile der Iodometrie:

• Iodlösungen sind deutlich titerstabiler als DCPIP-Lösungen.
• Die Iod-Maßlösung ist in vielen verschiedenen Konzentrationen bereits verfügbar.

Komplexometrische Titrationen

Bei komplexometrische Titrationen werden Metallionen mit einem starken Komplexbildner titriert. Deren Reaktion können mittels ionensensitiver Elektroden oder mithilfe eines Farbindikators verfolgt werden. Komplexometrischen Titration bestimmen meist zweiwertige Metallionen. Eine wichtige Anwendung ist die Bestimmung der Wasserhärte in Trinkwasser. Ebenfalls werden in der Galvanik viele Metalle in der Probe komplexometrisch bestimmt. Oft wird dabei mit EDTA (Ethylendiamintetraacetat) als Titriermittel und der Cu-ISE als Elektrode titriert. Dabei erfolgt die Detektion als Komplexverdrängungsreaktion durch die Zugabe von Cu-EDTA. Komplexometrische Titrationen spielen bei der Härtegrad Bestimmung des Wassers eine wichtiger Rolle, da die Härte des Wassers ist unter anderem durch den Gehalt an Magnesium- und Calciumionen bedingt ist.

Gut zu wissen:

• Mit komplexometrische Titrationen lassen sich mehr als 20 verschiedene Metallsalze in wässriger Lösung bestimmen.
• Voraussetzung ist, dass nur ein Metallion respektive Kation gelöst ist.

Weitere Informationen

Dieser Artikel entstand mit freundlicher Unterstützung von Xylem Analytics – unserem Top-Partner für pH-Messung und Elektroden.

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Quellen: Titrations-Fibel