Quantitative analytische Chemie - Cheatsheet

Prinzipien und Grundlagen der Gravimetrie

Definition:

Bestimmung der Masse eines Analyten durch Messung der Masse eines Produkts und Anwendung von Stöchiometrie.

Details:

• Beruht auf präziser Massenmessung
• Häufige Verfahren: Fällungsgravimetrie, Elektrogravimetrie
• Berechnung: analytspezifischer Umrechnungsfaktor
• Fällungsreaktionen: Erhalt eines festen Niederschlags
• Reinheit des Niederschlags entscheidend
• Niederschläge sollten leicht filterbar, waschbar und reinigbar sein
• Vermeidung von Ko-Fällung (Unreinheiten)

Säure-Base-Titrationen

Definition:

Methode zur Bestimmung der Konzentration einer sauren oder basischen Lösung durch Zugabe einer Base oder Säure bekannter Konzentration bis zum Erreichen eines pH-Äquivalenzpunkts.

Details:

• Indikatoren wählen: z.B. Phenolphthalein oder Methylorange.
• Titrationskurve: zeigt pH-Änderungen während Titration.
• Äquivalenzpunkt: Punkt, an dem gleiche Stoffmenge Säure und Base reagiert haben.
• Berechnung: \[ C_{A} \times V_{A} = C_{B} \times V_{B} \]
• Konzentration: \[ C_{A} = \frac{C_{B} \times V_{B}}{V_{A}} \]

Voltammetrie: Prinzipien und Anwendungen

Definition:

Elektrochemische Methode zur Bestimmung von Konzentrationen und Reaktionen durch Messung des Stroms als Funktion der angelegten Spannung.

Details:

• Prinzipien: Wechselfeldtechniken, Linear-Sweep, Zyklovoltammetrie
• Gleichgewicht: Nernstsches Gesetz: \[ E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln{\frac{[Ox]}{[Red]}} \]
• Messgrößen: Peakstrom (\( I_p \)), Halbwellenspannung (\( E_{1/2} \))
• Anwendungen: Analytik von Metallen, organischen Verbindungen, Enzymen, Sensoren

Infrarotspektroskopie

Definition:

IR-Spektroskopie nutzt Infrarotstrahlung zur Bestimmung molekularer Struktur, Identifikation von Verbindungen und Quantifizierung chemischer Substanzen.

Details:

• Anregung molekularer Schwingungen durch IR-Strahlung
• Absorptionsbänder im Bereich von 4000–400 cm⁻¹
• Charakteristische Schwingungen für funktionelle Gruppen
• Quantitative Analyse durch Lambert-Beer'sches Gesetz
• Spezifische Peaks zur Identifikation: z.B. C=O bei 1700 cm⁻¹
• Fourier-Transform-IR (FTIR) für höhere Empfindlichkeit und Auflösung

Eindeutigkeitspunktbestimmungen bei Titrationen

Definition:

Bestimmung des Äquivalenzpunktes in einer Titration, bei dem die zu bestimmende Substanz vollständig reagiert hat.

Details:

• Äquivalenzpunkt: Wendepunkt der Titrationskurve
• Indikatoren: Farbumschlag zur visuellen Erkennung des Äquivalenzpunktes
• pH-Messung: Einsatz von pH-Elektroden zur präzisen Bestimmung
• Potentiometrie: Ermittlung durch Messung des elektrischen Potentials
• Leitfähigkeitsmessung: Veränderung der Leitfähigkeit zur Punktbestimmung
• Formeln: Berechnung der Konzentration \[ c = \frac{n}{V} \] (Stoffmenge/Volumen)

Potentiometrie und pH-Messungen

Definition:

Methode zur Bestimmung der Konzentration von Ionen in Lösung durch Messung ihres Potentials gegen ein Referenzelektrode.

Details:

• Potentiometrie: Messung der elektrischen Spannung zwischen einer Arbeitselektrode und einer Referenzelektrode.
• pH: Maß für die H⁺-Ionenkonzentration, berechnet über die Nernst-Gleichung.
• Nernst-Gleichung: \(E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln{[Ox]/[Red]} \)
• Elektroden: Glaselektrode (pH-sensitiv), Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode.
• Kalibrierung notwendig mit Pufferlösungen bekannter pH-Werte.
• Anwendung: Bestimmung der Säure-/Basenkonzentration in diversen Proben.

Gaschromatographie (GC)

Definition:

Trennverfahren zur Analyse von gasförmigen oder verdampfbaren Substanzen.

Details:

• Mobiles Phase (Trägergas) transportiert Probe durch eine Trennsäule
• Statische Phase: Flüssigkeit oder Feststoff in der Säule
• Trennung basierend auf Wechselwirkungen mit der statischen Phase
• Detektion der Komponenten z.B. durch FID, TCD, MS
• Quantifizierung durch Vergleich mit Standards
• Wichtige Parameter: Retentionszeit \( t_R \), Basislinienbreite \( w \)