WAn2P, Thema 8 - und Biotechnologie (KMUB)
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Prof. Dr. Harald Platen<br />
Praktikum Wasseranalytik 2<br />
<strong>Thema</strong> 8: Ionenselektive Elektroden<br />
Seite 6 von 12<br />
• Einstellung des pH-Werts auf einen Wert ≤ 5<br />
• Einstellung der Ionenstärke der Probe auf einen definierten Wert (die Gesamtionenstärke von Probe <strong>und</strong><br />
Kalibrierlösung muß annähernd gleich sein, damit reproduzierbare Meßergebnisse erzeugt werden! Die<br />
Aktivität der Fluoridionen ist auch abhängig von der chemischen Umgebung!).<br />
• Komplexierung von Ca 2+ -Ionen, die sonst mit Fluorid einen schwerlöslichen Niederschlag bilden würden.<br />
1.3 Funktionsprinzip einer Membranelektrode (Beispiel Nitratelektrode)<br />
Die Nitratelektrode ist eine Membranelektrode. Herzstück ist eine lipophile PVC-Kunstoffmembran, die weder<br />
Ionen noch Wasser durchlässt. In das Kunststoffpolymergeflecht eingearbeitet ist eine lipophile Substanz<br />
-<br />
mit einem polaren Kern, der in der Lage ist, spezifisch mit Nitrationen (NO3 ) in Wechselwirkung zu treten,<br />
diese aufzunehmen <strong>und</strong> ggf. wieder abzugeben (Nitrat-spezifischer Ionenaustauscher).<br />
Abbildung 3: Modell zur Darstellung der Vorgänge an einer ionenselektiven Elektrode mit PVC-Membran,<br />
die zur Ableitung eines elektrischen Signals aus chemischen Wechselwirkungen an der<br />
Membran führen: (1) Der Elektrodenkopf taucht in die Probelösung ein; Nitrationen der Probelösung<br />
treten in Wechselwirkung mit dem in der PVC-Membran eingelagerten Ionenaustauscher,<br />
der wiederum nur Nitrat binden kann. Der Ionenaustauscher ist beweglich in der<br />
PVC-Membran eingelagert <strong>und</strong> bewirkt einen Transport über die Membran; (2) Je nach Nitratkonzentration<br />
läuft folgendes ab: (a) bei hoher Nitratkonzentration in der Probelösung<br />
werden Nitrationen in den Innenelektrolyten transportiert; (b) bei niedriger Nitratkonzentration<br />
in der Probelösung werden Nitrationen aus dem Innenelektrolyten, der ebenfalls Nitrat<br />
enthält, nach außen in die Probelösung transportiert; (3) beide Vorgänge führen zu einer Ladungsverschiebung<br />
im Innenelektrolyten. Weitere Anmerkungen zum Transport sind dem<br />
Text zu entnehmen.<br />
Nachfolgend sind die beispielhaft die Vorgänge beschrieben die auftreten, wenn die Elektrode<br />
in eine Lösung mit hohem Nitratgehalt eintaucht: im Innenelektrolyten tritt durch den Nitrattransport<br />
nun eine negative Nettoladung auf; (4) AgCl-Schicht der Ableitelektrode wird<br />
zum Ladungsausgleich ein Ag + -Ion herausgelöst, wodurch sich nun in der AgCl-Schicht eine<br />
negative Überschußladung befindet. Diese wiederum wird dadurch ausgeglichen, dass sich<br />
aus dem metallischen Silberstab ein Ag + -Ion herauslöst, wobei ein Elektron im elektrischen<br />
Leiter Silber zurückbleibt <strong>und</strong> eine elektrische Spannung im Draht aufbaut.<br />
Ist die Nitratkonzentration der Probelösung geringer als im Innenelektrolyten der Elektrode<br />
laufen die Vorgänge in der umgekehrten Richtung ab.<br />
C:\Users\HPlaten\01_Arbeitsbereich_HP\2000_Lehrveranstaltungen_aktuell\2040_WAnP2\2007-WS\HP2040-WAnP2-08-01-ISE-Aufl-06.doc<br />
© byProf. Dr. Harald Platen – FH Gießen-Friedberg – D-35390 Gießen Version/Ausdruck vom 06.11.07 22:19