Grundlagen der Elektroanalytik
Wie Ionen in Lösung Ladung transportieren, wie an Elektroden Potentiale und Ströme entstehen und welche Elektrodentypen die elektroanalytischen Verfahren dafür nutzen.
Jedes elektroanalytische Verfahren beruht auf demselben Bild: In der Lösung tragen Ionen die Ladung, an der Grenzfläche zur Elektrode gehen Elektronen über. Ob man den pH-Wert mit einer Glaselektrode misst, den Endpunkt einer Titration über die Leitfähigkeit verfolgt oder eine Substanz an einer Quecksilberelektrode reduziert, man nutzt immer einen dieser beiden Vorgänge. Wer sie verstanden hat, erkennt Potentiometrie, Coulometrie, Voltammetrie, Amperometrie, Konduktometrie und Elektrophorese als Varianten eines gemeinsamen Prinzips.
Der Weg führt von der Lösung zur Elektrode. Zuerst geht es um den Ladungstransport durch Ionen und darum, warum sich starke und schwache Elektrolyte in ihrer Leitfähigkeit so verschieden verhalten; das ist die Grundlage der Konduktometrie. Danach rückt die Phasengrenze in den Blick: Dort baut sich ein Elektrodenpotential auf, das die Nernst-Gleichung mit der Konzentration verknüpft. Hier liegt die zentrale Unterscheidung zwischen der stromlosen Messung eines Potentials und Elektroden, durch die ein Strom fließt und an denen Zersetzungsspannung und Überspannung ins Spiel kommen.
Zum Schluss werden die Elektroden selbst sortiert, und zwar nach ihrer Aufgabe in der Messkette: als stabile Bezugselektrode, als Indikatorelektrode, die auf den Analyten anspricht, oder als Arbeitselektrode. Damit ist das Werkzeug für alle folgenden Verfahren beisammen.
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