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Biamperometrie ist ein elektrochemischEndpunktmethode Biene Titrationen. Diese Technik fällt unter die elektrische Analyse.

Etymologie

Bi: zwei

Ampere: Strom

metrisch : messen

Somit ist bei dieser Methode die Stromstärke gemessen wo zwei Elektroden wichtig sein.

Prinzip

Beispiel:

Als Beispiel wird eine Lösung verwendet, bei der beide Fe² als Fe³ vorhanden. zwei werden untätig Elektroden in die Lösung gelegt, werden beide Elektroden Nernstsches Gesetz das gleiche Potenzial bekommen. Es fließt kein Strom.

Durch den Aufbau einer kleinen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden mit einer Spannungsquelle wird eine Elektrode etwas positiver, als es nach dem Nernstschen Gesetz sein sollte, die andere Elektrode wird etwas negativer.

Die Lösung reagiert, indem sie das Potenzial beider Elektroden auf den Nernst-Wert zurückbringt, indem:

• um Elektronen an die positive Elektrode zu spenden, Fe² (das Reduzierstück) ändert sich in Fe³
• an der negativen Elektrode, um Elektronen aufzunehmen, Fe³ (das Oxidationsmittel) ändert sich in Fe²

Die Spannungsquelle stellt die Potentialdifferenz wieder auf ihren Wert zurück, so dass die Elektroden wieder ein vom Nernst-Wert abweichendes Potential erhalten, dafür aber Elektronen bewegt werden müssen: Strom fließt.

Momentane Größe

Die Höhe des gemessenen Stroms hängt von einer Reihe von Faktoren ab:

• die Reaktionsgeschwindigkeit an der Elektrode zu positiv, die Anode. Es gilt, dass die Konzentration von Fe² spielt eine Rolle. Bei viel Fe² vorhanden ist, wird die Reaktion schneller sein, als wenn es wenig gibt. Auch die Abweichung vom Nernst-Wert wird eine Rolle spielen. Darüber hinaus gibt es auch ein für die Reaktion spezifisches Fe² → Fe³ e⁻ Strom konstant. In Formelform:

ich_Anode ~K * ΔE * [Fe² ]

• die Reaktionsgeschwindigkeit an der negativen Elektrode, die Kathode. Analog zur Anode lässt sich für die Kathode argumentieren, dass:

ich_Kathode ~K * ΔE * [Fe³ ]

• Der Strom ist an beiden Elektroden gleich, sodass diese beiden Gleichungen kombiniert werden können zu:

I = C * ΔE * [Fe³ ] * [Fe² ]

• oder allgemeiner:

I = C * ΔE * [Oxidationsmittel] * [Reduktionsmittel]

wobei C eine von der Reaktion abhängige Konstante ist.

Für den Stromfluss ist es erforderlich, dass sowohl das Oxidationsmittel als auch der Reduktor desselben Redoxpaares in der Lösung gelöst sind.

Schnelle und langsame Paare

Die Größe der Konstanten ist für jedes Redoxpaar eindeutig, kann aber praktisch in zwei große Gruppen unterteilt werden.

• Die erste Gruppe wird von den einfachen Metallionen gebildet, die Wertigkeiten auftreten können und Halogen/Halogenid-Gemische. Die Übertragung eines Elektrons vom Ion auf die Elektrode oder umgekehrt ist schnell und einfach. Man spricht von a schnelles Redoxpaar oder von a reversibles Redoxpaar. Beispiele sind:
  • Fe² / Fe³
  • sn² / Sn⁴
  • die Paare der Halogene mit ihren eigenen Halogenid.
• Für die zweite Gruppe von Redoxpaaren gilt auch, dass sowohl das Oxidationsmittel als auch das Reduktionsmittel gut löslich sind, aber (häufig das Oxidationsmittel) ein zusammengesetztes Ion ist. Für das Paar Permanganat/Mangan(II) gilt, dass sowohl MnO₄⁻ als Mn² sind gut lösbar. Auch die Aufnahme von Elektronen durch Permanganat verläuft schnell. Die umgekehrte Reaktion, die Abgabe von Elektronen, ist ein langsamer Prozess. Der Elektronentransfer vom Ion zur Elektrode ist schwierig und langsam. Man spricht von a langsames Redoxpaar oder von a irreversibles Redoxpaar. Beispiele sind:
  • MnO₄⁻ / Mn²
  • Cr₂MnO₇²⁻ / Cr³
  • so₄Ö₆²⁻ / S₂Ö₃²⁻ (hier ist die Reduktion der preisbestimmende Schritt)

Anwendung

Jodid mit Brom

Als Endpunktmethode für Titrationen wird die Biamperometrie verwendet. Zum Beispiel: Jodid mit Brom. Nach Zugabe der ersten Brommenge (die direkt mit Jodid zu Jod und Bromid reagiert) liegt eine Jod/Jodid-Lösung vor und es kann Strom geleitet werden. In dem Äquivalenzpunkt ist alles Jodid und wird in Jod umgewandelt. Das Jodpaar kann daher keinen Strom leiten. Im Brompaar ist nur Bromid vorhanden, so dass auch dieses Paar keinen Strom leiten kann. Erst nach Passieren des Äquivalenzpunktes ist Brom vorhanden, so dass wieder Stromfluss auftritt. Der Äquivalenzpunkt wird durch ein Minimum in der Durchfluss-Volumen-Kurve gebildet.

Karl Fischer Wasserbestimmung

Bei der Wasserbestimmung nach Karl Fischer Als Endpunktmethode wird häufig die Biamperometrie verwendet. Es wird ich geben₂ zu einer Lösung gegeben, die eine Schwefel(IV)-Verbindung enthält. Solange Wasser vorhanden ist, kann es in eine Schwefel(VI)-Verbindung umgewandelt werden. Nachdem das letzte Wasser verbraucht wurde, bleibt I₂ Über. Vor dem Äquivalenzpunkt ist ein langsames Redoxpaar und kein Strom vorhanden, nach dem Äquivalenzpunkt ist ein schnelles Redoxpaar vorhanden und es fließt Strom.