Eine photometrische Titration ist eine Titration zur Analyse einer farbigen Substanz oder eine titrimetrische Analyse mit einer farbigen Maßlösung, bei der jeweils ein instrumentelles Verfahren genutzt wird.
Alternativ können photometrische Titrationen auch verwendet werden, um den Farbumschlag von Farbindikatoren leichter zu erkennen.
Die Durchführung einer photometrischen Titration ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- Die zu analysierende Substanz ist in der Probe in einer sehr geringen Menge vorhanden.
- Die Farbänderungen sind schwach oder können mit dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden.
- Es gibt störende andere Färbungen.
- Die Titration soll mit einem Titrator automatisiert werden.
Grundlagen der photometrischen Titration
Die Photometrie basiert auf Wechselwirkungen zwischen den Valenzelektronen von Atomen oder Molekülen und sichtbarem Licht beziehungsweise UV-Strahlung.
Dabei zeigen Atome sehr scharfe Absorptionslinien während Moleküle Energie über einen breiteren Bereich absorbieren können und üblicherweise Absorptionsbanden aufweisen.
Für quantitative Bestimmungen mittels Photometrie ist darüber hinaus monochromatisches Licht erforderlich und sie basieren auf dem Lambert-Beer’sche Gesetz:
E = ε ∙ c ∙ d
E: Extinktion
ε: molarer dekadischer Extinktionskoeffizient
c: Konzentration der absorbierenden Substanz
d: Schichtdicke
Eine photometrische Titration kann einfach durchgeführt werden, indem die Maßlösung einer Küvette in einem Photometer zugesetzt wird.
Alternativ kann auch ein Titrator mit einem photometrischen Sensor verwendet werden.
Beispiel einer photometrischen Titration
Ein Beispiel für eine Titration mit photometrischer Indikation ist die komplexometrische Titration zur Bestimmung von Calcium.
Ein geeigneter Indikator für diese Titration ist Calconcarbonsäure, die in freier Form blau ist und mit Calcium einen weinroten Komplex bildet.
Aufgrund der geringen Stabilität des Calcium-EDTA-Komplexes muss der pH-Wert der Probenlösung vor der Titration mit 2 molarer Natronlauge auf 13 eingestellt werden.
Ein Vergleich der Absorptionsspektren des Calcium-Calconcarbonsäure-Komplexes und der freien Calconcarbonsäure zeigt, dass es für die Durchführung der Titration am sinnvollsten ist, bei 640 nm die Bildung der freien Calconcarbonsäure am Äquivalenzpunkt zu beobachten.
Wenn die Probe nach Zugabe von Calconcarbonsäure mit EDTA titriert und entsprechend detektiert wird, ist die Extinktion zunächst niedrig, da in der Lösung fast keine freie Calconcarbonsäure vorhanden ist.
Kurz vor dem Äquivalenzpunkt wird die Calconcarbonsäure dann durch EDTA zunehmend aus dem instabileren Calcium-Calconcarbonsäure-Komplex verdrängt und es ist ein starker Anstieg der Extinktion zu beobachten.
Am Äquivalenzpunkt erreicht die Extinktion schließlich ihr Maximum, da keine zusätzlichen Mengen an Calconcarbonsäure mehr freigesetzt werden können.