Theorie
Bei der coulometrischen Titration handelt es sich um eine quantitative Bestimmung Stoffmenge einer Substanz über die Messung der geflossenen Ladung in einer Elektrolysezelle, da nach dem Faradayschen Gesetz die Ladung direkt proportional zur Stoffmenge verhält:

Q=F*z*n=(F*z*m)/M

Nach den Gesetzen der Elektrodynamik ist die Ladung gleich dem Integral über der Stromstärke:

Q=int(i)

Durch elektronische Messung der Stromstärke im zeitlichen Verlauf kann so die Ladung einfach und effektiv bestimmt werden. In der coulometrischen Titration wird auf elektronischem Weg die Stromstärke konstant gehalten und anhand der Spannung eine Endpunktsbestimmung durchgeführt. Da die Spannung nach der Nernst’schen Gleichung immer auch von der Konzentration der Reaktanten abhängt.

Es wird entweder eine Hilfsreagenz im großen Überschuss zugegeben oder das Elektrodenmaterial selbst dient als Hilfsreagenz. Handelt es sich bei der zu titrierenden Substanz um eine Säure oder Lauge so steht als 3. Alternative die Endpunktsbestimmung über die Änderung des pH-Wert zur Auswahl. Es stehen also 3 Möglichkeiten für die Titration einer Kaliumiodid/Salzsäure-Lösung zur Auswahl:
Bromometrische Titration:

Es wird Bromid im Überschuss zugesetzt, welches gemäß

zu elementarem Brom oxidiert wird. Dieses Brom regiert nun mit dem zu titrierenden Iodid zu , da parallel auch I2 aus Iodid gebildet wird.

Entstehendes Brom reagiert also größtenteils wieder ab, daher bleibt die Konzentration an Brom klein. Während zunächst das Iodid oxidiert wird steigt durch sinkende Iodid-Konzentration das Anodenpotential, die Spannung steigt. Bei Erreichen des Titrationspunktes ist alles Iodid zu Iod umgesetzt worden und die Spannung weist ein Maximum auf. Nun wird das Bromid zum Brom oxidiert und gemäß den obigen Reaktionsgleichungen sofort wieder vom Iod abgefangen, sodass die Spannung zu nächst wieder sinkt. Bei vollständiger Umsetzung allen Iods zu , steigt somit die Bromkonzentration um lässt die Spannung wieder steigen. Dieses Minimum der Spannung liegt, wie aus den Reaktionsgleichungen leicht ermittelbar ist genau Bei der doppelten Ladung wie der Titrationspunkt. Für die Bestimmung der Iodid-Konzentration eignet sich dieser Punkt auf Grund seiner genaueren Ablesbarkeit besser.
Acidimerische Titration:

Bei der acidimetrischen Titration wird genau genommen dich die Anionen Chlorid und Iodid bestimmt, sondern die „Konzentration“ an H+-Ionen. Es wird also davon ausgegangen, das sich keine weitere Säure oder Base in Lösung befindet. Es wird hierbei lediglich Wasser elektrolytisch zersetzt und mit den entstehenden Hydroxidionen titriert. Am Titrationspunkt schwenkt der pH-Wert vom Sauren uns Alkalische um. Die Reaktion erfolgt gemäß:

Argentometrische Titration:

Bei der argentometrischen Titration wird eine Silberanode verwendet. Durch die niedrige Ag+-Konzentration in Lösung liegt das Potential der Anode nicht sehr hoch, ergo ist die Spannung niedrig. Bei fortschreitender Reaktion fällt entstehendes Ag+ zuerst mit den Iodid-Ionen und dann mit den Chlorid-Ionen aus. Durch das extrem niedrige Löslichkeitsprodukt von Silberiodid bleibt die Konzentration an freien Ag+-Ionen niedrig, also bleibt auch die Spannung klein. Die Konzentration an freien Ag+-Ionen steigt bei Erreichen des ersten Titrationspunktes etwas an das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid höher liegt. Bei Erreichen des 2. Titriationspunktes steigt die Spannung stark an das entstehende Ag+-Ionen nicht mehr abgefangen werden können. Die Umsetzung erfolgt gemäß:

Die Endpunktsbestimmung erfolgt über die jeweiligen Spannungsanstiege.

Durchführung

Bestimmung von Iodid durch Bromometrie:

Zunächst wurde die obige Versuchsaufbau konstruiert. Als Indikatorelektrode wurde eine Doppelplatinelektrode verwendet. Arbeits- und Gegenelektrode stellten jeweils eine Platinelektrode dar. Anschließend wurde die eine 20 ml Probe der Analysenlösung zunächst mit 2 g Kaliumbromid versetzt und anschließend mit HNO3 (verd.) auf 50 ml aufgefüllt. Als Gegenelektrolyt wurde verd. HNO3 verwendet. Durch Umlegen des Schalters auf „Messung“ wurde die Messung gestartet und nach Überschreiten des Äquivalenzpunktes, welcher durch Erreichen eines Minimums erkannt werden konnte abgebrochen.

Indirekte Bestimmung von Chlorid durch Acidimetrie:

Der Versuchsaufbau wurde wie oben beschrieben aufgebaut. Als Indikatorelektrode wurde eine Gaselektrode verwendet. Arbeits- und Gegenelektrode stellten jeweils eine Platinelektrode dar. Die Messung wurde analog zum ersten Teilversuch durchgeführt. Die Analysenlösung wurde folgendermaßen präpariert: Zunächst wurde eine 20 ml Probe in einem Becherglas vorgelegt, mit 2 g Kaliumchlorid versetzt und anschließend mit Wasser auf 50 ml aufgefüllt. Als Gegenelektrolyt wurde Wasser verwendet. Die Messung wurde gestartet und nach Erreichen des Äquivalenzpunktes, der in diesem Falle mit dem Neutralpunkt zusammenfällt und durch Erreichen des Wendepunktes der Kurve (f´´= 0) erkannt werden kann, abgebrochen.

Bestimmung von Chlorid und Iodid durch Argentometrie:

Der Versuchsaufbau wurde wie oben beschrieben aufgebaut. Als Arbeitselektrode diente ein Silberdraht, welcher an einer Elektrodenklemme befestigt wurde. Als Gegenelektrode wurde eine Platinelektrode gewählt. Als Indikatorelektrode fungierte eine Silberelektrode. Die Arbeitslösung wurde folgendermaßen präpariert: 20 ml der Analysenlösung wurden mit 2 g Bariumnitrat versetzt und mit verd. HNO3 auf 50 ml aufgefüllt. Als Gegenelektrolyt wurde verd. HNO3 verwendet. Der Endpunkt der Messung konnte durch Erreichen des zweiten Plateaus erkannt werden.

Auswertung

Bromometrie:

Aus der Messkurve wurde die Zeit bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes ermittelt:

Die beiden Gleichungen wurden gleichgesetzt und durch Umstellung wurde nach der Stoffmenge aufgelöst:

Konzentration der Probenlösung:

In 100 ml der Lösung sich also

Da die Konzentration der Lösung 0,01 mol/l betrug, kann auf das ursprünglich eingewogene
Volumen des Titranden rückgeschlossen werden:

Acidimetrie:

Aus der Messkurve wurde die Zeit bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes, der den Wendepunkt der Kurve darstellte, abgelesen. Die Berechnung erfolgt analog zur Bromometrie:

Konzentration der Probenlösung:

In 100 ml der Lösung befinden sich also

Da die Konzentration der Lösung 0,01 mol/l betrug, kann auf das ursprünglich eingewogene Volumen des Titranden rückgeschlossen werden:

Argentometrie:

 

Aus der Messkurve wurde die Zeit bis zum Erreichen beider Äquivalenzpunkte abgelesen. Die Berechnung erfolgt wieder analog zu den beiden ersten Titrationsvarianten:

Differenzbildung ergibt für beide Komponenten die Elektrolysezeiten zu

Berechnung der Stoffmenge an Iodid-Ionen:

Konzentration der Probenlösung:

In 100 ml der Lösung befanden sich also

Da die Konzentration der Lösung 0,01 mol/l betrug, kann auf das ursprünglich eingewogene Volumen des Titranden rückgeschlossen werden:

Berechnung der Stoffmenge an Chlordi-Ionen:

In 100 ml der Lösung befanden sich also

Da die Konzentration der Lösung 0,01 mol/l betrug, kann auf das ursprünglich eingewogene
Volumen des Titranden rückgeschlossen werden:

Die gemittelten Werte der vorgelegten Volumina betrugen:

Fehlerrechnung:

Der Fehler des Amperemeters ist nicht bekannt und pflanzt sich in den Berechnungen auch nicht fort, deshalb beschränken wir uns auf den Fehler r für die Zeitmessung. Die graphische Auswertung beinhaltet einen geschätzten Fehler von +/- 1s.

Konzentration der Probenlösung:

Ergebnisse: