Malte Neumeier | Kuno-Friedrich Konopka 19.04.2011

Malte Neumeier | Kuno-Friedrich Konopka
19.04.2011
Protokoll Praktikum Instrumentelle Analytik 1
VA Versuch
Blei und Kupfer Nachweis in Leitungswasser
Theorie
Unter Voltammetrie versteht man allgemein die
Untersuchung des Strom-Spannungsverhaltens eines
elektrochemischen Systems. In einer Elektrolysezelle wird
mit Hilfe von Elektroden eine Spannung vorgegeben und
verändert und der daraus resultierende Strom gemessen.
Hierdurch werden in einer Messlösung Substanzen
gemessen, die unter diesen Bedingungen reduziert oder
oxidiert werden können. Bei einer bestimmten
Zellspannung werden bestimmte Analyten an der
polarisierbaren Arbeitselektrode elektrochemisch
umgesetzt.
Der Verlauf der Spannungskurve liefert Informationen über
die Anwesenheit und Menge eines bestimmten Stoffes.
Bei der Voltammetrie ist es praktisch, dass man mit ihr
mehrere Analyten parallel untersuchen kann.
In Abbildung 7.11 ist ein einfache polarographische Anordnung Dargestellt.
Bei der Inversvoltammetrie wird an einem kleinen stationären hängenden Quecksilbertropfen bei
einem um 200mV negativeren Potenzial als U ½ des Analyten über einen Zeitraum von mehreren
Minuten eine Vorelektrolyse durchgeführt. Dazu muss die Sauerstoffbefreite Lösung reproduzierbar
gerührt werden. In dieser Zeit reichern sich die reduzierten Analyten im bzw. am Quecksilbertropfen
an. Nach einer Beruhigungszeit wird das Arbweitselektrodenpotential konstant in anodische Richtung
verändert. Sobald das aktuelle Arbeitselektrodenpotential höher als das Halbstufenpotential des
Analyten ist läuft findet die umgekehrte elektrochemische Reaktion statt. Die reduzierten Stoffe
gehen unter oxidation wieder in Lösung. Hierbei nimmt der anodische Strom ab, da kein oxidierbarer
Analyt mehr im Quecksilbertropfen vorhanden ist und der Schreiber registriert einen anodischen
Strompeak.
Der Grundelektrolyt wird benötigt um Migrationsstrom zu verhindern.
Bei der Voltammetrie wird häufig mit dem Verfahren der Standardaddition gearbeitet, um genauere
Ergebnisse zu erzielen. Hierzu wird in einer ersten Messung die Probenlösung gemessen. Danach
wird immer dieselbe Menge eines Standards des zu untersuchenden Stoffes beigegeben, der
ungefähr einen gleich großen Strompeak verursacht wie die Probe. Durch Extrapolation der
Messkurve aud den Schnittpunkt mit der Konzentrationsachse wird der Gehalt der Probenlösung
ermittelt. Der Konzentrationsbetrag am Schnittpunkt entspricht der jeweils über den Standardzusatz
hinausgehenden Konzentration an Analyten in der Messlösung.
Malte Neumeier | Kuno-Friedrich Konopka
19.04.2011
Verwendete Geräte
 Mikroliterpipetten (Überprüfung s. Anlage):
o 500µL 26F
o 50µL 9F
o 1000µL 31F
o 100µL 14F
o 25-250µL 28V
 Leitungswasser (Küche, Malte Neumeier, morgens)
 Leitungswasser (Bad, Malte Neumeier, morgens)
 Leitungswasser (Küche, Lukas Steege, nachts)
 Leitungswasser (Küche, Kuno-Friedrich Konopka, morgens)
 Leitungswasser (Küche, Kuno-Friedrich Konopka, abends)
 757 VA Computrace Metrohm (IA7)
Probennahme und –vorbereitung
Probennahme:
Zunächst haben wir PET Gefäße mit Reinstwasser gereinigt und anschließend mit 0,5ml 33% HCl
aufgefüllt. Einen Tag vor dem Praktikumstermin, beziehungsweise am Morgen des Termines haben
wir die PET Gefäße mit den Proben befüllt.
Ansetzen der Standards:
Für eine ordentliche Kalibierrung haben wir jeweils 2 Standards mit den Konzentrationen:




1mg/L Pb
10mg/L Pb
0,5mg/L Cu
5mg/L Cu
Aus Cu und Pb Stammlösungen (β1000mg/L) angesetzt. Wobei wir die Kupferstandards und die
Gruppe Schweikert/Jatzkewitz die Bleistandards angesetzt haben.
Messung
Nun haben wir an dem HPLC Gerät zunächst eine Blindwert-Messung mit 5 Additionen von jeweils
500µl der geringer Konzentrierten Standards nach Anleitung ausgeführt. Hierzu haben wir zunächst
die Elektroden gereinigt und das Messgefäß mit 25ml Reinstwasser und 0,5ml HCl aufgefüllt und
danach gemessen. Daraufhin haben wir die Additionen durchgeführt.
Bei der Standardkontrolle haben wir vor der Messung jeweils 500µl der geringer konzentrierten
Standards in das Messgefäß hinzugegeben und dann mit jeweils 50µl der höher konzentrierten
Standards 3 Additionen durchgeführt.
Bei der Probenmessung haben wir immer 1ml Probe in das Messgefäß hinzugegeben. Anschließend
jeweils 3 Additionen durchgeführt.
Bei M. Neumeier Bad haben wir mit 25µl von 10mg/L Pb und 25µl von 5mg/L Cu addiert.
Bei M. Neumeier Küche haben wir mit 25µl von 1mg/L Pb und 50µl von 5mg/L Cu addiert.
Malte Neumeier | Kuno-Friedrich Konopka
19.04.2011
Bei L. Steege Küche haben wir mit 25µl von 1mg/L Pb und 200µl von 5mg/L Cu bei der ersten
Addition addiert. Bei den darauffolgenden haben wir mit 100µl von 5mg/L Cu addiert.
Bei K.-F. Konopka Küche abends und K.-F. Konopka Küche morgens haben wir nur mit 50µl von 5mg/L
Cu addiert, weil keine Messbare Pb-Konzentration vorhanden war.
Gemessene Werte / Endkonzentration
Siehe Anlagen.
Fehlerbetrachtung und –Berechnung
Der erste Fehler, den wir begangen haben ist, dass wir die PET-Gefäße nicht mit angesäuertem
Reinstwasser, sondern mit Reinstwasser gereinigt haben und so noch Restkonzentrationen Pb und Cu
in den Gefäßen geblieben sein könnten. Weiterhin kann es sein, dass wir bei der Messung von M.N.
Bad, wo die Pb Konzentration bei 400µg/L gemessen wurde, vergessen haben die Pipettenspitze
nach dem Pipettieren des 10mg/L Pb-Standards die Spitze zu wechseln, was das hohe Ergebnis
erklären würde. Weiterhin muss uns ein Pipettierfehler bei der Addition der Pb-Standards bei Steege
Küche unterlaufen sein. Hier haben wir die verstellbare Pipette auf 200µl für die Kupferaddition
eingestellt gehabt und anschließend auf 25µl zurückgestellt ohne Sie erneut zu testen. Hierbei kam
ein ΔI von 2nA anstatt der für 25µl Pb üblichen 1 nA zustande.
Fehlerberechnung siehe Anlagen.
Ergebnisbewertung mit Literaturvergleichswerten
Alle gemessenen Konzentrationen bis auf die aus M.N. Bad, wo die gemessene Pb-Konzentratinon bei
400µg/L liegt, liegen unter den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung von 20µg/L Pb und 2mg/L
Cu und sind damit in Ordnung.
Wir haben daraufhin die Probe aus M.N. Bad nochmals durch ein anderes Analyseverfahren testen
lassen, wo auch diese Probe unterhalb der Grenzwerte lag. Deswegen haben wir beschlossen diese
Probe am nächsten Praktikumstermin noch einmal zu messen.
Quellen
Literaturvergleichswerte:
http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/umweltthemen/boden/_bersicht_Richtwerte.pdf
Theorie Voltammetrie:
Instrumentelle Analytische Chemie (Cammann)
Abb. 7.11:
http://nibis.ni.schule.de/~bbsfbnat/material/3a06d88b.jpg