Metrohm NH3-selective electrodes - Handbuch (Seite 8)

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2 ￭￭￭￭￭￭￭￭
NH
3
-selektive Elektroden
2 Funktionsprinzip
Ammoniak (NH
3
) reagiert in Wasser unter Ausbildung von Ammoniumio-
nen (NH
4
+ ):
(1)
Das Gleichgewicht dieser Reaktion, d. h. der relative Anteil von Ammoniak
und Ammoniumionen ist durch den pH-Wert der Lösung bestimmt. In
saurer Lösung reagiert Ammoniak beinahe vollständig zu Ammoniumio-
nen. Bei einem pH-Wert von 9.2 ist das Verhältnis Ammoniak zu Ammoni-
umionen in etwa 1 : 1. Wenn der pH-Wert der Lösung bekannt ist, kann
das Verhältnis Ammoniak zu Ammoniumionen auch direkt berechnet wer-
den. Es gilt:
(2)
Der Wert der Gleichgewichtskonstante K ist auch von der Temperatur
abhängig.
Tabelle 1 Temperaturabhängigkeit des Gleichgewichtes Ammoniak –
Ammoniumion
Temperatur in °C – log(K)
5 4.13
25 4.78
35 5.08
Durch Zugabe eines Überschusses einer starken Base, z. B. konzentrierte
Natronlauge (NaOH), werden die Ammoniumionen vollständig in Ammo-
niak überführt. Die Bestimmung der Ammoniumkonzentration ist somit
indirekt über die Bestimmung von Ammoniak möglich. Bei der NH
3
-selekti-
ven Elektrode trennt eine gasdurchlässige, hydrophobe Membran die
Messlösung vom Messelektrolyten. Ammoniak diffundiert nun so lange
durch die Membran, bis der Partialdruck auf beiden Seiten gleich gross ist.
Der Partialdruck von Ammoniak ist immer proportional zu seiner Konzent-
ration. Der Messelektrolyt besteht aus einer genügend konzentrierten
Ammoniumchloridlösung, so dass die Ammoniumkonzentration als kon-
stant angenommen werden darf.
Das Potential U der Messelektrode ist proportional zur Hydroxidkonzentra-
tion des Messelektrolyten:
(3)