Polarographie

Die Polarografie ist ein elektrochemisches Verfahren zur qualitativen und quantitativen Analyse von chemischen Elementen und Verbindungen. Die Polarographie stellt einen Spezialfall der Voltammetrie dar. Während bei der Voltammetrie jedoch mit stationären Elektroden gearbeitet wird, werden bei der Polarografie Quecksilbertropfelektroden eingesetzt. Anhand der Polarografie können auch unedle Metalle, aufgrund der großen Überspannung von Wasserstoff an Quecksilber, bei stark negativen Potentialen elektrolytisch abgeschieden werden. Der dabei fließende Strom kann somit gemessen werden. Dies ist das analytische Signal.

Aufbau und Funktionsweise der Polarographie

Die Quecksilbertropfelektrode setzt sich aus einem Quecksilberreservoir und einer Kapillare zusammen. Aus dieser Kapillare tropfen Quecksilbertropfen in die zu untersuchende Lösung. Bei der Quecksilbertropfelektrode handelt es sich um eine ideal polarisierbare Elektrode. Einer ideal polarisierbaren Elektrode kann ein elektrisches Potential aufgeprägt werden, ohne dass es zu einem Ladungsdurchtritt kommt. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass in der Lösung keine oxidierbaren oder reduzierbaren Substanzen enthalten sind. Im anderen Fall kommt es zum Ladungsdurchtritt, d. h. die Substanz depolarisiert die Messelektrode und es fließt Strom. Die Gegenelektrode ist nicht polarisiert. Als Gegenelektrode wird meist eine Kalomelelektrode oder eine Silber-Silberchlorid-Elektrode verwendet. Handelt es sich um eine Zwei-Elektroden-Anordnung, so übernimmt die Gegenelektrode ebenfalls die Funktion der Referenzelektrode. Aufgrund dessen ist es günstiger ein Drei-Elektroden-System zu verwenden. Der Elektrolysestrom wird hierbei von einer Gegenelektrode aus Edelmetall oder Kohlenstoff aufgenommen. Die Referenzelektrode bleibt somit stromlos und länger haltbar. Bei der Messung wird eine zeitlich linear veränderliche Spannung vorgegeben und der Strom registriert. Verursacht bei der Polarografie nun ein Stoff in der Lösung eine Druchtrittsreaktion, so kommt es zu einem Stromanstieg, d. h. in der Strom-Spannungskurve tritt eine Stufe auf. Für jede chemische Spezie ist nun die Lage des Potentials auf halber Höhe dieser Stufe, das sogenannte Halbstufenpotential, charakteristisch. Die Höhe dieser Stufe hängt nun mit der Konzentration des Stoffes in der Lösung über die Ilkovič-Gleichung zusammen.

Methoden der Polarographie

Bei der Rapidpolarografie wird der Tropfen mechanisch abgeschlagen. Handelt es sich um die Tastpolarographie, so wird der Strom kurz vor dem Abfallen des Tropfens gemessen. Die Derivativpolarographie verwendet die erste Ableitung der Stufenkurve. Bei der Differenz-Gleichstrompolarographie werden zwei synchron tropfende Quecksilbertropfelektronen eingesetzt. Wird dagegen eine Kathodenstrahlpolarografie eingesetzt, so wird das gesamte Leben eines einzigen Tropfens durchlaufen. Die Wechselstrompolarografie überlagert die Gleichspannung mit einer niederfrequenten Wechselspannung. Handelt es sich dagegen um eine Pulspolarografie, so wird am Ende des Tropfenlebens ein rechteckiger Spannungsimpuls angelegt.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Polarografie&oldid=74275509 (Abgerufen: 29.03.11).

• http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/13/vlu/echemie/messmethoden/polaragraphie.vlu.html (Abgerufen: 29.03.11).

• http://www.ipc.uni-jena.de/downloads/IPC/Lehre/PCII_26_Polarographie.pdf (Abgerufen: 29.03.11).