Weitere Verfahren zur Konzentrationsmessung

Alternativen zur Konzentrationsmessung mittels Schallgeschwindigkeit

Die präzise Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Substanzen in Flüssigkeiten ist von entscheidender Bedeutung für zahlreiche wissenschaftliche, industrielle und medizinische Anwendungen. Unterschiedliche Verfahren zur Konzentrationsmessung kommen dabei zum Einsatz, um den genauen Gehalt einer Substanz in einem bestimmten Volumen der Flüssigkeit zu quantifizieren.

Diese Methoden reichen von spektrophotometrischen Techniken über chromatographische Analysen bis hin zu elektrochemischen Messungen. Die Auswahl des geeigneten Verfahrens hängt von den Eigenschaften der zu analysierenden Substanz, den Anforderungen der jeweiligen Anwendung und den verfügbaren Ressourcen ab. Es existieren verschiedene Verfahren zur Messung der Konzentration von Lösungen. Jedes dieser Messverfahren zur Ermittlung der Stoffmengenkonzentration hat seine eigenen Vor- und Nachteile.

Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens zur Konzentrationsmessung in Flüssigkeiten hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Spezifität der Anwendung: Die Art der zu messenden Substanzen und die Komplexität der Lösung.
• Genauigkeit und Empfindlichkeit: Erforderliche Präzision und Fähigkeit, ein Minimum an Konzentrationen zu erkennen.
• Schnelligkeit und Durchsatz: Bedarf an schnellen Messergebnissen und Fähigkeit zur Handhabung großer Probenmengen.
• Kosteneffizienz: Anschaffungs- und Betriebskosten der Geräte sowie Wartungsanforderungen.
• Benutzerfreundlichkeit: Einfachheit der Bedienung und Wartung, insbesondere in Umgebungen mit wenig spezialisiertem Personal.

Refraktiometrie

Das Refraktometer bestimmt zum Messen der Konzentration den Brechungsindex von Lösungen und festen Stoffen. Die Bestimmung des Brechungsindex beruht auf der Brechung des Lichts, welches durch eine Flüssigkeit reflektiert oder gebrochen wird. Je nach Art und Konzentration der gelösten Stoffe wird das Licht unterschiedlich gebrochen.

Demzufolge ergibt sich der Brechungsindex aus der Konzentration der gelösten Stoffe. Ein optischer Sensor (Fenster) misst die Reflexion eines Lichtstrahls, der von einer LED-Lichtquelle nach Auftreffen auf die Probe reflektiert wird. Das Verfahren der Refraktiometrie ist äußert empfindlich auf Einflussfaktoren wie zum Beispiel Vibrationen und erfordert eine äußerst umfangreiche sowie zeitintensive Kalibrieung sowie regelmäßige Wartungen.

Radiometrie

Die Radiometrie verwendet radioaktive Strahlung um Konzentrationen eines Stoffes zu erfassen. Ein radioaktives Präparat sendet seine Strahlung durch den Mess-Behälter, welche vom Detektor empfangen wird. Ein Szintillator wandelt die radioaktiven Strahlungen in Lichtblitze um und wertet deren Anzahl aus. Da die Durchdringung der Gammastrahlungen vom Stoff abhängig ist, wird aus der Intensität der ankommenden Strahlungen die Dichte der Masse bestimmt.

Gravimetrie

Bei der Gravimetrie erfolgt die Messung der Massenkonzentration dadurch, dass die Masse einer Substanz vor und nach einer chemischen Reaktion gemessen wird. Es wird zur Bestimmung der Konzentration eines spezifischen Elements oder einer spezifischen Verbindung in einer Probe verwendet. Der grundlegende Prozess zur Ermittlung der Stoffmengenkonzentration umfasst die Schritte Präzipitation, Filtration und Wägung. Dieses Verfahren ist äußerst zeitintensiv und erfordert typischerweise große Proben. Außerdem ist das Messprinzip sehr anfällig für Fehler, da es mehrere manuelle Prozessschritte bei der Definition der Stoffmengenkonzentration erfordert.

Titration

Die Konzentrationsmessung anhand der Titration erfolgt dadurch, dass eine Lösung mit einem bekannten Konzentrationswert zu einer Lösung mit einem unbekannten Konzentrationswert hinzugefügt wird, bis eine chemische Reaktion erfolgt. Dieses Verfahren ist nur für bestimmte Lösungen geeignet und durch die manuelle Handhabung anfällig für Fehler bei der Berechnung der Massenkonzentration.

Spektrophotometrie

In der Spektrophotometrie spielt das Volumen der Probe eine entscheidende Rolle bei der Ermittlung der Volumenkonzentration einer Stoffmenge.Die Volumenkonzentration ist eine Maßeinheit für die Menge einer Substanz in einem Gemisch in Bezug auf das gesamte Volumen des Gemisches. Sie gibt an, welcher Anteil vom gesamten Volumen einer Mischung aus einer bestimmten Substanz besteht.

Die Lichtabsorption, welche ein zentraler Messwert in diesem Verfahren ist, kann signifikant durch das Volumen der Probe beeinflusst werden. Daher ist die genaue Bestimmung und Kontrolle des Probenvolumens für präzise Messergebnisse unerlässlich. Die Spektrophotometrie eignet sich für eine Vielzahl von Proben, darunter Flüssigkeiten, Gase und feste Materialien.

Diese Variante zur Messung von Teilchen-Volumina ist sehr anfällig gegenüber Störfaktoren, welche auf die Genauigkeit der Probe einwirken.

Chromatographie (wie HPLC, GC)

Die Chromatographie trennt Komponenten einer Mischung auf der Grundlage ihrer Wechselwirkungen mit einer stationären und einer mobilen Phase.