Titration

Titration ist ein grundlegendes Verfahren der quantitativen Analyse in der Chemie. Eine Probelösung bekannter Stoffart, aber unbekannter Konzentration wird dabei mit einer Maßlösung bekannter Konzentration in einer genau definierten chemischen Reaktion umgesetzt. Aus dem verbrauchten Volumen der Maßlösung und der Stöchiometrie der Reaktion lässt sich die Konzentration der Probelösung berechnen. Da der apparative Aufwand relativ gering ist und sich der Vorgang gut automatisieren lässt, werden Titrationen sowohl in der Ausbildung als auch in der analytischen Praxis sehr häufig eingesetzt. In Medizin und Pharmakologie bezeichnet Titration zusätzlich die schrittweise Anpassung einer Arzneimitteldosis, bis ein gewünschter Therapieeffekt erreicht ist.

Allgemeines Verfahren

Bei einer klassischen Titration legt man die Probelösung in einem Kolben vor. Aus einer Bürette tropft man eine Maßlösung bekannter Konzentration hinzu, die man auch Titrant nennt. Die Zugabe erfolgt so lange, bis der Äquivalenzpunkt erreicht ist, also die Stoffmengen von Reagenz und Analyten im stöchiometrisch passenden Verhältnis vorliegen. Das dazu benötigte Volumen liest man an der Bürette ab. Um die Genauigkeit zu erhöhen, bestimmt man den Gehalt der Maßlösung vorab gegen eine Referenz; ein Korrekturfaktor, der Titer, korrigiert Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Konzentration.

Reaktionstypen der Titration

Titrationen lassen sich nach der Art der zugrunde liegenden chemischen Reaktion einteilen. Entscheidend ist jeweils, wie der Endpunkt erkannt wird und welcher Reaktionstyp zur Bestimmung genutzt wird.

Säure Base Titration

Bei der Säure Base Titration reagieren Säuren und Basen miteinander. pH-Indikatoren können den Endpunkt über einen Farbumschlag sichtbar machen. Alternativ misst man den pH-Wert mit einer Elektrode und wertet ihn in Abhängigkeit vom verbrauchten Volumen der Maßlösung aus, um den Umschlagpunkt zu bestimmen.

Fällungstitration

Fällungstitrationen beruhen grundsätzlich auf der Bildung schwer löslicher Niederschläge. Ein typisches Beispiel hierfür stellt die Reaktion von Silberionen mit Chloridionen in der Argentometrie dar. Dabei kann sich der Endpunkt durch das Zusammenballen eines milchigen Niederschlags zeigen oder aber durch zugesetzte Farbstoffe unterstützt werden. Hingegen entsteht bei anderen Verfahren am Äquivalenzpunkt ein farbiges Reaktionsprodukt, wie etwa ein Eisenrhodanid- oder Silberchromat-Komplex.

Ein Sonderfall ist die hydrolytische Fällungstitration. Hier wird mit einem Alkalisalz einer schwachen Säure titriert. Bei der Bestimmung der Gesamthärte mit einer Kaliumpalmitatlösung reagiert das Palmitation nach Überschreiten des Äquivalenzpunktes mit Wasser und bildet Hydroxidionen.

Komplexometrische Titration

Komplexometrische Bestimmungen nutzen vorwiegend Komplexbildungsreaktionen. Hierbei kann man die Farbänderung entweder durch zugesetzte Indikatoren oder direkt durch die Bildung des Komplexes selbst beobachten. Häufig erfasst man dies zudem photometrisch und wertet es somit instrumentell aus. Ein besonders weit verbreitetes Reagenz ist dabei EDTA, welches stabile Komplexe mit vielen Metallionen bildet.

Redox Titration

Bei Redox Titrationen werden Elektronenübertragungen zur quantitativen Bestimmung genutzt. Beispiele sind Manganometrie, Iodatometrie, Bromatometrie oder Cerimetrie, die jeweils nach der verwendeten Maßlösung benannt sind. Der Endpunkt ergibt sich aus der charakteristischen Farbänderung oder aus einer elektrochemischen Messung.

Phasentransfer und Polyelektrolyttitration

In Zwei Phasen Systemen wie der 2 Phasen Titration nach Epton werden ionische Tenside in wässriger Lösung bestimmt. Der Endpunkt zeigt sich durch einen Farbumschlag einer Farbstoffmischung in der organisch chlorierten Phase. Polyelektrolyttitrationen dienen der Bestimmung des kationischen Bedarfs von Polyelektrolyten. Je nach Ladung der Probe kommen als Titrant kationische oder anionische Polymere zum Einsatz.

Berechnung und Auswertung

Bei der Auswertung einer Titration wird zunächst von der Maßlösung ausgegangen. Aus dem bis zum Äquivalenzpunkt verbrauchten Volumen V_T und ihrer Konzentration c wird zuerst die Stoffmenge n_M des in der Maßlösung enthaltenen Stoffes berechnet:

n_M = c · V_T

Falls für die Maßlösung ein Titer f_T angegeben ist, beschreibt er die Abweichung zwischen eingestellter und tatsächlicher Konzentration. Die wirksame Konzentration c_Ist erhält man dann aus:

c_Ist = c_Soll · f_T

Auf dieser Grundlage lässt sich die Stoffmenge n_P des unbekannten Stoffes in der Probelösung bestimmen. Dabei werden die Äquivalentzahlen der Maßlösung z_M und der Probelösung z_P berücksichtigt:

n_P = (z_M ÷ z_P) · n_M

Sollen Stoffmenge und Masse ineinander umgerechnet werden, nutzt man die Beziehung zwischen Stoffmenge n, Masse m und molarer Masse M:

n = m ÷ M beziehungsweise m = M · n

Endpunkterkennung

Die Erkennung des Endpunktes ist für die Genauigkeit einer Titration entscheidend. Klassisch kommen chemische Indikatoren zum Einsatz, die durch einen Farbumschlag oder das Auftreten beziehungsweise Verschwinden eines Niederschlags den Umschlag anzeigen. Daneben gibt es eine Reihe physikalischer, instrumenteller Verfahren.

Bei der potentiometrischen Titration nutzt man die sprunghafte Änderung des elektrochemischen Potentials in der Nähe des Äquivalenzpunktes, gemessen mit geeigneten Elektroden. Die pH Messung mit einer Glaselektrode ist ein wichtiger Spezialfall. Konduktometrische Endpunktbestimmungen werten die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit während der Zugabe der Maßlösung aus. Auch Temperaturänderungen bei stark exothermen oder endothermen Reaktionen kann man nutzen, um den Endpunkt thermometrisch oder enthalpisch zu erfassen.

Titrationsarten

Neben der Einteilung nach Reaktionstyp unterscheidet man verschiedene Titrationsarten nach dem Ablauf. Bei der direkten Titration wird die Probelösung unmittelbar mit der Reagenzlösung umgesetzt. Die Probelösung wird vorgelegt und dann mit dem Titranten versetzt, bis der Endpunkt erreicht ist.

Bei der inversen Titration legt der Anwender umgekehrt eine abgemessene Menge der Reagenzlösung vor und titriert sie mit der Probelösung. Indirekte Titrationen setzen den zu bestimmenden Stoff zunächst in einem definierten Zwischenschritt in eine andere Substanz um, die man anschließend titrimetrisch bestimmt. Zur indirekten Titration zählen Rücktitrationen: Hierbei reagiert ein Reagenz-Überschuss vollständig mit der Probe, und man ermittelt den Rest durch eine weitere Titration. Ebenso zählen Substitutionstitrationen dazu: Hierbei setzt der gesuchte Stoff zunächst ein anderes Ion frei, das man anschließend analysiert.

Spezielle Titrationen und Kenngrößen

Aus der allgemeinen Titrationstechnik wurden zahlreiche spezielle Verfahren entwickelt, die bestimmte Kenngrößen erfassen. Dazu gehören Aminzahl, Bromzahl, Iodzahl, Säurezahl, Verseifungszahl und Neutralisationszahl in der Fett und Ölanalytik. Weitere Beispiele sind die Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs, Leitfähigkeitstitrationen, wasserfreie Titrationen sowie titrimetrische Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts im Karl Fischer Verfahren.

Automatisierte Titration

In modernen Labors werden Titrationen häufig automatisiert durchgeführt. Ein automatischer Titrator kombiniert Sonden zur Messung von pH Wert, Leitfähigkeit, Trübung oder Farbe mit präzise arbeitenden Dosierpumpen. Ein Laborautomatisierungssystem überwacht den Reaktionsverlauf und steuert die Zugabe der Maßlösung, sodass es den Endpunkt reproduzierbar und mit hoher Genauigkeit findet. Die zugegebene Menge erfasst das System dabei oft über die Gewichtsabnahme des Reagenzbehälters.

Volumetrie ohne chemische Reaktion

Mit der Volumetrie verwandt ist die Volumenbestimmung von Gasen ohne eigentliche Titration. Dabei verdrängt das Gas ein Flüssigkeitsvolumen, das an einer Skala abgelesen wird. Die Flüssigkeit muss so gewählt sein, dass sie mit störenden Komponenten reagiert oder diese aufnimmt. Bei der Stickstoffbestimmung mit dem Azotometer verwendet man zum Beispiel eine Kaliumhydroxidlösung, die entstehendes Kohlenstoffdioxid und Wasser absorbiert. Dadurch lässt sich das Volumen des Stickstoffs direkt bestimmen.

Der vorliegende Text stellt eine vollständig überarbeitete und neu strukturierte Fassung des Wikipedia-Artikels „Titration“ dar. Er unterliegt der Lizenz CC BY-SA 3.0 und enthält keine inhaltlichen Ergänzungen über die Originalquelle hinaus. Stand: 06.12.2025