Oxymetrie

Oxymetrie, oft auch Oximetrie geschrieben, ist die Fachbezeichnung für die Messung des Sauerstoffgehaltes. Die Bestimmung des Gehaltes an gelöstem Sauerstoffin Flüssigkeitenist hierbei von besonderem Interesse wegen ihrer großen Bedeutung in Medizin, Pharmazie, Aquakulturund Abfallwirtschaft. Es gibt heute im Wesentlichen drei Methodender Sauerstoffmessung: Winkler-Methode, Polarographische Methode und Lumineszenz-Methode.

Zur Messung gibt es medizinische Geräte, die als Oxymeter bezeichnet werden.

Winkler-Methode

Die Winkler-Methode wurde bereits 1888entwickelt und beruht auf der Oxidationvon zweifach positiv geladenen Manganionenmittels des gelösten Sauerstoffes: Durch Zugabe von Mangan(II)und Kaliumjodidunter Luftabschluß zur Probe bildet sich ein Mangan(II)hydoxiddas zu Mangan(III)hydroxidoxidiert wird und als braunerNiederschlag ausfällt:

Mn²⁺ + 2OH^- -> Mn(OH)₂

2 Mn(OH)₂ + 1/2 O₂ + H₂O -> 2 Mn(OH)₃

Nach Zugabe von Schwefelsäurewird das Mangan(III)zugunsten des Jodidsreduziert:

2 Mn(OH)₃ + 2 I^- +6 H⁺ -> 2 Mn²⁺ + I₂ + 6 H₂O

Die Menge des so gebildeten Jods ist der Menge des ursprünglich vorhandenen Sauerstoffs äquivalent und wird nun titrimetrischmit Natriumthiosulfatbestimmt:

2 S₂O₃^2- + I₂ -> S₄O₆^2- + 2 I^-

Die Massenkonzentration an gelöstem Sauerstoff wird nun nach der Formel

c_m = (Mr x V₂ x c x F)/(4 x V₁) (in Milligramm je Liter)

berechnet, wobei

Mr = molare Massevon Sauerstoff

V₁ = Volumen der titrierten Probe (in ml)

V₂ = Volumen des verbrauchten Natriumthiosulfats (in ml)

c = Konzentration des Natriumthiosulfats (in mmol/l)

F = V₀/(V₀?V')

V₀ = Volumen der Probenflasche (in ml)

V' = Volumen der zugegebenen Mangansulfatlösung (in ml)

Durch die hohe Genauigkeit von einigen Mikrolitern je Liter und das relativ aufwendige Titrierverfahren kommt diese Methode besonders in Analyselaboren zum Einsatz.

Polarographische Methode

Bei dieser Methode wird Sauerstoff elektrochemisch reduziert:

0₂ + 2 H₂O + 4 e^- -> 4 OH^-

Der elektrischeStrom wird über Elektroden abgeleitet und seine Größe dient als Meßsignal. Dieses auch heute noch weit verbreitete Verfahren geht auf das Jahr 1897zurück, erste Anwendungen am Menschen gelangen Mitte des 19. Jahrhunderts. Die bekannteste Umsetzung dieser Methode wird Clark-Elektrode bezeichnet. Die Meßzelle ist hierbei mit einem Elektrolytgefüllt in dem sich Anodeund Kathodebefinden, die wiederum durch eine nur für Sauerstoff durchlässige semipermeableMembranvoneinander getrennt sind. Die Reduktionsreaktionfindet an der üblicherweise aus Edelmetallbestehenden Kathode statt. Aufgrund ihrer Einfachheit ist diese Methode auch für den Feldeinsatz geeignet, sie erreicht jedoch nicht die Genauigkeit des Winkler-Verfahrens.

Lumineszenz-Methode

Während die theoretischen Arbeiten dieses Verfahrens auf das Jahr 1947datieren erfolgte die praktische Umsetzung erst 1987. Diese Methode nutzt die Lumineszenzstrahlung eines geeigneten Leuchtstoffes (Luminophore) aus, der durch Einstrahlung von normalem Lichtangeregt wird. Die Anregungsenergie der Lumiphoren wird mit verschiedenen Zeitkonstanten auf die Sauerstoffmoleküle abgegeben, was in einer charakteristischen Dämpfung in der Intensitäts-Zeit-Kurve zu beobachten ist. Abhängig vom Materialdes Leuchtstoffes (meistens Metalloporphyrin-Albumin-Komplexe) und der Wellenlängedes eingestrahlten Lichtes ist die Lumineszensstrahlung bzgl. Maximal-Intensitätund zeitlichemAbklingverhaltenvon der das bestrahlte Material umgebenden Sauerstoffkonzentration abhängig.

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Oxymetrie aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation.
In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.