Chemische Analytik und Bioanalytik in Theorie und Praxis
Instrumentelle Untersuchung von Umwelt-, Lebensmittel-, Material- und Medizinproben
- 2023
- Buch
- Verfasst von
- Peter Kurzweil
- Lisa Kurzweil
- Verlag
- Springer Fachmedien Wiesbaden
Über dieses Buch
Dieses Lehr- und Praxisbuch liefert kompakte Hintergrundinformationen und Messvorschriften aus der klassischen, instrumentellen und molekularbiologischen Analytik. Es liefert aktuelle Entwicklungen und praktische Messvorschriften mit Auswertungen. Das praxisnahe Buch deckt die nasschemische und instrumentelle Analytik und Bioanalytik in voller Breite ab und schließt damit eine Lücke. Es ist ein unverzichtbares Werk für Laborberufe und Ingenieur*innen im Chemie-, Material-, Umwelt-, Lebensmittel-, Wasser-, Agrar- und Medizinbereich bis hin zu Arbeitsschutz, Produktsicherheit und Luftreinhaltung.
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Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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Kapitel 1. Probenvorbereitung
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDer Fachbeitrag behandelt die Probenvorbereitung und verschiedene Trenntechniken in der chemischen Analytik. Es wird beschrieben, wie Proben aus unterschiedlichen Matrizen wie Lebensmitteln, Blut, Urin und Boden aufbereitet werden, um störende Matrixbestandteile zu entfernen. Verschiedene Trenntechniken wie Membranverfahren, Extraktionstechniken und Derivatisierung werden detailliert erläutert. Membranverfahren wie Ultrafiltration und Gaspermeation werden vorgestellt, ebenso Extraktionsverfahren wie Flüssig-Flüssig-Extraktion und Festphasen-Extraktion. Derivatisierungstechniken zur Verbesserung der Detektion und des Retentionsverhaltens bei der Chromatografie werden ebenfalls behandelt. Der Beitrag bietet umfassende Einblicke in die präanalytische Aufarbeitung und Trennung von Proben, die für die chemische Analytik und Bioanalytik von großer Bedeutung sind.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
ZusammenfassungFernsehkrimis vermitteln einen verkürzten Einblick ins Chemielabor, weil es nicht damit getan ist, Proben in Analysengeräte zu stellen und auf das Ergebnis am Computermonitor zu warten. Die gesuchte Substanz muss aus einer Matrix von störenden Begleitsubstanzen abgetrennt werden. Lebensmittel, Blut, Urin, Speichel, Zellen, Gewebe, Knochen, Haare, Abwasser, Boden, Klärschlamm und Fermentationsmedien erfordern eine präanalytische Aufreinigung (▷Tab. 1.1). Unerwünschte Matrixbestandteile verstopfen Chromatografiesäulen und überlagern Analytsignale durch einen Blindwert. -
Kapitel 2. Analytische Trenntechniken
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilZusammenfassungDurch Chromatografie werden Stoffe nach der Verweilzeit auf einem porösen Trägermaterial (stationäre Phase) voneinander getrennt. Die Probe wird in einem Lösemittel- oder Gasstrom (mobile Phase) unter hohem Druck durch eine mit dem Adsorbens gepackte Säule gepresst. Kleine Moleküle gelangen tendenziell schneller zum Detektor als große Moleküle (▷Abb. 2.1). Entscheidend für die Retentionszeit ist die Adsorptionsenthalpie. Gewünscht sind Chromatogramme mit möglichst schmalen Banden ohne Überlappung. -
Kapitel 3. Massenspektrometrie und Kopplungstechniken
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'Massenspektrometrie und Kopplungstechniken' bietet eine umfassende Einführung in die Funktionsweise und Anwendung der Massenspektrometrie. Es wird detailliert erklärt, wie Massenspektrometer aufgebaut sind und wie sie funktionieren, von der Ionisierung der Probe bis zur Massentrennung und Detektion. Besondere Aufmerksamkeit wird der Ionisierung und Fragmentierung der Moleküle geschenkt, wobei verschiedene Methoden wie Elektronenstoßionisation, chemische Ionisation und Elektrosprayionisation beschrieben werden. Die praktische Anwendung der Massenspektrometrie wird anhand von Beispielen wie der Kopplung mit HPLC und GC verdeutlicht. Zudem werden verschiedene Massenanalysatoren wie Sektorfeld-Massenspektrometer, Quadrupol-Massenspektrometer und Flugzeit-Massenspektrometer vorgestellt, wobei deren Vor- und Nachteile diskutiert werden. Das Kapitel schließt mit einer detaillierten Beschreibung der praktischen Anwendung der Massenspektrometrie in der analytischen Chemie und Bioanalytik, einschließlich der Kalibrierung und Auflösungsvermögen der Geräte. Insgesamt bietet das Kapitel einen tiefgehenden Einblick in die moderne Massenspektrometrie und ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten.KI-Generiert
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ZusammenfassungMassenspektrometer registrieren Atom- und Molekülmassen einschließlich der Isotope auf Bruchteile einer atomaren Einheit genau. Ein Massenspektrometer besteht aus Ionisator, Analysator und Detektor. Der Analyt wird ionisiert und zerfällt in strukturtypische Fragmente. Die Trennung der Ionen erfolgt nach dem Masse-Ladungs-Verhältnis m/z. -
Kapitel 4. Oberflächen- und Spurenanalytik
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel "Oberflächen- und Spurenanalytik" beschäftigt sich mit den Methoden der Material- und Spurenanalytik, die Atominformation in Oberflächen und Volumenproben erfassen. Elektromagnetische Strahlung und verschiedene Spektroskopie-Techniken wie Röntgenstrahlung und optische Emission werden verwendet, um die Zusammensetzung und Struktur von Materialien zu analysieren. Die Röntgenspektroskopie nutzt Elektronen- und Röntgenstrahlung, um Elektronen aus inneren Atomschalen zu befreien und charakteristische Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die Kristallstrukturanalyse mittels Röntgenbeugung und die Auger-Elektronenspektroskopie sind weitere wichtige Techniken, die detailliert beschrieben werden. Diese Methoden ermöglichen eine genaue Analyse der Materialeigenschaften und sind in verschiedenen Industrien und Forschungsbereichen von großer Bedeutung.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie Methoden der Material- und Spurenanalytik erfassen Atominformation in Oberflächen und Volumenproben (▷Tab. 4.3). Um winzige Strukturen und subatomare Teilchen aufzulösen, muss die „beobachtende“ Strahlung von kleiner Wellenlänge und hoher Energie sein (▷Tab. 4.1). Elektronen „sehen“ nur die oberen Atomlagen, während Röntgenstrahlung ins Material eindringt. -
Kapitel 5. Kernspinresonanzspektroskopie
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel über Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) bietet eine umfassende Einführung in diese zentrale Methode der chemischen Analytik und Bioanalytik. Es beginnt mit der Erklärung der grundlegenden Prinzipien der NMR-Technik, die auf den Arbeiten von Bloch und Purcell basieren, die für ihre Entwicklungen den Nobelpreis erhielten. Die NMR-Geräte werden detailliert beschrieben, einschließlich der Probenlösung und der Sendespule, die eine Radiofrequenz einstrahlt, um die Kernspinenergieniveaus zur Resonanz anzuregen. Das Kapitel erläutert auch die Larmor-Präzession, ein Phänomen, bei dem die Kernspins in einem äußeren Magnetfeld präzedieren. Die chemische Verschiebung und die Kopplungskonstanten werden als wichtige Parameter für die Interpretation der NMR-Spektren hervorgehoben. Besondere Aufmerksamkeit wird der 1H-NMR-Spektroskopie gewidmet, die häufig in der Strukturaufklärung organischer Verbindungen verwendet wird. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über spezielle NMR-Techniken wie Signalentkopplung, bildgebende NMR-Spektroskopie und mehrdimensionale NMR-Spektroskopie. Diese Techniken ermöglichen eine detaillierte Analyse von komplexen Molekülen und biologischen Systemen. Insgesamt bietet das Kapitel einen tiefgehenden Einblick in die NMR-Spektroskopie und ihre vielfältigen Anwendungen in der modernen Wissenschaft.KI-Generiert
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ZusammenfassungBloch und Purcell (Nobelpreis 1952) entwickelten die experimentellen Methoden zur Beobachtung kernmagnetischer Resonanzeffekte, engl. Nuclear Magnetic Resonance (NMR), in fester und flüssiger Materie. NMR-Geräte zählen heute zu den eindrucksvollsten Instrumenten für die Strukturaufklärung und die abbildende Magnetresonanztomografie (MRT ▷Abb. 5.1). -
Kapitel 6. Infrarot-Spektroskopie
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel über Infrarot-Spektroskopie befasst sich mit den Grundlagen der Schwingungsspektren, bei denen Infrarotes Licht chemische Bindungen zu Schwingungen und Drehungen anregt, ohne Elektronenübergänge auszulösen. Es wird die Theorie des anharmonischen Oszillators erklärt und anhand des Moleküls HCl veranschaulicht. Die Interpretation von IR-Spektren wird detailliert beschrieben, einschließlich der Unterscheidung zwischen Valenz- und Deformationsschwingungen sowie der Rotationsschwingungsspektren. Praktische Aspekte wie die Messung mit FTIR-Spektrometern und die ATR-Technik werden ebenfalls behandelt. Besonders hervorgehoben wird die Bedeutung der IR-Spektroskopie in der Identifikation von Stoffklassen und der Analyse von Stoffgemischen.KI-Generiert
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ZusammenfassungInfrarotes Licht (780 nm . . . 1 mm) regt chemische Bindungen zu Schwingungen und Drehungen an, ohne Elektronenübergänge in den Atomen auszulösen. Eine Wärmebildkamera registriert infrarotes Licht als Wärmestrahlung (▷Abb. 6.1, ▷Tab. 6.5). IR-Spektren werden gegen die Wellenzahl (in cm−1) aufgetragen, d. h. die Zahl derWellenberge und Täler je Längeneinheit in Ausbreitungsrichtung. 1 cm−1 entspricht 10 000 μm = 107 nm. Die Energie 1 eV entspricht 1,6022·10−19 J = 96 485 J mol−1 = 8065,54 cm−1. Der Energieunterschied zwischen zwei Schwingungsniveaus ist. -
Kapitel 7. UV/Vis-Spektroskopie und optische Methoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'UV/Vis-Spektroskopie und optische Methoden' behandelt die Grundlagen der UV/Vis-Spektroskopie und deren Anwendung in der chemischen Analytik. Es erklärt, wie Elektronenübergänge und Farbgebung in Molekülen durch UV-Licht induziert werden und wie diese Prozesse zur Analyse von Substanzen genutzt werden können. Besondere Aufmerksamkeit wird der Interpretation von UV/Vis-Spektren geschenkt, einschließlich der Unterscheidung zwischen n→π∗- und π→π∗-Übergängen. Praktische Anwendungen wie die Bestimmung von Fettsäuren in Lebensmitteln und die Analyse von Vitamin A werden detailliert beschrieben. Weiterhin werden verschiedene optische Analyseverfahren wie Polarimetrie, Refraktometrie und Streulicht- und Trübungsmessung vorgestellt. Das Kapitel bietet sowohl theoretische als auch praktische Einblicke in die UV/Vis-Spektroskopie und ihre Bedeutung in der chemischen Analytik.KI-Generiert
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ZusammenfassungSichtbares Licht (Vis, engl. visible light) und ultraviolettes Licht (UV), ▷Tab. 7.1, regt Elektronenübergänge in den chemischen Bindungen von Molekülen an. Die intensivsten Spektralbanden beruhen auf den wahrscheinlichsten Elektronenübergängen mit der geringsten Anregungsenergie. Die Lage der Absorptionsmaxima zeigt die Energiedifferenz ΔE zwischen dem Grundzustand (HOMO = höchstes besetztes Molekülorbital) und dem angeregten Zustand (LUMO = niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) des Moleküls. -
Kapitel 8. Lumineszenzmethoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel über Lumineszenzmethoden erläutert die Grundlagen der Lumineszenz, bei der ein angeregtes System Strahlung emittiert, wenn es in den Grundzustand zurückfällt. Es werden verschiedene Arten der Lumineszenz, wie Fluoreszenz, Chemilumineszenz und Biolumineszenz, detailliert beschrieben. Fluoreszenz basiert auf der Emission von Licht nach der Anregung durch Photonen und wird in der Biochemie zur Markierung von Substanzen verwendet. Chemilumineszenz entsteht durch chemische Reaktionen und findet Anwendung in der Forensik und Umweltanalytik. Biolumineszenz wird durch biologische Substrate und enzymatische Reaktionen ausgelöst und ermöglicht die Messung von ATP-Konzentrationen. Weitere Themen sind die Fluorimetrische Analytik, Chromatografie mit Fluoreszenz-Detektor und Thermolumineszenz, die zur Datierung von Mineralien und Keramiken verwendet wird. Die Anwendungen dieser Methoden reichen von der Lebensmittelkontrolle bis zur Archäologie und bieten ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die moderne Analytik.KI-Generiert
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ZusammenfassungLumineszenz bezeichnet die Aussendung von Strahlung beim Rückfall eines angeregten Systems in den Grundzustand, speziell die Lichtemission von elektronisch angeregten Molekülen nach einer Bestrahlung. ▷Tab. 8.1. -
Kapitel 9. Enzymatische Analyse
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDer Fachbeitrag behandelt die enzymatische Analyse und beschreibt die Funktionsweise von Enzymen sowie deren Anwendung in der Bioanalytik. Es wird auf die Eigenschaften und Klassifizierung von Enzymen eingegangen und deren Bedeutung in verschiedenen biochemischen Prozessen erläutert. Enzyme sind makromolekulare Proteine, die spezifische Substrate in bestimmte Produkte umwandeln. Sie werden in verschiedene Klassen eingeteilt, basierend auf der Art der katalysierten Reaktion. Cofaktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Aktivität der Enzyme und können als prosthetische Gruppen oder Coenzyme vorliegen. Die enzymatische Analyse wird in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, wie der Bestimmung von anorganischen Ionen und organischen Verbindungen. Besondere Methoden wie der optische Test nach Warburg und die fotometrische Bestimmung von Enzymaktivitäten werden detailliert beschrieben. Der Beitrag hebt die Bedeutung der Enzyme in der Diagnostik und Lebensmittelanalyse hervor und bietet praktische Anwendungsbeispiele, die das Verständnis der enzymatischen Prozesse vertiefen.KI-Generiert
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ZusammenfassungEnzyme sind makromolekulare, meist globuläre Proteine (> 104 g/mol), die im kolloidalen Zustand in Kompartimenten (Reaktionsräume: Zellkern, Mitochondrien etc.) oder Überstrukturen (Multienzymkomplexe der Atmungskette) vorliegen. Als mikroheterogene Biokatalysatoren setzen sie bestimmte Substrate spezifisch zu bestimmten Produkten um. ▷Tab. 9.1 -
Kapitel 10. Immunchemische Methoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'Immunchemische Methoden' behandelt die grundlegenden Prinzipien der Immunchemie, insbesondere die Interaktion zwischen Antigenen und Antikörpern. Es wird erläutert, wie Antigene und Antikörper miteinander reagieren und welche Methoden zur Detektion und Quantifizierung von Antigenen verwendet werden. Ein Schwerpunkt liegt auf den verschiedenen Immunoassays wie ELISA, Western Blot und Immunochromatografie-Assays, die in der Diagnostik und Analytik weit verbreitet sind. Diese Methoden werden detailliert beschrieben, einschließlich ihrer Vor- und Nachteile sowie ihrer Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Medizin und der Lebensmittelindustrie. Zudem werden moderne Techniken wie Fluoreszenz- und Chemilumineszenz-Immunoassays vorgestellt, die eine hohe Sensitivität und Spezifität bieten. Das Kapitel bietet auch Einblicke in die Techniken der Immunhistochemie und Immunfluoreszenz, die zur Lokalisation von Proteinen in Zellen und Geweben verwendet werden. Insgesamt bietet das Kapitel ein umfassendes Verständnis der immunchemischen Methoden und ihrer praktischen Anwendungen.KI-Generiert
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ZusammenfassungKörpereigene Immunproteine (Antikörper) reagieren mit Fremdstoffen (Antigenen) in einer Immunreaktion (Antigen-Antikörper-Reaktion). Lösliche Antigene verklumpen mit dem Antikörper durch Immunpräzipitation (Fällung) zu einem unlöslichen, hochmolekularen Komplex. An einer Zellwand findet Immunagglutination statt, z. B. die Häm-Agglutination der antigen wirksamen Struktur eines roten Blutkörperchens. -
Kapitel 11. Molekular- und zellbiologische Methoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDer Fachtext behandelt molekular- und zellbiologische Methoden, die in der DNA-Isolierung und -Analyse verwendet werden. Die DNA-Isolierung wird in vier Schritten beschrieben, wobei verschiedene Methoden wie die mechanische Zellaufschluss, Silica-Extraktion und CTAB-Methode detailliert erläutert werden. Die PCR-Technik wird ebenfalls umfassend behandelt, einschließlich der Endpunkt-PCR und der quantitativen Echtzeit-PCR. Besondere Aufmerksamkeit wird der Anwendung der PCR in der Forensik und Genetik gewidmet, wie z.B. der Identifizierung von Tätern und Opfern durch genetische Fingerabdrücke. Weiterhin wird die In-situ-Hybridisierung und die Durchflusszytometrie als Analysemethoden vorgestellt. Der Text schließt mit einem Überblick über die neuesten Sequenzierungstechniken und deren Anwendungen in der Forschung und Diagnostik.KI-Generiert
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ZusammenfassungFernsehserien wecken Interesse am Kriminallabor. Winzige Mengen DNA werden aus dem Corpus delicti extrahiert und mit dem PCR-Verfahren vervielfältigt. Kontaminationen bei der Probennahme und forensischen Analyse lenken den Verdacht auf falsche Personen. Wichtig ist, dass DNA-Isolierung und DNA-Analyse in getrennten Räumen stattfinden. -
Kapitel 12. Maßanalyse
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilZusammenfassungBei der direkten Titration reagiert der zu bestimmende Stoff (Analyt, Titrand) stöchiometrisch mit der aus einer Bürette zugesetzten Maßlösung (Reagenz, Titrator), deren Gehalt genau bekannt ist. ▷Abb. 12.1 -
Kapitel 13. Elektroanalytik und Sensorik
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'Elektroanalytik und Sensorik' behandelt die elektroanalytischen Methoden, die zur Erkennung von Titrationsendpunkten und zur Messung von Redoxpotentialen in gefärbten Lösungen verwendet werden. Diese Methoden basieren auf der Messung des Elektrodenpotentials und des Stromflusses in elektrochemischen Zellen. Die Potentiometrie, Amperometrie und Voltammetrie sind zentrale Themen, die detailliert erläutert werden. Besondere Aufmerksamkeit wird der Anwendung von Ionensensitivelektroden (ISE) und der Stripping-Voltammetrie geschenkt. Das Kapitel bietet auch eine Einführung in die elektrochemischen Grundlagen und die praktische Anwendung dieser Methoden in der analytischen Chemie. Durch die Kombination von theoretischen Erklärungen und praktischen Beispielen wird ein umfassendes Verständnis der elektroanalytischen Sensorik vermittelt.KI-Generiert
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ZusammenfassungElektroanalytische Methoden erkennen Titrationsendpunkte auch in gefärbter Lösung und sind automatisierbar. Zu den elektrometrischen Methoden zählen die Potentiometrie (Messung des Elektrodenpotentials), Amperometrie (Strommessung), Coulometrie (Ladungsmessung) und Konduktometrie (Leitfähigkeitsmessung). Stationäre Methoden arbeiten mit konstanten, instationäre Methoden (transiente Methoden) mit zeitlich veränderlichen Strömen und Spannungen. -
Kapitel 14. Biosensoren
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel über Biosensoren beleuchtet die Funktionsweise und Anwendung dieser innovativen Geräte in der Analytik. Biosensoren wandeln biologische Signale in messbare Daten um und werden nach der Biokomponente (Enzym, Antikörper, Nucleinsäure) oder der Signaltransduktion (optisch, elektrochemisch, piezoelektrisch) klassifiziert. Sie sind miniaturisierbar, portabel und kostengünstig, ermöglichen Echtzeit-Analytik und sind in verschiedenen Anwendungsbereichen wie der Diabetologie und der Umweltüberwachung einsetzbar. Das Kapitel geht detailliert auf Immobilisierungstechniken wie Adsorption, kovalente Bindung und Quervernetzung ein und beschreibt die Herausforderungen und Vorteile dieser Methoden. Zudem werden verschiedene Biosensortypen wie Enzymsensoren, Zellsensoren und Immunsensoren vorgestellt und deren spezifische Anwendungen und Herausforderungen diskutiert. Besonders interessant sind die Ausführungen zu den neuesten Entwicklungen in der Biosensortechnologie, wie die Verwendung von Nanopartikeln und die Integration von Redoxmediatoren zur Verbesserung der Sensorempfindlichkeit. Das Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Technik und die zukünftigen Perspektiven der Biosensoren in der Analytik.KI-Generiert
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ZusammenfassungBiosensoren wandeln die biologische Wirkung an einem Rezeptor in ein analytisch nutzbares Signal um. Ein immobilisiertes Biomolekül auf dem Sensor tritt mit dem Analyten inWechselwirkung; der Signalwandler (Transduktor) erzeugt daraus ein messbares Signal (Strom, Spannung, Widerstand), ▷Abb. 14.1. Biosensoren werden nach der Biokomponente (Enzym, Antikörper, Nucleinsäure, Zelle) oder Signaltransduktion (optisch, elektrochemisch, piezoelektrisch) eingeteilt. Biosensoren sind miniaturisierbar, portabel, kostengünstig, erlauben Wegwerf-, Vor-Ort- und Echtzeit-Analytik ohne Probenvorbereitung und Reagentien. Nachteilig sind die begrenzte Lagerfähigkeit und Haltbarkeit. Insbesondere implantierbare Glucosesensoren für Diabetiker sollen langlebig sein. Nicht invasive, künftige Biosensoren sollen Schweiß, Tränen und Speichel analysieren. -
Kapitel 15. Thermische Analyse und Gravimetrie
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'Thermische Analyse und Gravimetrie' behandelt zwei zentrale Methoden zur Bestimmung von Stoffeigenschaften: die gravimetrische Analyse und die thermogravimetrische Analyse (TGA). Die gravimetrische Analyse, auch nasschemische Gravimetrie genannt, wird zur Bestimmung von Niederschlägen und zur Trocknung von Proben verwendet. Die TGA misst die Massenänderung einer Probe beim Erhitzen, wobei verschiedene Phasenübergänge und Zersetzungsprozesse identifiziert werden können. Die Gasvolumetrie dient zur Bestimmung der Menge eines durch chemische Reaktionen entstandenen Gases, während die Verbrennungsanalyse die Verbrennungsenergie von Brennstoffen und chemischen Substanzen misst. Diese Methoden sind unerlässlich in der chemischen Analytik und Bioanalytik, insbesondere zur Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie und zur Untersuchung von Materialeigenschaften in der Industrie.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie nasschemische Gravimetrie (Gewichtsanalyse) hat wenig Bedeutung in der modernen Analytik. Aus dem Analyten werden Niederschläge ausgefällt, durch Trocknung in eine stöchiometrisch definierte Wägeform umgewandelt und gewogen. Beispiele ▷Tab. 15.1 -
Kapitel 16. Mechanische Methoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDer Fachtext behandelt mechanische Methoden zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten und Gasen. Dabei werden verschiedene Verfahren und Geräte wie Pyknometer, Aräometer und hydrostatische Waagen detailliert beschrieben. Für Flüssigkeiten wird die Dichte mit einem Pyknometer oder einem Biegeschwinger-Dichtemesser bestimmt, während für lose Schüttungen eine Schütt- oder Rütteldichte ermittelt werden kann. Die Dichte hängt von der Temperatur und bei Gasen vom Umgebungsdruck ab. Zusätzlich wird der Druck in Flüssigkeiten und Gasen thematisiert, wobei der hydrostatische Druck und der statische Druck berücksichtigt werden. Weiterhin werden akustische und strömungsmechanische Gassensoren sowie paramagnetische Sauerstoffsensoren vorgestellt, die zur Messung der Dichte und des Drucks von Gasen eingesetzt werden können.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie Dichte (ϱ = Masse pro Volumen) von Flüssigkeiten wird mit einem Pyknometer oder einem Biegeschwinger-Dichtemesser bestimmt. Für orientierende Messungen genügt ein Aräometer. Für lose Schüttungen lässt sich eine Schütt- oder Rütteldichte bestimmen. Die Dichte hängt von der Temperatur und bei Gasen vom Umgebungsdruck ab. Durch den Luftauftrieb in der Waage entsteht ein Messfehler, der bei Wägung im Vakuum entfällt. -
Kapitel 17. Radiochemische Methoden
Peter Kurzweil, Lisa KurzweilDas Kapitel 'Radiochemische Methoden' behandelt die Grundlagen des radioaktiven Zerfalls und die verschiedenen Arten von Nukliden. Es wird erklärt, wie Nuklide durch Emission von α-, β- und γ-Strahlung zerfallen und wie die Zerfallsgesetze angewendet werden können. Besondere Aufmerksamkeit wird der Gammaspektroskopie geschenkt, die zur Analyse von künstlichen und natürlichen Radionukliden in Umwelt- und Lebensmittelproben verwendet wird. Weiterhin wird die Mößbauer-Spektroskopie beschrieben, die zur Untersuchung der chemischen Umgebung von Atomkernen eingesetzt wird. Die Anwendung von Tracermethoden und Isotopenmarkierung in der Umweltüberwachung und medizinischen Diagnostik wird ebenfalls detailliert erläutert. Der Text bietet eine umfassende Übersicht über die praktischen Anwendungen radiochemischer Methoden und ihre Bedeutung in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen.KI-Generiert
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ZusammenfassungNuklide sind stabile oder radioaktive Atomarten mit bestimmter Protonen- und Neutronenzahl \(\begin{array}{*{20}c} A \\ Z \\ \end{array} E\), die in natürlichen Zerfallsreihen oder in Kernreaktionen auftreten. Radionuklide zerfallen spontan und unabhängig voneinander nach einem Zeitgesetz 1. Ordnung, ohne dass sich der Zerfallszeitpunkt für ein einzelnes Atom vorhersagen ließe (▷Abb. 17.1). DieWahrscheinlichkeit beträgt e−λt, dass ein instabiler Kern das Alter t erreicht. Die Zerfallskonstante λ ist der Kehrwert der mittleren Lebensdauer τ. Pro Zeiteinheit zerfallen gleiche Bruchteile λ der vorhandenen Kerne. In der Halbwertszeit T zerfallen 50% der vorhandenen Kerne (▷Tab. 17.9). -
Backmatter
- Titel
- Chemische Analytik und Bioanalytik in Theorie und Praxis
- Verfasst von
-
Peter Kurzweil
Lisa Kurzweil
- Copyright-Jahr
- 2023
- Electronic ISBN
- 978-3-658-43406-9
- Print ISBN
- 978-3-658-43405-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-658-43406-9
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