Instrumentelle Analytik: Methoden, Eigenschaften und Anwendungen

Analyse und Instrumentierung

Physikalische Eigenschaften: Härte, Farbe, Form, Geruch, Zähigkeit, Dichte, Geschmack, Verformbarkeit, Volatilität, Viskosität, Leitfähigkeit, Gewicht, Volumen, Helligkeit, Porosität, Zähigkeit, Siedepunkt, Schmelzpunkt.

Chemische Eigenschaften: Chemische Reaktionen

Zusammensetzung: CaCO3 100%

Ermittlung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten, Gasen und Lösungen durch instrumentelle Methoden

Ziele:

Die Grundlagen und Anwendungen der instrumentellen Methoden in den Ingenieurwissenschaften verstehen. Das allgemeine Problem der Analyse verstehen, Kriterien für die Auswahl einer bestimmten Kontrollmethode, Analyse, Probenahme, Konservierung und Aufbereitung von Proben. Die wichtigsten Teile jeder instrumentellen Technik und ihre Funktionen unterscheiden und Informationen aus diesen Techniken interpretieren.

Konzept der instrumentellen Analytik:

Die Analyse wird durch Messung einer Eigenschaft der Verbindungen durchgeführt, z.B. die Intensität der absorbierten oder emittierten Strahlung, die Anzahl der Ionen usw.

Klassifikation der instrumentellen Analysemethoden

Optische Methoden:

- Spektralphotometrie im sichtbaren Bereich. - UV-Absorptionsspektroskopie. - IR-Spektroskopie. - Atomspektroskopie. - Röntgen.

Elektrochemische Methoden:

- Potentiometrie. - Polarographie. - Elektrogravimetrie. - Coulometrie.

Trennverfahren:

- Chromatographie

Thermische Methoden:

- Differentialthermoanalyse. - Thermogravimetrie. - Dynamische Differenzkalorimetrie.

Andere Methoden:

Kernmagnetresonanz. - Massenspektrometrie.

Optische Methoden:

Optische Methoden beinhalten eine Wechselwirkung zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung. Sie basieren auf klassischen optischen Phänomenen wie Absorption, Emission, Beugung und Dispersion. Der Bereich des elektromagnetischen Spektrums reicht von Röntgenstrahlen bis zu Mikrowellen.

Elektrochemische Methoden:

Basieren auf den elektrochemischen Eigenschaften von Lösungen.

Trennverfahren:

Chromatographische Methoden:

Sind eine der wichtigsten Gruppen der instrumentellen Methoden aufgrund ihrer Fähigkeit, komplexe Mischungen zu untersuchen.

Thermische Verfahren:

Phasenübergänge werden durch Beobachtung der absorbierten oder freigesetzten Wärme untersucht. Das Gewicht wird während des Erhitzens in einem Ofen registriert. Die freigesetzte Wärme wird während einer Reaktion beobachtet.

Analytischer Prozess – Allgemein

Problemstellung – Wahl der Technik – Instrumentelle Probenahme – Probenvorbereitung – Instrumentelle Messung – Auswertung der Messdaten – Abschlussbericht – Schlussfolgerungen

Analytischer Prozess

Annäherung an das Problem: Der Konzentrationsbereich der zu analysierenden Substanz kann die Anzahl der möglichen Methoden einschränken. Eine untere Grenze der Empfindlichkeit der angewandten Methode muss berücksichtigt werden.

Das erforderliche Maß an Genauigkeit: Es gibt andere Komponenten in der Probe, die die Bestimmung beeinflussen können. Um eine Methode auszuwählen, ist es notwendig zu wissen, welche anderen Verbindungen die zu bestimmende Substanz begleiten und stören können. Es ist möglich, dass wir eine andere Zusammensetzung identifizieren müssen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Probe müssen bekannt sein. Wie viele Proben werden analysiert?