Praktikum im Bachelor-Studiengang Chemie Quantitative · PDF filePraktikum Analytische Chemie - 3 - 1 Sicherheitsvorschriften Ordnung und Sicherheit Die Praktikumssäle sind Gefahrenzonen

Praktikum im Bachelor-Studiengang Chemie

Quantitative Analyse

� Qualitätssicherung

� Life Science

• Materialanalyse

• Umweltanalyse

Sommersemester 2013

Universität Siegen Fachbereich Chemie & Biologie

Analytische Chemie Prof. Dr. Carsten Engelhard

Praktikum Analytische Chemie

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INHALT

1 SICHERHEITSVORSCHRIFTEN __________________________________________________________ 3

2 QUALITÄTSSICHERUNG ________________________________________________________________ 8

2.1 MESSUNSICHERHEIT EINER VOLLPIPETTE _________________________________________________ 10

2.2 MESSUNSICHERHEIT EINER BÜRETTE: ___________________________________________________ 10 2.3 TROPFENFEHLER EINER BÜRETTE _______________________________________________________ 12

3 TITERBESTIMMUNG EINER NATRONLAUGE ____________________________________________ 14

4 BESTIMMUNG VON CA 2+, MG2+ UND DER GESAMTHÄRTE ________________________________ 15

5 GRAVIMETRISCHE BESTIMMUNG VON ALUMINIUM _________ ___________________________ 18

6 MATERIALANALYSE __________________________________________________________________ 20

6.1 PROBENVORBEREITUNG, HERSTELLUNG VON KALIBRIERLÖSUNGEN _____________________________ 20

6.2 PHOTOMETRISCHE KUPFERBESTIMMUNG - TERMINVERSUCH ___________________________________ 22

6.3 KUPFERBESTIMMUNG MIT AAS - TERMINVERSUCH __________________________________________ 24

6.4 KUPFERBESTIMMUNG MIT IODOMETRIE ___________________________________________________ 25

7 ARZNEIMITTELANALYSE MIT HPLC -TERMINVERSUCH _____ ___________________________ 26

8 GASCHROMATOGRAPHIE - TERMINVERSUCH __________________________________________ 27

9. IONENSENSITIVE ELEKTRODE: BESTIMMUNG DES KOCHSALZGE HALTES IN CHIPS - TERMINVERSUCH _____________________________________________________________________ 31

10 FORMELN ZUR AUSWERTUNG VON MESS- UND KALIBRIERDA TEN ______________________ 33

11 LITERATUR ___________________________________________________________________________ 35


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1 Sicherheitsvorschriften Ordnung und Sicherheit Die Praktikumssäle sind Gefahrenzonen. Es gelten deshalb Sicherheitsvorschriften, die in einer Sicherheitsbelehrung bekannt gemacht werden. Die im Saal aushängende Praktikumsordnung gilt als Betriebsanweisung im Sinne von § 20 GefstoffV. Alle PraktikantInnnen haben vor Aufnahme der praktischen Arbeiten durch Unterschrift ihre Kenntnisnahme zu bestätigen. Darüberhinaus gelten gemäß TRGS 451 die für Hochschulen vorgeschriebenen stoff- und versuchsbezogenen Betriebsanweisungen, die zu den einzelnen Praktikumsaufgaben gehören. Den Belehrungen und Anweisungen der Assistenten über Schutzvorschriften ist unbedingt Folge zu leisten. Die R- und S-Sätze aller Chemikalien eines Versuchs müssen für das Kolloquium im Protokollheft notiert werden. Die wichtigsten Sicherheitsvorschriften in Kurzform sind:

• Im Labor muss ständig eine Schutzbrille und ein Laborkittel , gegebenenfalls auch Schutzhandschuhe, sowie festes, geschlossenes und trittsicheres Schuhwerk getragen werden. Brillenträger sollen eine Überbrille tragen. Lange Haare zusammenbinden.

• Arbeitsaufnahme ist nur erlaubt, wenn die Gefahren, die durch die Handhabung, Transport oder Verwendung der Chemikalien entstehen können, bekannt sind (R,S-Sätze, Sicherheitsdatenblatt).

• Arbeitsaufnahme ist nur erlaubt, wenn die Handhabung und der Platz von Feuerlöschern, Notduschen, Fluchtwegen und Verbandskasten bekannt sind.

• Im Labor darf weder gegessen, getrunken noch geraucht werden.

• Gefahrstoffe (mit Gefahrensymbol) dürfen nicht über den Ausguss entsorgt werden • Nach Arbeitsende und vor dem Essen in Pausen die Hände gründlich mit Wasser und Seife reinigen. Bei Arbeiten mit Abwasser sind die Hände zu desinfizieren.

• Es dürfen keine beschädigten Glasgeräte benutzt werden.

• Flaschen nicht nur am Hals tragen, sondern auch am Boden unterstützen. Größere Flaschen im Plastikeimer transportieren.

• Zum Aufsaugen von Lösungen dürfen nur Pipetten mit Gummiball verwendet werden. Lösungen nie mit dem Mund ansaugen!

• Beim Verdünnen von konzentrierten Säuren (besonders Schwefelsäure) ist stets die Säure ins Wasser zu gießen. Niemals Wasser in konzentrierte Säuren gießen.

• Chemikalien und Proben dürfen nicht in Behältern aufbewahrt oder gelagert werden, die zu Verwechslungen mit Lebensmitteln führen können.


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Kennzeichnung der Gefahrstoffe

Alt:


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Gefahrensymbole nach neuer GHS-Verordnung:

Entsorgung von Chemikalienabfällen Chemikalienabfälle müssen in speziellen Behältern bis zur sachgerechten Entsorgung getrennt gesammelt werden. In den Ausguss können nur Lösungen oder Gemische von Chemikalien gegeben werden, die sämtlich keine Kennzeichnung mit Gefahrstoffsymbole haben. Alle anderen Stoffe, Lösungen oder Gemische sind als Gefahrstoff zu entsorgen: Saure oder basische wässrige Lösungen Weißer 10 L Container Organische Lösungsmittel Schwarze Container

- halogenfrei (z.B. Alkohole, Ether, Hexan, Ketone, Esther…) - halogenhaltig (z.B. Chloroform, Dichlormethan, …)

Filter- und Aufsaugmassen Blaue Tonne:

-Verschmutzte Tücher, Filterpapier, Aufsaugmaterialien - keine abfiltrierten Feststoffe!

Glasabfälle Blaue Tonne Verhalten in Gefahrensituationen Beim Auftreten gefährlicher Situationen, z.B. Feuer, Austreten gasförmiger Schadstoffe, Aus-laufen von gefährlichen Flüssigkeiten, sind folgende Anweisungen einzuhalten:

1. Ruhe bewahren und überstürztes, unüberlegtes Handeln vermeiden.

2. Gefährdete Personen warnen, ggf. zum Verlassen der Räume auffordern.

3. Gas, Strom, ggf. Wasser abschalten.

4. Die Betreuer des Praktikums benachrichtigen.


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Grundsätze der richtigen Erste Hilfe Leistung

1. Bei allen Hilfeleistungen auf die eigene Sicherheit achten.

2. Kleiderbrände löschen.

3. Notduschen nutzen; mit Chemikalien verschmutzte Kleidung vorher entfernen, notfalls bis auf die Haut ausziehen; mit Wasser und Seife reinigen.

4. Personen aus dem Gefahrenbereich bergen und an die frische Luft bringen.

Notruf Bei Labortelefonen die Taste R drücken, es meldet sich die Vermittlung. Bei anderen Apparaten die Taste R drücken und anschließend die Rufnummer wählen.

Notruf 2111 / 4321

Feuerwehr 2111 / 4321

Notrufangaben:

Wo geschah der Unfall?

Was geschah?

Welche Verletzungen?

Wie viele Verletzte?

Wer meldet


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Mögliche Gefahren für werdende Mütter Neben der Infektionsgefahr durch belebten Schlamm besteht eine Gefährdung für Mutter und Kind durch bestimmte Substanzen mit erbgutschädigenden (mutagenen), krebserzeugenden (cancerogenen) und/oder fruchtschädigenden (teratogenen) Eigenschaften.

Krebserzeugende und teratogene Substanzen sind in der MAK-Liste der Deutschen Forschungs-gemeinschaft bzw. in der TRGS 900 besonders gekennzeichnet. Im Anhang Vl zur Gefahrstoff-verordnung (GefStoffV) sind die Stoffe mit den Hinweisen auf besondere Gefahren

R 45 = kann Krebs erzeugen

R 46 = kann vererbbare Schäden verursachen

R 47 = kann Missbildungen verursachen

bzw. dem Sicherheitsratschlag

S 53 = Exposition vermeiden - vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen

versehen.

Bitte geben Sie zum Schutz von Mutter und Kind so früh wie möglich ihre Schwangerschaft dem/der PraktikumsleiterIn bekannt. Ihre Mitteilung wird selbstverständlich vertraulich behandelt. Ihre Tätigkeiten im Praktikum werden dann dem Ihnen und Ihrem Kind zu gewährenden Schutz entsprechend angepasst.

2 Qualitätssicherung Bedeutung der Qualitätssicherung für die quantitative Analytik Viele wichtige Entscheidungen basieren auf Ergebnissen quantitativer chemischer Analysen. Diese Ergebnisse werden verwendet, um z. B. Ausbeuten zu bestimmen, Werkstoffe auf Spezifikationen zu testen, die Einhaltung gesetzlich vorgeschriebener Grenzwerte zu überwachen oder um den finanziellen Wert von Gegenständen abzuschätzen. Immer wenn Entscheidungen auf Grundlage analytischer Resultate getroffen werden, ist es wichtig und unerlässlich, Hinweise auf die Qualität der Resultate zu erhalten, d. h. die Zuverlässigkeit bzw. mögliche Fehlerbehaftung der Resultate zu quantifizieren. Die größten Fehler werden erfahrungsgemäß bei der Probenahme und -aufbereitung gemacht. Daher ist es besonders wichtig, die Messunsicherheiten der dort verwendeten Volumen-messgeräte zu kennen. Die Glasgeräte sollten trocken, sauber und fettfrei sein, um eine ordnungsgemäße Kalibrierung zu gewährleisten. Graduierte Geräte dürfen nicht in den Trockenschrank! Maximale Eichtoleranzen von Messgefäßen

Einfachste Qualitätsklasse „B“ (meist mit weißer und brauner Beschriftung). Die für Klasse B zulässigen Toleranzen betragen das 1,5-fache von denen für eichfähige bzw. amtlich geeichte Geräte (Klasse A). Toleranzen Geräteklasse A

Vollpipetten: 1 mL 5 mL 10 mL 25 mL 50 mL 0,9 % 0,3 % 0,2 % 0,15 % 0,1 % Messkolben: 10 ml 25 ml 100 ml 250 ml 1000 ml 0,1 % 0,1 % 0,07 % 0,07 % 0,03 % Messzylinder: 10 ml 25 ml 50 ml 100 ml 0,05 ml 0,25 ml 0,25 ml 0,38 0,5 % 1 % 0,5 % 0,38%


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Büretten: 10ml:

ca. + 0,02 ml, d.h. 0,4 % bei halbem Auslauf 0,2 % bei vollem Auslauf 25 ml:

ca. + 0,03 ml, d.h. 0,24 % bei halbem Auslauf 0,12 % bei vollem Auslauf 50 ml:

ca. + 0,04 ml, d.h. 0,16 % bei halbem Auslauf 0,08 % bei vollem Auslau Beispiele: 10 ml Verbrauch aus 10 ml – Bürette: max. +/- 0,2 % 10 ml Verbrauch aus 25 ml – Bürette: max. +/- 0,3 % 10 ml Verbrauch aus 50 ml – Bürette: max. +/- 0,4 % Wartezeit vor dem Ablesen: Pipetten 15 Sekunden; Bürette 30 Sekunden Aufgabe: In diesem Versuch soll die prozentuale Abweichung (%R) einer Vollpipette und einer Bürette vom Sollwert ermittelt und mit den vorgegebenen Toleranzen der verschiedenen Güteklassen verglichen werden. Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: 1 Vollpipette 10 oder 5 mL 1 Bürette 50 mL 1 Erlenmeyerkolben 300 mL 1 Thermometer 1 Stativ mit Bürettenhalter 1 Analysenwaage+)

Hinweis: Die mit +) gekennzeichneten Geräte befinden sich am entsprechenden Arbeitsplatz und nicht in der persönlichen Praktikumsausstattung


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2.1 Messunsicherheit einer Vollpipette

Durchführung: Das Leergewicht eines trockenen Erlenmeyerkolbens wird genau bestimmt. Eine 5 mL oder 10 mL Vollpipette wird mit entionisiertem Wasser von bekannter Temperatur bis zur Marke gefüllt und dann nach Kalibriervorschrift in den gewogenen Kolben entleert: Man lässt aus der senkrecht gehaltenen Pipette den Inhalt an der schräg gehaltenen Wand des Gefäßes ablaufen. Nach einer Wartezeit von 15 Sekunden streift man den noch an der Ablaufspitze hängenden Tropfen an der Gefäßwand ab (durch die Kapillarwirkung verbleibt ein Rest in der Spitze!). Der Kolben wird abermals gewogen. Es wird eine Fünffachbestimmung durchgeführt. Wiederholung N

Probengewicht (x.xxx g) Temperatur V20 (mL)

1 2 3 4 5 Mittelwert

SD VK% %R

Auswertung: Die Messwerte werden mit Tabelle ins Protokollheft eingetragen. V20 und R% werden gemäß der Formeln (s.u. und im Anhang) berechnet und ebenfalls eingetragen. Diskutieren Sie die Ergebnisse im Hinblick auf die erlaubten Toleranzen. Wichtig: benutzte Pipetten bitte immer direkt nach Gebrauch reinigen, um Kontaminationen und Verschmutzung zu vermeiden

2.2 Messunsicherheit einer Bürette:

Durchführung: Das Leergewicht eines trockenen Erlenmeyerkolbens wird bestimmt. Die Bürette wird mit entmineralisiertem Wasser von bekannter Temperatur nach Kalibriervorschrift gefüllt: Die lotrecht eingeklemmte Bürette wird bis etwa 5 mm über die oberste Marke gefüllt und bis zur obersten Marke abgelassen. Ein an der Spitze haftender Tropfen wird entfernt. Danach wird das gewünschte Volumen Wasser in den gewogenen Kolben nach folgendem Verfahren abgelassen: Man lässt die Flüssigkeit frei ablaufen. Steht die Flüssigkeit etwa 5 mm oberhalb der gewünschten Marke, so unterbricht man den Ablauf. Nach einer Wartezeit von 30 Sekunden lässt man die Flüssigkeit bis zur Marke ab und streicht die Bürettenspitze am Glas ab. Der Kolben wird abermals gewogen. Die Kontrolle der Bürette soll für die Marken bei 10 mL, 25 mL und 50 mL erfolgen. Dabei muss die Bürette jedes mal wieder bis zur obersten Marke gefüllt werden, sonst addieren sich die Verfahrensfehler. Für jedes Volumen wird eine Dreifachbestimmung durchgeführt.


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Wiederholung

N Probengewicht(x,xxx g) Temperatur V20 (mL)

10 mL 1 2 3 Mittelwert

SD VK% %R

25 mL 1 2 3 Mittelwert

SD VK% %R

50 mL 1 2 3

Mittelwert SD VK% %R

Auswertung: Die Messwerte werden mit Tabelle ins Protokollheft eingetragen. V20 und R% werden gemäß der Formeln (s.u. und im Anhang) berechnet und ebenfalls eingetragen. Diskutieren Sie die Ergebnisse im Hinblick auf die erlaubten Toleranzen.


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2.3 Tropfenfehler einer Bürette

Eine Titration ist normalerweise nicht besser als auf einen Tropfen Maßlösung genau ausführbar.Man bestimme das Volumen eines Tropfens, indem man 20 Tropfen entionisiertes Wasser von bekannter Arbeitstemperatur ausfließen lässt und umrechnet (Hintergrund: Eine Titration ist normalerweise nicht besser als auf einen Tropfen Maßlösung genau ausführbar). Es ist eine Dreifachbestimmung durchzuführen. Wiederholung N

20 Tropfen (mg)

Temperatur V20 (mL)

1 2 3 Mittelwert

SD VK%

Volumen eines Tropfens (ml)

Zu beantworten:

Wie groß ist der Tropfenfehler (in %) bei 10 mL Titrationsverbrauch?

Wie groß sollte das Titrationsvolumen sein, damit der Tropfenfehler höchstens 0,1 % ausmacht? Kritische Diskussion.

Formeln zur Berechnung der Volumenkorrektur:

Kalibrierkontrolle von Messgefäßen, kalibriert bei 20°C, gemessen bei ϑ [°C] Temperaturkorrigiertes Volumen:

V20 = tatsächliches Volumen des Gefäßes bei 20° in mL Gϑ = Masse des bei ϑ [°C] bis zum Eichstrich enthaltenen Wassers, in g W20 = Masse des Wassers pro ml Gefäßinhalt bei 20°C, in g/mL W20 = 0,99717 g/ml fϑ = Korrekturfaktor (siehe Tabelle)

Prozentuale Abweichung vom Nominalwert (Richtigkeit):

100*%0

0

V

VVR

−=

2 02 0 W

fGV ϑϑ ⋅

=


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Korrekturfehler zur Umrechnung der Arbeitstemperatur ϑ [°C] auf die Kalibriertemperatur 20°C (oder auf eine zweite Arbeitstemperatur).

Temperatur [°C] Korrekturfaktor (f) % Fehler bei Nichtbeachtung

der Temperaturänderung 0 0,9989 0,11 1 0,9988 0,12 2 0,9987 0,13 3 0,9987 0,13 4 0,9986 0,14 5 0,9986 0,14 6 0,9986 0,14 7 0,9986 0,14 8 0,9986 0,14 9 0,9987 0,13 10 0,9987 0,13 11 0,9988 0,12 12 0,9989 0,11 13 0,9990 0,10 14 0,9991 0,09 15 0,9992 0,08 16 0,9994 0,06 17 0,9995 0,05 18 0,9997 0,03 19 0,9998 0,02 20 1,0000 0,00 21 1,0002 0,02 22 1,0004 0,04 23 1,0006 0,06 24 1,0008 0,08 25 1,0010 0,10 26 1,0013 0,13 27 1,0015 0,15 28 1,0018 0,18 29 1,0020 0,20 30 1,0023 0,23 31 1,0026 0,26 32 1,0029 0,29 33 1,0032 0,32 34 1,0035 0,35 35 1,0038 0,38


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3 Titerbestimmung einer Natronlauge

Erforderliche Kenntnisse: Titer, Urtitersubstanzen, Maßlösung, Äquivalenzkonzentration Natriumhydroxid reagiert mit Oxalsäuredihydrat nach folgender Neutralisations-Gleichung:

2 NaOH + (COOH)2 ⋅⋅⋅⋅ 2 H2O �� (COONa)2 + 4 H2O Urtitersubstanz: Oxalsäuredihydrat ist eine Urtitersubstanz und demzufolge zur Titerbestimmung geeignet. (Was macht eine Substanz zur Urtitersubstanz?) Aus dem Verbrauch der Maßlösung, die notwendig ist um eine abgewogene Masse Oxalsäuredihydrats zu neutralisieren, berechnet sich der Titer der Maßlösung unter Berücksichtigung der Äquivalentzahl Aufgabe: Bestimmung des Titers und der tatsächlichen Konzentration einer etwa 0,1N Natriumhydroxid-Lösung (mit SD, VK%).

Durchführung: Die ausgegebene Menge NaOH wird in einen 250 mL Messkolben mit entionisiertem Wasser aufgefüllt. Nach guter Durchmischung hat die Lösung eine ungefähre Stoffmengenkonzentration von c(NaOH) = 0,1 mol/L. Bei einem durchschnittlichen Titrationsverbrauch von 25-mL-Maßlösung, c(NaOH) = 0,1 mol/L, wählt man eine Einwaage zwischen 0,15 g und 0,2 g Oxalsäuredihydrat (genaues Gewicht notieren), löst mit destilliertem Wasser, gibt 3 bis 4 Tropfen Phenolphthalein-Indikator dazu und titriert mit der hergestellten Natronlauge bis zum Farbumschlag von farblos nach rosa. Es wird eine Dreifachbestimmung durchgeführt (bei groβer SD, VK% sind weitere erforderlich). Berechnung des Titers einer Natronlauge, c(NaOH) = 0,1 mol/L: t = neff(NaOH) / nexp(NaOH) Die Berechnung der effektiven (wahren) Konzentration der Natronlauge ergibt damit: ceff(NaOH) = t * c(NaOH)


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4 Bestimmung von Ca2+, Mg2+ und der Gesamthärte Erforderliche Kenntnisse: Komplexometrische Titration, Komplexone, pH-Abhängikeit der EDTA-Komplexbildung, Wasserhärte Grundlagen des Verfahrens:

Die Gesamthärte eines Wassers entspricht dem Gehalt eines Wassers an Calcium-Ionen Ca2+ und Magnesium-Ionen Mg2+. Die Härte eines Wassers ist definiert als die Summe der Stoffmengenkonzentrationen der Härtebildner Calcium und Magnesium, angegeben in mmol⋅L-1. In der Praxis ist jedoch die Bezeichnung „Deutsche Härtegrade" noch verbreitet und sollte daher mit angegeben werden (1°dH = 0,1783mmol/L Ca,, Mg).

Die Gesamthärte wird maßanalytisch über komplexometrische Titration (Chelatometrie) mit Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz (Na2EDTA) bestimmt. EDTA bzw. deren Salz bildet mit einer Reihe von Metallionen sehr stabile, wasserlösliche und farblose Chelatkomplexe. (Struktur von EDTA?) Die Komplexbildungsreaktionen mit EDTA erfolgen immer im molaren Verhältnis, da EDTA als mehrzahniger Ligand alle Koordinationsstellen eines Metallions gleichzeitig besetzen kann. Die Indikation des Endpunktes wird mit geeigneten Metallindikatoren erreicht. Es sind bestimmte organische Farbstoffe, die mit den Metallionen ebenfalls Chelatkomplexe, aber geringerer Stabilität bilden können. Der Farbumschlag am Äquivalenzpunkt beruht auf dem Übergang von am Metall gebundenem zum frei vorliegenden Farbstoff. Sehr wichtig für eine korrekte Durchführung der komplexometrischen Titrationen ist die Einhaltung bestimmter pH-Bereiche. Aufgabe: Bei dem unten beschriebenen Verfahren zur Summentitration von Calcium und Magnesium wird zunächst Calcium nach Ausfällung von Magnesiumhydroxid mit Calconcarbonsäure bestimmt. In einer zweiten Titration wird dann die Summe von Magnesium und Calcium mit Erio T ermittelt. Die Masse an Magnesium in der Probe berechnet sich aus der Differenz des Verbrauchs beider Titrationen.


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Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: Reagenzien: 1 Bürette 50 mL EDTA-Lösung (c = 1⋅10-2 mol⋅L-1) 1 Messzylinder 100 mL Calconcarbonsäure (als Verreibung) 1 Vollpipette 10 mL Eriochromschwarz-T (als Verreibung) 1 Erlenmeyerkolben 300 mL Natronlauge (c = 2 mol⋅L-1) 1 Spatel Pufferlösung pH10 (54g NH4Cl + 350 mL 1 Becherglas 100 mL Ammoniak(25%)mit Wasser auf 1 L ) 1 Thermometer Salzsäure (c = 1mol L-1) 1 Bürettenhalter 1 Stativ pH-Papier

Hinweis: Titerangabe auf der EDTA-Flasche berücksichtigen! Es wird ein 250 mL Kolben für die Analysenlösung abgegeben, der vor der Probenentnahme bis zur Markierung aufgefüllt und gemischt wird. Bestimmung von Calcium: Die Probenmenge richtet sich nach dem Härtegrad des zu untersuchenden Wassers. Hier werden 25 mL Probe in einen Erlenmeyerkolben pipettiert und mit ention. Wasser auf 50 - 100 mL verdünnt. Mit 2 ml Salzsäure (1 mol/l) wird zum Sieden erhitzt um mögliches Hydrogencarbonat zu zersetzen und gebildetes CO2 zu vertreiben. Nach dem Abkühlen auf etwa 40-50°C wird mit verdünnter NaOH(2 mol/l)neutralisiert und weitere 2 mL Natronlauge (c = 2 mol⋅L-1) zugegeben, um einen pH-Wert von 12 einzustellen. Nach Zusatz einer Spatelspitze Calconcarbonsäure (als Verreibung) färbt sich die Lösung rosa. Es wird mit EDTA-Lösung bis zum Umschlag nach reinem Blau sofort titriert. Zum besseren Erkennen der Farben ein weißes Blatt unterlegen(das Magnesiumhydroxid adsorbiert ein Teil des Indikators und erschwert so die Endpunktbestimmung, die Lösung sollte gefärbt sein) Es wird eine Dreifachbestimmung durchgeführt. Titration Probenvolumen

(mL) Verbrauch EDTA (mL)

Ca2+-Konzentration (mmol/L)

Ca2+-Massenkonzentration (mg/L)

1 2 3 Mittelwert

SD VK%


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Summenbestimmung von Calcium und Magnesium: Die Probenmenge richtet sich nach dem Härtegrad des zu untersuchenden Wassers. Hier werden 25 mL Probe in einen Erlenmeyerkolben pipettiert und mit ention. Wasser auf 50 - 100 mL verdünnt. Mit 2 ml Salzsäure 1 mol/l zum Sieden erhitzt um mögliches Hydrogencarbonat zu zersetzen und gebildetes CO2 zu vertreiben. Nach dem Abkühlen auf etwa 40-50°C wird mit verdünnter NaOH(2 mol/l)neutralisiert, dann wird 5 mL Pufferlösung zugegeben um einen pH-Wert von 10 einzustellen. Nach Zugabe einer Spatelspitze Eriochromschwarz-T (als Verreibung) wird von Rotviolett nach reinem Blau mit 0,01N EDTA-Lösung titriert. Es wird eine Dreifachbestimmung durchgeführt. Titration Probenvolumen

(mL) Verbrauch EDTA (mL)

Summenkonzentration (mmol/L)

Magnesiumkonzentration (mmol/L)

Mg-Massenkonzen-tration (mg/L)

1 2 3 Mittelwert

SD VK%

Angabe der Ergebnisse:

• Massenkonzentration an Ca2+ und Mg2+ in mg⋅L-1 • Gesamthärte in mmol⋅L-1 und °dH

• Mögliche Fehlerquellen


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5 Gravimetrische Bestimmung von Aluminium 8-Hydroxychinolin, oft als Oxin bezeichnet, bildet mit vielen Metallionen bei unterschiedlichen pH-Werten schwerlösliche Komplexe der allgemeinen Formel Me(C9H6ON)n, wobei n die Wertigkeit des Metalls ist. Aluminium-Ionen bilden in essigsaurer Lösung (pH 4 bis 5) einen schwerlöslichen Niederschlag von Aluminiumoxinat. Reaktionsgleichung: Al 3+ (aq) + 3 C9H7ON (aq) � Al(C9H6ON)3 (s) + 3 H + (aq) Erforderliche Vorkenntnisse: Löslichkeitsprodukt, Arbeitsweisen in der Gravimetrie, pH-Wert-Abhängigkeit der Komplexbildung Aufgabe: Bestimmung der Aluminiumkonzentration der ausgegebenen Lösung in mg/L. Glasgeräte: Chemikalien: Bechergläser 8-Hydroxychinolin Pipette Eisessig Glasfiltertiegel Nr. 4 Ammoniak, verdünnt Glasstab mit Ionenbesen Ammoniumacetat Bunsenbrenner mit Dreifuss Nutschflasche Exsikkator Waage Tiegelzange Durchführung: 3 g 8-Hydroxychinolin (Oxin) werden in 12 mL Eisessig unter Erwärmen gelöst und auf etwa 80 mL mit Wasser aufgefüllt. Verdünnter Ammoniak wird solange zugetropft bis ein leichter Niederschlag entsteht (Trübung). Dann wird mit verdünnter Essigsäure wieder gelöst und das Ganze auf 100 mL aufgefüllt. (1 mL Oxinlösung fällt ca. 2mg Aluminium) Von der ausgegebenen Aluminiumprobe (100 mL Messkolben, bis zur Markierung auffüllen) werden dreimal 25 mL in jeweils ein Becherglas pipettiert und auf ca. 150 mL aufgefüllt. Die


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Lösung wird auf ca. 70 °C erwärmt und dann langsam unter Rühren 25 mL der 8-Hydroxychinolinlösung langsam zugegeben. Danach wird 30 mL einer 35%igen Ammoniumacetatlösung zugegeben. Der pH-Wert sollte bei 4-5 liegen. Die Lösung wird ca. eine halbe Stunde bei 80 °C gehalten und dann nach leichtem Abkühlen warm durch einen Glasfiltertiegel G4 abgesaugt. Überschüssiges Oxin wird durch viel 80°C warmes Wasser ausgewaschen (sonst Überbefunde!!!). Der Filtertiegel wird im Trockenschrank bei 130 °C bis zur Massenkonstanz getrocknet und nach dem Abkühlen im Exsikkator gewogen. Die Glasfiltertiegel sollten vor dem Benutzen auf die gleiche Art getrocknet und gewogen werden, also im Trockenschrank bei 130 °C mit Abkühlung im Exsikkator. Tiegelreinigung: Die Tiegel müssen nach Beendigung des Versuchs gereinigt werden: Dazu mit halbkonzentrierter Salzsäure (1 Teil Wasser + 1 Teil konz. HCl) im Becherglas auskochen und dann mit Absaugflasche entionisiertes Wasser durchspülen und im Trockenschrank trocknen. Die salzsaure Waschlösung in Abfallbehälter für Säuren entsorgen. Ergebnistabelle:

Tiegel Nr.

Leergewicht Tiegel (g)

Brutto Auswaage trocken (g)

Masse Al(C9H6ON)3 (mg)

Masse Al (mg)

Konzentration Aluminium Analyse (mg/L)

1 2 3 Mittelwert

SD VK%

Ergebnis Ergebnisse Aluminium in mg/L und diskutieren. mögliche Fehlerquellen


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6 Materialanalyse Aufgabenstellung für 6.1 – 6.4: Es soll eine Messingprobe mit Flammen-Atomabsorptionsspektroskopie, photometrisch und durch Redoxtitration auf den Kupfergehalt hin analysiert werden. Ein kritischer Vergleich der Ergebnisse der drei Methoden, auch im Hinblick auf Präzision und Arbeitsaufwand, soll diskutiert werden. Fehlerquellen sollen beschrieben und die Vor- und Nachteile der Methoden durch statistische Auswertungen verglichen werden (s. auch Formeln im Anhang). Der Kupfergehalt der Messingprobe wird bei jeder Methode in % angegeben. Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: Reagenzien: 1 Messkolben 500 mL Salpetersäure 1: 1 (ω = 32 %) 2 Messkolben 100 mL 1 Becherglas 250 mL 1 Messzylinder 100 mL 1 Vollpipette 1 mL 1 Gasbrenner 1 Keramiknetz 1 Gasanzünder 1 Dreifuß 1 Gasschlauch 2 Schlauchschellen 1 Analysentrichter 1 Spatel 1 Waageschälchen 1 Analysenwaage+)

Faltenfilter+)

Hinweis: Die mit +) gekennzeichneten Geräte befinden sich am entsprechenden Arbeitsplatz und nicht in der persönlichen Praktikumsausstattung

6.1 Probenvorbereitung, Herstellung von Kalibrierlösungen

Probenvorbereitung: Etwa 2,2 g Messingprobe werden genau (+/- 0,1 mg) in ein 250 mL Becherglas eingewogen. 100 mL Salpetersäure (32%) werden hinzugefügt und die Lösung im Abzug unter Rühren so lange erwärmt, bis keine braunen Dämpfe mehr entweichen und sich die Späne vollständig aufgelöst haben. Die Lösung wird abgekühlt. Ein evtl. zurückbleibender, feiner, weißer Niederschlag wird nach Verdünnen der Lösung mit Wasser abfiltriert. Der Filterrückstand wird mehrmals wenig Wasser gewaschen. Die Lösung wird in einen 500 mL Messkolben überführt und mit Wasser aufgefüllt und gut homogenisiert. Man erhält ANALYSENLÖSUNG 1


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Verdünnung der Probelösung (ANALYSENLÖSUNG 1) zur Analyse: Die Verdünnung ist notwendig um eine Messkonzentration zu erhalten, die zur Analysenmethoden passt. (Wo liegt der Messbereich der Photometrie und der Atomabsorptionsspektroskopie, wo der der Titration?) ANALYSENLÖSUNG 2: 10 mL von ANALYSENLÖSUNG 1 werden in einen 100 mL Messkolben pipettiert und der Messkolben mit entionisiertem Wasser aufgefüllt. Wichtig: Die verdünnte Lösung mindestens 2 min. durch mehrfaches Umdrehen des Kolbens homogenisieren. ANALYSENLÖSUNG 3: 10 mL von ANALYSENLÖSUNG 2 werden in einen 100 mL Messkolben pipettiert und der Messkolben mit entionisiertem Wasser aufgefüllt. Wichtig: Die verdünnte Lösung mindestens 2 min. durch mehrfaches Umdrehen des Kolbens homogenisieren. Überprüfung des pH-Wertes: Die Lösung muss sauer reagieren (mindestens pH 4-5). Die Analysenlösung 3 wird auch bei der AAS-Analyse verwendet. Sicherheitshinweis!!! Exposition nitroser Gase (brauner Dämpfe) unbedingt vermeiden! Gesundheitsgefahr! Vorsicht beim Verdünnen der Säure! Spritzgefahr! R-und S-Sätze beachten. Die mit +) gekennzeichneten Geräte befinden sich am entsprechenden Arbeitsplatz und nicht in der persönlichen Praktikumsausstattung.


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6.2 Photometrische Kupferbestimmung - Terminversuch

Grundlagen des Verfahrens: Kupferionen reagieren in alkalischer Lösung mit Cuprizon zum blauen Cu(II)-Oxalsäure-bis-(cyclohexanonhydrazido)-Komplex. Die Bestimmung erfolgt photometrisch bei der Absorptionswellenlänge λ = 595 nm. Erforderliche Kenntnisse: Aufbau einen Photometers, Zusammenhänge im Lambert-Beer-Gesetz, Farbkomplexe, lineare Regression, Kalibration von Analysenmethoden Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: Reagenzien: 1 Vollpipette 10 mL Cuprizonlösung (w = 0,5 % in Ethanol/Wasser(1:1)) 8 Messkolben 50 mL Citratpufferlsg. (75 g Zitronensäure in 100 mL Wasser 1 cm Küvette+) + 95 mL Ammoniaklösung (ρ = 25 %), auf 250 mL mit Photometer Philipps +) Wasser auffüllen, pH 9. Hinweis: Die mit +) gekennzeichneten Geräte befinden sich am entsprechenden Arbeitsplatz und nicht in der persönlichen Praktikumsausstattung Durchführung: Herstellung einer Kupfer-Stammlösung: Aus einem ausgegebenen Kupferdraht (Gewicht genau ermitteln) wird nach Auflösen mit Salpetersäure (w = 30 %) und Erhitzen bis die nitrosen Gase entweichen in einem 500 mL Messkolben eine Kupferstammlösung hergestellt (ungefähr 200 mg/L, je nach Einwaage). Durch geeignete Verdünnungsschritte werden 4 Standards im Konzentrations-bereich zwischen 0,5 und 4 mg/L hergestellt. Dazu wird die erforderliche Menge Standardlösung in einen 50 mL Kolben pipettiert. Je 5 mL Citratpuffer und 5 mL Cuprizonlösung werden zugefügt und nach jeder Zugabe erneut gemischt. Nach 30 min Wartezeit wird der Messkolben mit entionisiertem Wasser aufgefüllt und erneut durchgemischt. Auf dieselbe Weise, jedoch ohne Zugabe von Standardlösung, wird eine Probe für die Bestimmung des Blindwertes hergestellt. Die Absorption der Proben wird gegen die Blindprobe am Photometer bei der Wellenlänge λ = 595 nm gemessen. Am vorgewärmten Photometer wird erst die Wellenlänge eingestellt, in die 1 cm Küvette die Blindlösung eingefüllt und ins Gerät eingesetzt. Das Gerät wird auf Absorption=0,000 abgeglichen, dann mit der Taste „Start/Stop“ den aktuellen Wert ablesen. Die Standardproben werden in aufsteigender Konzentration gemessen. Die Blindprobe ist auch Teil der Kalibriergeraden. Aus den gemessenen Absorptionen der jeweiligen Konzentrationen wird mit Hilfe von Excel eine Kalibriergerade mit Funktion und Regressionskoeffizient erstellt.


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Herstellung der Analysenproben: 5 mL der Analysenlösung 3 werden in einen 50 mL Messkolben pipettiert. Reagenzienzugabe wie bei den Standardproben. Das Ganze wird zweimal wiederholt (Dreifachbestimmung). Die vorbereiteten Analysenproben werden ebenso gegen die Blindprobe gemessen. Auf die Einhaltung des Konzentrationsbereiches achten. Aus den Absorptionen werden mit Hilfe der erstellten Kalibriergerade die Konzentrationen der Proben ermittelt. Angabe der Ergebnisse: Kalibrierdaten-Tabelle mit Cu-Konzentration und zugeordneter Absorption; Kalibiergerade, Funktion und Regressionskoeffizienten. Massenkonzentration ß an Cu-Ionen in der Lösung in mg⋅L-1 und Massenanteil w an Cu in der Messingprobe in %. Mögliche Fehlerquellen Hinweise: Die Lösungen im weißen Abfallbehälter entsorgen.

Probe Konzentr ation Standard (mg/L)

Messung1 (Abs)

Messung2 (Abs)

Messung3 (Abs)

Mittelwert (Abs)

Blindwert Standard


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6.3 Kupferbestimmung mit AAS - Terminversuch

Erforderliche Kenntnisse: Atomspektroskopie, Aufbau des Spektrometer, Lambert-Beer-Gesetz, Linienspektrum, Kalibriermethoden Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: Reagenzien: 1 Vollpipette 10 mL Salpetersäure (ρ = 1 %) 3 Messkolben 100 mL Aufgabe: Bestimmung des Kupfergehaltes einer Messingprobe Arbeitsvorschrift: Dreimal werden 10 mL der ANALYSENLÖSUNG 3 in je einen 100 mL Messkolben pipettiert. Der Messkolben wird mit 1% Salpetersäurelösung aufgefüllt Messung am AAS: Nach dem Aufwärmen der Hohlkathodenlampe wird die Wellenlänge ausgewählt und die Flamme gezündet. Zunächst wird das AAS mit bereitstehenden Standards kalibriert. Dann wird die 1%ige Salpetersäure und die vorbereiteten Proben gemessen (dreifach). Auswertung: Aus den Kalibrierdaten [Absorption = f(Konzentration)] wird mittels Excel eine lineare Regression durchgeführt. Verfahrenskenndaten wie der quadratische Korrelationskoeffizient, die Reststreuung oder der Verfahrensvariationskoeffizient werden mit einem Excel-Arbeitsblatt berechnet. (Was bedeutet Reststreuung? Wann ist eine Kalibration erfolgreich? Was bedeutet die Steigung einer Kalibration für die Analyse? - s.a. Formelanhang) Bestimmen Sie die Probenkonzentration anhand der Analysenfunktion.

Probe Konzentration STD (mg/L)

Messung1(Abs) Messung2(Abs) Messung3(Abs) Mittelwert (Abs)

Blank Standard

Angabe der Ergebnisse: Excel-Auswertung mit Kalibrierdaten, Massenkonzentration ß an Cu-Ionen in der Lösung in mg⋅L-1, Massenanteil ω an Cu in der Messingprobe in %, Mittelwert und Standardabweichung. Hinweis: Die Bedienung des AAS erfolgt nur nach vorheriger Einweisung und Erlaubnis durch das Personal!


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6.4 Kupferbestimmung mit Iodometrie

Grundlagen des Verfahrens: Der Kupfergehalt der Probelösung wird durch iodometrische Titration ermittelt. Hierzu wird die Kupferionen enthaltende Lösung mit überschüssigem Iodid versetzt und anschließend die freigewordene Menge Iod mit Thiosulfat bestimmt.

+ −

− − −

+ → +

+ → +

22

2 22 2 3 4 6

2Cu 4I 2CuI I

I 2S O S O 2I

Arbeitsgeräte und Reagenzien: Geräte: Reagenzien: 1 Bürette 50 mL Schwefelsäure (c = 2 mol⋅L-1) 1 Vollpipette 20 mL Stärkelösung (ß = 5g⋅L-1) 1 Vollpipette 2 mL Kaliumiodidlösung (w = 10 %) 1 Messzylinder 100 mL Natriumthiosulfatlösung (c = 0,1 mol⋅L-1) 1 Erlenmeyerkolben 300 mL 1 Bürettenhalter 1 Stativ mit Halterung Arbeitsvorschrift: 50 mL von ANALYSENLÖSUNG 1 werden in einen 300 mL Erlenmeyerkolben gegeben. Nach Zugabe von 30 mL der Schwefelsäure (2 molar) sowie 20 mL 10 %iger Kaliumiodidlösung wird während einer Wartezeit von 10 min einige Male kräftig umgeschwenkt. Das gebildete Iod wird mit Thiosulfatlösung titriert, bis die Lösung noch schwach gelb ist. Nach Zusatz von 2 mL Stärkelösung wird langsam und unter dauerndem Umschwenken zu Ende titriert. Der Endpunkt ist erreicht, wenn der bläuliche Farbton verschwunden ist und die trübe Flüssigkeit nur noch gelblich bis bräunlich erscheint. Es wird eine Dreifachbestimmung durchgeführt. Angabe der Ergebnisse: Massenkonzentration ß an Cu-Ionen in der Lösung in mg⋅L-1, Massenanteil ω Cu in der Messingprobe in %, SD und RSD Hinweise: Entsorgung in weißem Abfallbehälter.

7 Arzneimittelanalyse mit HPLC -Terminversuch Aufgabe: Trennung und Bestimmung von Tablettenwirkstoffen (Acetylsalicylsäure, Coffein, Paracetamol) mit Hilfe der HPLC (Hochdruckflüssigkeitschromatographie). Grundkenntnisse: Formen der Chromatographie, HPLC, Trennmechanismen, Aufbau einer HPLC-Anlage, Diodenarray-Detektor (DAD). Probenvorbereitung: Nach Massenbestimmung die Probe (Tablette) zerkleinern und in einen Maßkolben (50 mL) überführen, dann 10 mL Methanol zugeben und die Probe lösen. Anschließend Maßkolben mit Elutionsmittel auf 50 mL auffüllen. Probe gut durchschütteln und ggf. im Ultraschallbad homogenisieren und entgasen. Von dieser Probe werden für die Probeninjektion etwa 2 mL mit Spritzenfilter direkt in ein HPLC-Probengläschen mikrofiltriert (<0,45 µm) und dann das Probengläschen mit Septumdeckel verschlossen. Die HPLC-Analye der Probe erfolgt nach bestandenem Kolloquium und unter Anleitung des Assistenten. HPLC-Messung: Elutionsmittel: Methanol/Wasser 45/55 v/v + 500 µL 5M H3PO4 Trennsäule: RP18, 250 * 4 mm, 5µm Prontosil Eurobond Fließrate:1,0 mL/min Injektion:

1. Standards mit bekannter Konzentration (stehen aus) a) Acetylsalicylsäure b) Coffein c) Paracetamol einzeln injizieren, Chromatogramme aufnehmen und Peakhöhe sowie Peakfläche bestimmen.

2. Probe 3x injizieren, Stoffe identifizieren und Peakhöhe sowie Peakfläche bestimmen. Messdaten auswerten (s. Formeln im Anhang) und den Wirkstoffgehalt der Tablette mit Messunsicherheit in mg/g angeben.


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8 Gaschromatographie - Terminversuch

Erforderliche Kenntnisse: Prinzip und Aufbau eines Gaschromatographen, Detektoren Aufgabe: Identifizierung und Quantifizierung einer Estermischung mittels Gaschromatographie (GC)

Eine Mischung mit bekannten Volumenanteilen aus Ethylacetat EtOAc und Butylacetat BuOAc in Aceton als Lösungsmittel wird ausgegeben und die molare Konzentration der Analyten mit Hilfe der Dichte ermittelt.

Von dieser Mischung werden weitere drei abgestufte Verdünnungen mit Aceton erstellt und die jeweilige Konzentration berechnet.

Zur Identifizierung der Peaks wird zunächst eine Mischung aus EtOAc in Aceton injiziert. Die Proben werden nach einander jeweils zweimal in den Gaschromatographen GC injiziert. Die erhaltenen Chromatogramme werden anhand der Retentionszeiten und Peakflächen ausgewertet und jeweils eine Kalibriergerade für EtOAc und BuOAc erstellt. Eine ausgegebene Analysenprobe wird ebenfalls zweimal injiziert und die unbekannte Konzentration ermittelt. Geräte: Vernier Mini GC mit 11m unpolarer Säule und Leitfähigkeitsdetektor Computer mit Logger pro Software 1 µL Glasspritze, Mikropipette, Probenvials aus Glas mit Kappen, Krimpzange, Reagenzschüttler, Papiertücher Reagenzien: Stickstoff oder Helium als Trägergas, Mischung von Ethylacetat EtOAc,und Butylacetat BuOAc, in Aceton, reines Aceton Aufgabe :

1. Berechnung der molaren Konzentrationen EtOAc und BuOAc der ausgegebenen Standardmischung: X ml EtOAc : Y ml BuOAc : Z ml Aceton Dichte EtOAc d= 0,897 g/ml ; M = 88,1 g/mol Dichte BuOAc d = 0,88 g/ml ; M = 116,16 g/mol


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2. von Aus der Analysenmischung S1 werden nach Tabelle 1 drei Verdünnungsstufen mit der Mikropipette in den Glasvials hergestellt und mit Bördelkappen verschlossen. Die Proben werden auf dem Schüttler homogenisiert.

Vial Analysenmischung

aus Aceton, EtOAc, BuOAc (mL)

Aceton (mL) Konzentration Butylacetat BuOAc(Mol/L)

Konzentration EtOAc (Mol/L)

S1 1,000 0,000 -

S2 0,700 0,300

S3 0,5000 0.500

S4 0,300 0,700

Tabelle 1

3. Der GC wird auf die Datenaufnahme vorbereitet: Trägergas N2 aufdrehen, GC einschalten, PC mit Logger Pro Software starten, GC mit

Computer verbinden.

4. „Start“ in der Logger Pro Software drücken: das Temperaturprogramm erscheint. Folgende Parameter sind einzustellen: Starttemperatur 35 ˚C Haltezeit 2 min Heizrate 5 ̊ C/min Endtemperatur 55 ̊ C Haltezeit 6 min Gesamtlaufzeit 12 min Druck 5,0 kPa

Werte bestätigen („fertig“); der GC bringt sich in Messbereitschaft: „Do not inject until GC is ready„ erscheint und die LED am GC rot leuchtet. Bis die richtige Starttemperatur eingestellt ist und das System im Gleichgewicht ist, dauert es einige Minuten. In dieser Zeit die Injektion vorbereiten. 5. Achtung: die Spritze ist aus Glas, d.h. zerbrechlich und ein empfindliches System und sollte daher vorsichtig behandelt werden! Den Stempel nie mehr als die Hälfte rausziehen, nicht verknicken und den Stempel nicht mit Gewalt drücken sowie vorsichtig durch das Septum stechen! Probe unmittelbar vor InjeKtion aufziehen, da leicht flüchtig.

a. Spülen der Spritze mit Aceton: mit der Spritze in das Acetonglas und den Stempel 1/3 aufziehen, das Aceton auf das Papiertuch spritzen. Den Vorgang dreimal wiederholen.

b. Die Spritze nun in gleicher Weise mit der Lösung aus Vial 1 spülen, beim 3. Mal 0,3 µL aufziehen, über dem Papiertuch auf 0,2 µL den Stempel schieben, Nadel auf dem Papiertuch abstreifen, fertig zur Injektion.


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6. Wenn das “Warm up“ des GC fertig ist, leuchtet die LED grün, es erscheint auf dem Bildschirm die Meldung „inject and start data collection“. Wichtig : Injektion und GC müssen zeitgleich gestartet werden (Hilfe durch Partner). Die Spritze wird vorsichtig mit beiden Händen in den Injektionsport eingeführt, bis der braune Abstandshalter aufsitzt. Das Septum lässt sich nur schwer durchstechen, den Stempel nicht bewegen. Falls sich die Spritze nicht weit genug einführen lässt, vorsichtig etwas drehen oder neu versuchen. Dann auf Kommando die Injektion durch Niederdrücken des Stempels und gleichzeitigem Starten der Software durch drücken von Erfassen. Die Spritze vorsichtig herausziehen und wie unter Punkt 5a. beschrieben mit Aceton spülen und in die Halterung zurücklegen. Die Aufnahme des Chromatogramms dauert ca. 12 Min. Dann Daten speichern mit „store last run“. Dann erneut starten mit ►Start, Heizprogramm bestätigen und weiter mit Punkt 4. Es werden von jeder Mischung 2 Chromatogramme aufgenommen; unterscheiden diese sich stark voneinander auch ein drittes.

Während die Chromatogramme aufgenommen werden, kann das vorherige schon ausgewertet werden. Dazu Analysieren wählen, dann Spitzenintegration. Die Peaks einzeln nacheinander markieren und durch hinzufügen jeweils die Retentionszeit und die Peakfläche bestimmen. Wenn alle Peaks integriert sind mit ok beenden. Die erhaltenen Werte in die nachstehende Tabelle eintragen. Peak

Retentionszeit (min) Substanz

1

2

3

Tabelle 3 Identifikation der Peaks


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Vial Peaks Konzentration(mol/l)

Peakfläche 1.Lauf

Peakfläche 2.Lauf

S1 EtOAc

BuOAc

S2 EtOAc

BuOAc

S3 EtOAc

BuOAc

S4 EtOAc

BuOAc

Analysenprobe EtOAc

BuOAc

Tabelle 4 Auswertung der Chromatogramme Um die unbekannte Konzentration von EtOAc und BuOAc zu ermitteln, werden jeweils die Peakflächen als Funktion der molaren Konzentration aufgetragen. Die Konzentration der Analyse wird über die Kalibriergerade ermittelt.


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9. Ionensensitive Elektrode: Bestimmung des Kochsalzgehaltes in Chips - Terminversuch

1. Grundlagen des Verfahrens: Zur schnellen Bestimmung von Ionen in einem großen Arbeitsbereich eignet sich eine Ionenselektive Elektrode (ISE). Wenn die Elektrode in Kontakt mit Fluorid-Ionen tritt, bildet sich an der Elektrodenoberfläche ein Potential aus, das von der Aktivität freier Fluorid-Ionen in der Lösung abhängt. In verdünnten Lösungen ist die Aktivität und Konzentration der Ionen nahezu gleich. Es erfolgt die Messung des Elektrodenpotentials E in mV zum konstanten Potential E` einer Bezugselektrode. 2. Kalibrierung: Es werden 50 mL einer 1000 mg/L Chlorid-Lösung aus Natriumchlorid hergestellt. Am Messgerät müssen die aktuelle Raumtemperatur und der Betriebsmodus „mV-Messung“ eingestellt werden. Genau 100 ml entionisiertes Wasser werden dann in ein 250 ml Becherglas gefüllt. Dazu gibt man 5 ml 5M Natriumnitrat-Elektrolyt (21,25 g NaNO3 auf 50 ml). Bei der Messanordnung wird auf konstante Rührgeschwindigkeit sowie auch auf einen gleichen Elektrodenabstand geachtet. Zur Kalibrierung wird mit einer variablen Eppendorfpipette stufenweise die 1000 mg/L Chloridlösung zugegeben und nach der Gleichgewichtseinstellung das zugehörige Potential zur Referenzelektrode (Ag/AgCl) notiert. Zunächst von drei 0,1mL Schritten, dann von drei 0,5 mL Schritten, dann von fünf 1 mL Schritten. Es wird eine Tabelle mit Standardlösung-Volumenzugabe, Gesamtvolumen, resultierenden Chlorid-Konzentrationen (mg/L) und gemessener Zellspannungen in mV erstellt. Aus den Volumenzugaben wird die jeweilige Messkonzentration berechnet. Dabei muss die Volumenzunahme der Messlösung durch die Standardzugabe berücksichtigt werden.


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Mit Excel wird ein Diagramm mit dem jeweils gemessenen Potential als Funktion der Chloridkonzentration erstellt. Eine logarithmische Darstellung erleichtert die Auswertung. 3. Probenvorbereitung der Chips: Das Gewicht von 1- 2 Chips wird genau ermittelt. Dann werden die Chips im Mörser zerkleinert und mit genau 20 mL Wasser angeschlämmt. Diese Mischung wird in ein Zentrifugenröhrchen überführt (~15 mL) und verschlossen. Eine 2. Probe wird genauso hergestellt. Dann werden die beiden Zentrifugenröhrchen gegenüber in der Zentrifuge platziert und diese nach Anweisung gestartet (5 min 4000 RPM).

Die sich abgesetzte Lösung wird durch einen Papierfilter gegeben und von dem Filtrat Aliquote von 0,5 mL, 1 mL oder 2 mL für die Chloridbestimmung verwendet. Die Probenmenge soll dabei so gewählt werden, dass die resultierende Chloridkonzentration in den Kalibrierbereich der Elektrode fällt. Messung der Proben: 100 mL Wasser und 5 mL Leitelektrolyt werden vorgelegt, dann die Proben Aliquote zugefügt und die Potentiale abgelesen. Die Potentiale werden gemessen und kontrolliert ob der Messbereich geeignet ist. Mit Hilfe der Analysenfunktion wird die Probenkonzentration berechnet. Die Analysenergebnisse werden in mgL-1 Chlorid der Analysenlösung, sowie der Massenanteil der Probe (mg/g bzw. mg/kg und %) sowie der NaCl- Gehalt angeben.


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10 Formeln zur Auswertung von Mess- und Kalibrierdaten MS-Excel erleichtert die Auswertung von Analysendaten. Die wichtigsten Formeln zur Auswertung einer Kalibration und von Wiederholungsmessungen werden hier beschrieben. Die hier gezeigten Formeln sind in einem Excel-Worksheet vorprogrammiert, so dass zur Auswertung der Kalibrierdaten (AAS, Fotometrie) nur die Messdaten eingetragen werden müssen. Qualitätsrelevante Größen werden automatisch berechnet. Die Excel-Vorlagedatei ist bei den Assistenten erhältlich. Messwert(un)präzision und Messwertunsicherheit

Mittelwert xi =Einzelergebnisse, n = Anzahl der Ergebnisse

Standardabweichung

Variationskoeffizient (VK%) VK% = s * 100% / x

Vetrauensbereich einer Messung:

Wahrer Wert µ ± t * s / √ n

t-Verteilung nach Student für Messungen mit empirischer Standardabweichung und gegebenes Vertrauensniveau

Messwerte 68.26% 90% 95% 99,73%

3 1.32 2.92 4.30 19.21

5 1.15 2.13 2.78 6.62

10 1.06 1.83 2.26 4.09

16 1.04 1.75 2.12 3.49

20 1.03 1.73 2.09 3.45

50 1.01 1.68 2.01 3.16

100 1.00 1.66 1.98 3.08

∞ 1.00 1.65 1.96 3.00

xt s

nx

t s

n−

⋅< µ < +

⋅


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Regressionsanalyse (für Photometrie und AAS)


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11 Literatur Allgemein: G. Jander, K.-F. Jahr, G. Schulze, Maßanalyse, Walter de Gruyter Verlag, Berlin, 2003 T. Gübitz, G. Haubold, C. Stoll, Analytisches Praktikum – Quantitative Analyse, VCH Verlagsges., Weinheim, 1993 U. R. Kunze, G. Schwedt, Grundlage der qualitativen und quantitativen Analyse, Thieme Verlag, Stuttgart, 1996 D. C. Harris, Lehrbuch der quantitativen Analyse, Vieweg Verlag, Braunschweig, 1998 F. W. Küster, A. Thiel, A. Ruland, Rechentafeln für die chemische Analytik, Walter de Gruyter Verlag, Berlin, 1993 Grundlagen Instrumentelle Analytik: G. Schwedt, Analytische Chemie, Thieme Verlag, Stuttgart, 1995 Qualtitätssicherung: W. Funk, V. Damman, G. Donnevert, Qualitätssicherung in der Analytischen Chemie, VCH Verlagsges., Weinheim, 1992

VIEL ERFOLG IM PRAKTIKUM!

2013 Analytische Chemie, Universität Siegen

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Praktikum im Bachelor-Studiengang Chemie Quantitative · PDF filePraktikum Analytische Chemie - 3 - 1 Sicherheitsvorschriften Ordnung und Sicherheit Die Praktikumssäle sind Gefahrenzonen