1 AW
Staatsexamen
Analytik
Relative Unsicherheit: auf einen Messwert bezogene, absolute Unsicherheit
Löslichkeitsbeeinflussung:
Zugabe von Fremdelektrolyten: senkt Aktivitätskoeffizienten der Ionen
Erst späteres Überschreiten des
Löslichkeitsprodukts
Zugabe gleichioniger Zusätze: Löslichkeit richtet sich immer nach dem Ion mit der
geringeren Konzentration
Temperatur
pH-Wert: relevant bei Salzen mit Anionen einer schwachen
Säure/ Kationen einer schwachen Base
Teilchengröße
Kolloide
Auswendig:
Löslichkeitsprodukt: [ ] [ ]
[ ] ;
Richtigkeit: Übereinstimmung des Mittelwerts mit dem wahren Wert
Empfindlichkeit: Steigung der Kalibrierfunktion
Präzision: Reproduzierbarkeit der Analysenergebnisse bei wiederholter
Durchführung des Verfahrens
2 AW
Standardabweichung: Maß für die Streuung der Messwerte
Qualitative Analytik – Anorganik
Magnesium-Ionen
Fällung als schwerlösliches Hydroxid im stark alkalischen Milieu
Bildung eines farbigen Niederschlags bei Zugabe von 8-Hydroxychinolin (grün-gelber
Chelatkomplex)
Bildung eines kristallinen Niederschlags nach Zugabe von Diammoniumhydrogenphosphat
Magnesiumammoniumphosphat: charakteristische Kristallnadeln („Sargdeckel“)
Mit Titangelb Ausbildung eines hellroten Farblacks
Mit Magneson Ausbildung eines kornblumenblauen Farblacks
Mit Chinalizarin Ausbildung eines blauen Farblacks
Kupfer-Ionen
Wird eine wässrige Lösung mit einigen Tropfen verdünnter Ammoniaklösung versetzt,
entsteht ein blauer Niederschlag, der sich nach Zugabe von weiterer Ammoniaklösung mit
blauer Farbe löst
Wasserfreies Kupfer(II)-sulfat ist hygroskopisch
Grüne Flammenfärbung
Reduktion mit Eisen oder Zink (= unedlere Metalle)
Bildung von weißem CuI↓ mit Kaliumiodid
Mit Cyanid: Cu(CN)2 (gelb)
Mit Ammoniak: Tetraamminkomplex (blau)
Mit Tartrat: Fehlingsche Lösung
Sulfat-Ionen
Wird eine salzsaure wässrige Lösung mit Bariumchlorid-Lösung versetzt, entsteht ein weißer
Niederschlag
Kaliumaluminiumsulfat
o In Wasser leicht löslich
o Eine wässrige Lösung der Substanz reagiert sauer
o Der Gehalt kann durch komplexometrische Titration mit Natriumedetat-Maßlösung
bestimmt werden
o Mit Alizarin-S-Lösung bildet sich bei geeignetem pH ein Farblack
o Aus einer wässrigen Lösung fällt bei Zugabe von Bariumchlorid-Lösung ein weißer
Niederschlag aus
Thiosulfat
o Reagiert mit Cl2 und Br2 jeweils zu Sulfat
o Reagiert mit I2 zu Tetrathionat
Schwer löslich sind basische Sulfate des Bi(III), Cr(III), Hg(II), BaSO4, SrSO4, CaSO4, PbSO4
3 AW
Stechender Geruch durch starke Säuren (→ S0 + SO2)
Mit Alkalicyaniden Thiocyanatbildung
Phosphat-Ionen
Unterscheidung von Natriumdihydrogenphosphat und Dinatriumhydrogenphosphat mittels
Fällung mit Magnesiumchlorid aus ammoniakalischer Lösung
Bildung eines gelben Niederschlags im neutralen Milieu nach Zugabe von Silbernitrat-Lösung,
löslich nach Zusatz von Ammoniak-Lösung
o Ag3PO4 löslich in Essigsäure, HNO3, NH3 oder mit BaCl2
Auftreten einer gelben Färbung mit Molybdat-Vanadat-Reagenz
Lassen sich nachweisen durch Reaktion mit Ag+-Ionen in wässriger Lösung bei pH = 7
Kondensationsreaktion: aus primären Phosphaten entstehen Polyphosphate
Aus sekundären entstehen Diphosphate
Im sauren Bildung eines Niederschlags mit Fe3+ (weiß-rosa) oder ZrOCl2 (weiß)
Nitrat-Ionen
Bildung von NH3 bei der Reaktion mit Aluminium und NaOH-Lösung
Nitrierung von Nitrobenzol und Reaktion des Produkts mit Aceton/NaOH
Fluorid-Ionen
Der aus Alizarin-S-Lösung und Zirkoniumoxidchlorid-Lösung gebildete Farblack wird durch
Zugabe des Anions zerstört
Komplexbildung z.B. mit Fe3+, Al3+, Ti4+
Fällung von Erdalkalifluoriden
Ätzprobe (Freisetzung von HF, das Glas zersetzt)
Kriechprobe
Nachweis durch Entfärbung einer Lösung von Fe(SCN)3
Farbreaktion mit einem Komplex aus Alizarin S und Zr(IV)
Aluminium-Ionen
Mit Alkalihydroxiden Ausbildung eines weißen Niederschlags von Al(OH)3
Mit Cobaltnitrat blaues Spinell (Thenards Blau)
Mit Chinalizarin rotvioletter Farblack
Mit Alizarin orange bis roter Komplex
Calcium-Ionen
Ziegelrote Flamme
Spektroskopisch: rote und grüne Linie
Bromid-Ionen
Zugabe von Phenolrot und Chloramin-T-Lösung zur salzsauren Probelösung, sowie
anschließende Zugabe von Natriumacetat-Lösung führt zu einem Farbumschlag nach
blauviolett
4 AW
Lassen sich durch Blei(IV)-oxid zu Brom oxidieren
Bilden ein schwerlösliches Silbersalz
Bilden ein schwerlösliches Blei(II)-salz
Werden dem Reaktionsgemisch für den Nachweis von Weinsäure mit
Resorcin/Schwefelsäure zugesetzt
Schwerlöslich: AgBr, Hg2Br2, PbBr2, TlBr
Eosinprobe: Fluorescein wird zu Eosin (rot)
Lithium-Ionen
Färben eine nichtleuchtende Flamme rot
Wird eine Lösung von Lithiumchlorid in Pentan-1-ol mit Dinatriumhydrogenphosphat-Lösung
und einigen Tropfen Natronlauge versetzt, erwärmt und kräftig geschüttelt, so trübt sich die
untere (wässrige) Phase
Spektroskopisch: rote und gelb-orange Linien
Kaminrote Flammenfärbung durch Cobaltglas
Mit Hexahydroxoantimonat(V) kristallinier Niederschlag: Li[Sb(OH)6]
Fällung von Li2CO3, Li3PO4 (mit HPO42-/NaOH)
Mangan-Ionen
Mit überschüssiger Ammoniak-Lösung entsteht [Mn(NH3)6]2+
In der Schmelze mit NaNO3/K3CO3 bildet sich MnO42-
Beim Kochen mit PbO2 in schwefelsaurer Lösung bildet sich MnO4-
Mit ammoniakalischer Hydrogensulfid-Lösung (HS-/NH3) fällt MnS aus
Mit OH- weißer Niederschlag von Mn(OH)2
Mit (NH4)2HPO4 weißer kristalliner Niederschlag
Oxidation zu MnO4- mit (NH4)2S2O8
NaIO4
BiO3-
PbO2
Br2
Arsen-Ionen
Bei einer Grenzprüfung auf Arsen wird die zu prüfende Substanz in ein Reagenzglas gegeben,
das Salzsäure und Kaliumiodid enthält. Nach Zugabe von Natriumhypophosphit wird erhitzt
o Es werden sowohl As(III) als auch As(V) erfasst
o As(III) wird zu elementaren Arsen reduziert
o Phosphinsäure wird zu Phosphonsäure oxidiert
As(III und V): Reduktion zu As0
o Nach Thiele mit H3PO2 (braun)
o Nach Bettendorf mit SnCl2
Marsh: Zn + HCl → Reduktion zu AsH3
Gutzeit-Probe mit Zn/ H2SO4
Mit I2 (salzsauer), HNO3, H2O2 Oxidation zu Arsenat (vom Arsenit aus)
5 AW
Zink-Ionen
Wird die Analysenlösung mit 0,2ml konzentrierter NaOH-Lösung versetzt, entsteht ein weißer
Niederschlag, der sich nach Zusatz von weiteren 2ml konzentrierter NaOH wieder löst. Die
Lösung bleibt nach Zusatz von 10ml Ammoniumchlorid-Lösung klar. Nach Zusatz von
Natriumsufid-Lösung entsteht ein flockiger weißer Niederschlag.
o Zinkhydroxid löst sich im stark alkalischen unter Bildung eines Hydroxo-Komplexes
o Die Zugabe von Ammoniumchlorid-Lösung führt zu einer Absenkung des pH-Wertes
Mit Cobaltnitrat Bildung eines Spinells (Rinnmanns Grün, ZnCo2O4)
Nitrat-Ionen
Nitrat kann durch Reaktion mit Nitrobenzol/ Schwefelsäure und anschließende Umsetzung
mit Aceton im alkalischen Milieu nachgewiesen werden
o 1,3-Dinitrobenzol tritt als Zwischenprodukt auf
o Nitrit stört den Nachweis nicht
Thermolyse von Schwermetallnitraten braunes NO2
Reduktion zu Ammoniak mit Zn, Al (alkalisch)
Nitrit-Ionen
Oxidation zu Nitrat mit I2, MnO4-
Braune Dämpfe beim Erhitzen mit H2SO4
Iodid-Ionen
Unlöslich: AgI, Hg2I2, PbI2, TlI
Oxidation zu I2 mit Cr2O72-
Cyanid-Ionen
Umwandlung in Thiocyanat mit S0
Thiocyanat-Ionen
Schwerlöslich: Salze mit Ag(I), Hg(I und II), CuSO4, Au(I), Tl(I), Pb(II)
Bildung gefärbter Salze oder Komplexe mit Co2+ und Fe3+
Chlorat-Ionen
Alle ClO3--Salze sind löslich
Oxidation von I-, SO32-, NO2
-, Fe2+, Sn2+, Hnasc., unedle Metalle
Komproportionierung mit HCl zu Cl2
Bromat-Ionen
Komproportionierung mit Br- zu Br2
Reduktion zu Br- mit I- oder NO2-
Violette Färbung mit Fuchsin-H2SO4
6 AW
Iodat-Ionen
Reduktion zu I2 mit I-, NO2-, H3PO2
Reduktion zu I- mit Zn, SO32-
Carbonat-Ionen
Viele Carbonate sind in Wasser schwer löslich
CaCO3 in CO2-haltigem Wasser als Ca(HCO3)2 löslich
Hydrogencarbonat ist für temporäre Wasserhärte verantwortlich
Chlorid-Ionen
Reagieren mit Kaliumdichromat in schwefelsauren Milieu intermediär zu Chromylchlorid, das
ein mit Diphenylcarbazid-Lösung getränktes Filterpapier über der Reaktionslösung violett
färbt
o Chromylchlorid oxidiert Diphenylcarbazid zu Dipenylcarbazon unter Bildung von
Cr(III)
o Violettfärbung durch Komplexierung von Cr(III) mit Diphenylcarbazon
Schwerlöslich: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
Ammonium-Ionen
Die Prüflösung wird mit Magnesiumoxid versetzt. Ein Luftstrom, der durch dieses Gemisch
und anschließend unter die Oberfläche einer Mischung aus Salzsäure und Methylrot-Lösung
geleitet wird, bewirkt dort einen Farbumschlag nach Gelb. Nach Zusatz von
Natriumhexanitrocobaltat(III)-Lösung entsteht ein gelber Niederschlag.
o Durch Zugabe von Magnesiumoxid wird die Prüflösung alkalisiert
o Methylrot reagiert als Säure-Base-Indikator
o Kalium-Ionen stören unter diesen Bedingungen nicht
Thermolyse
Freisetzung von NH3 durch nichtflüchtige Basen
Fällung von (NH4)2Na[Co(NO2)6] (gelb)
Gelbbraune Lösung mit Nesslers Reagenz
Bildung von Urotropin ( (CH2)6N4 ) mit Formaldehyd
Barium-Ionen
Grüne Flammenfärbung
Fällung mit Natriumsulfat-Lösung
Fällung mit Schwefelsäure-Lösung (pH=1)
Fällung mit Kaliumchromat-Lösung
o BaCrO4 löslich in HCl ↔ SrCrO4 löslich in schwachen Säuren
Spektroskopisch: grüne Linien
Bariumsulfat wird vor der Identitätsprüfung auf Barium-Ionen mittels konzentrierter
Natriumcarbonat-Lösung in das Carbonat umgewandelt
7 AW
Grenzprüfung auf Sulfatasche
Die Prüfung dient zur Begrenzung anorganischer Verunreinigungen in organischen
Arzneistoffen
Schwefelsäuredämpfe sind korrosiv
Die Bildung von Pyrosulfaten im Veraschungsprozess kann bei der ersten Wägung des
Rückstands zur Überschreitung des vorgesehenen Grenzwerts führen
Qualitative Analytik – Organik (allgemein)
Funktionelle Gruppen
Alkalisch hydrolysierbar
o Amide
o Ester
o Lactame
o Nitrile (auch sauer möglich)
o Alkylhalogenide
Sauer hydrolysierbar
o Acetale
o Ketale
o Azomethine
o Enamine
o Oxime
o Hydrazone
o Ether
Alkene/ Alkine
Baeyer-Probe
o KMnO4 oder OsO4, alkalisch
o Alken + MnO4- → cis-Glycol →(Hitze)→ C-C-Spaltung zu Säuren
o Entfärbung ist störanfällig
Bromaddition
o Entfärbung
Epoxidation (Alkene)
o Mit Peroxosäuren
o Bildung eines Oxocyclopropans (aus dem Alken) und einer Carbonsäure (aus der
Peroxosäure)
Ozonolyse (Alkene)
o Lagebestimmung der C=C-Doppelbindung möglich
o Alken + O3 → Primärozonid → Sekundärozonid →(Zn/H+)→ 2 Ketone
Wasseranlagerung (Alkine)
o Alken → Alkohol
o Alkin → Aldehyd/Keton
8 AW
Alkohole
Phenole
o Reagieren sauer (mit Basen zu Phenolaten)
o FeCl3-Reaktion
FeCl3 + Chelatbildner → Färbung
Je mehr chelatbildende Gruppen (z.B. –OH, –CHO, –COOH, –SO3H) in ortho-
Stellung, desto anhaltender die Färbung
o Azokupplung = Diazotierungs-Kupplungsreaktion
Phenol + Diazonium-Ion → Azofarbstoff
o Chromotropsäure-Reaktion
Phenol + CH2O + H2SO4 (wasserziehende Säure) → farbiges Produkt
o Urethanbildung
Umsetzung mit Isocyanaten
Aldehyde/ Ketone
Aldehyde wirken reduzierend, Ketone nicht
Tollens (ammoniakalische Ag-Salz-Lösung)
Fehling (alkalische tartrathaltige Cu(II)-Salz-Lösung)
keine aromatischen Aldehyde
IR-spektrometrisch: C=O-Bande bei etwa 1700cm-1
Derivatisierung mit R–NH2:
R2C=O + H2N–R H2O + R2C=N–R
Reagenz Produkt bei Aldehyden und Ketonen
Hydroxylamin Oxim [mit β-Lactamen, Carbonsäureestern Hydroxamsäure]
Semicarbazid Semicarbazon
Phenylhydrazin Phenylhydrazon
Primäre Amine Azomethine (Imine)
Sekundäre Amine Enamine/ Aminale
Iodoformprobe
o CHI3, gelb
o Z.B. für Aceton, Methylethylketon, Milchsäure, Butanon, Formaldehyd
o Mit Cl2 oder Br2 im alkalischen Haloform-Derivat und Carboxylat
o Auch zur Darstellung von Carbonsäuren geeignet
Formaldehyd
o Nachweis mit NH3 (alkalisch) Urotropin (Methenamin)
o Iodoform-Reaktion Formiat
o Phenylhydrazin + K3[Fe(CN)6]
o Dimedon Niederschlag Gravimetrie Schmelzpunktbestimmung
o Fehling Cu2O (gelb)
o Tollens Ag0 + Formiat
Aceton
o Legalsche Probe:
Reaktion mit [Fe(CN)5NO]3- + NaOH zu rotem Farbstoff
o Zimmermann-Reaktion:
9 AW
Umsetzung zum violetten Zimmermann-Komplex
Amine
Basizität (Indikator, Salzbildung mit Säuren)
Acylierung ( kristalline Carbonsäureamide)
o Keine Unterscheidung zwischen primären und sekundären Aminen möglich
Alkylierung mit CH3I
o Tertiäre Amine bilden quartäre NH4-Salze
R3N + CH3I R3N+–CH3 + I-
Arylierung (SNAr-Reaktionen)
Isonitril-Probe (CHCl3 + primäres Amin Isonitril)
Folins-Reagenz (primäre Amine farbige Chinonimine)
Sulfonierung
o Tertiäre Amine reagieren nicht (kein acides H)
Primäre aromatische Amine
o Mit 2-Naphthol (NaNO2/ HCl)
o 1. Aryldiazoniumsalz
o 2. Azoverbindung
o Mit Ehrlich-Reagenz (p-Dimethylylaminobenzaldehyd-Lösung)
o Gefärbte Imine (Schiffsche Basen, Azomethine)
Carbonsäuren
Löslich in Laugen
Nachweis als Hydroxamsäure
o Für Carbonsäuren, Säurechloride, Anhydride, β-Lactame, Aldehyde, Ketone,
Ethylester
o Aliphatische Carbonsäure + Hydroxylamin Hydroxamsäure (FeCl3) farbiger
Chelatkomplex
o Aromatische Carbonsäuren zuvor in Säurechloride überführen
Aminosäuren
Nachweis mit Ninhydrin
o Erfordert freie NH2-Gruppe
o Ninhydrin Azomethin Decarboxylierung tautomeres Azomethin
Hydrolyse 2-Amino-1,3-indantrion Kondensation mit Ninhydrin
Ruhemanns Purpur (blauviolett)
Mit Salpetriger Säure (Sörens-Titration)
o Aminosäure mit freier NH2-Gruppe + NO2- Diazonium-Ion N2-Abspaltung
α-Hydroxycarbonsäure z.B. Iodoform-Probe
Sanger-Reagenz (2,4-Dinitrofluorbenzol)
C-H-acide Carbonylfunktion
Nach Zusatz von Ammoniumsulfat, gefolgt von Dinatriumpentacyanonitrosylferrat(II)-Lösung
und konzentrierter Ammoniak-Lösung, erscheint eine dunkelgrüne Färbung
Reaktion mit [Fe(CN)5NO]3- + NaOH zu rotem Farbstoff
10 AW
Qualitative Analytik – Organik (Altexamen)
Carbonsäureester
Reagieren mit Hydroxylamin zu Hydroxamsäuren, die mit Eisen(III)-Ionen eine farbige
Komplexverbindung bilden
o Carbonsäureanhydride stören diese Nachweisreaktion
Vicinale Aminfunktion
Umsetzung von Kupfer(II)-sulfat und ethanolischer Schwefelsäure nach Lösen der Substanz in
Dichlormethan
o Intensive Blaufärbung der Dichlormethanphase
Alkaloide
Tertiäres Amin/ sekundäres Amin
o Die Substanz wird nach Lösen in Wasser bis zur sauren Reaktion mit verdünnter
Salzsäure versetzt, nach zusatz von Kaliumtetraiodobismutat(III) (Dragendorffs
Reagenz) entsteht ein orangeroter Niederschlag
Chininsulfat
Die Gegenwart sauerstoffhaltiger anorganischer Säuren ist eine Voraussetzung für die
Fluoreszenz von Chinin im ultraviolettem Licht
Formaldehyd
Bildung eines gelb gefärbten Reaktionsproduktes nach Versetzen der Prüflösung mit einer
Lösung von Acetylaceton (Pentan-2,4-dion), die Ammoniumacetat enthält und 40-minütigem
erwärmen bei 40°C
o Bei der Reaktion entsteht ein 1,4-Dihydropyridin-Derivat (gelb)
o = Hantzsch-Reaktion
Mit Schiffs-Reagenz (Fuchsin-schweflige Säure) entsteht ein rot-violetter Triarylmethan-
Farbstoff
Nicotinsäure
Die Substanz löst sich in verdünnter Alkalicarbonat-Lösung
Zur Gehaltsbestimmung kann Nicotinsäure mit NaOH-Maßlösung gegen Phenolphthalein
titriert werden
Nicotinsäure ist amphoter
Citronensäure
Eine wässrige Lösung der Substanz reagiert stärker sauer, als eine gleich konzentrierte
Essigsäure-Lösung
Nach Versetzen einer neutralisierten Lösung der Substanz mit Calciumchlorid-Lösung und
Erhitzen zum Sieden, entsteht ein weißer Niederschlag
11 AW
Beim Erwärmen einer Citronensäure-Lösung mit Kaliumpermanganat-Lösung entsteht
Aceton
Citrate können mit zweiwertigen Metall-Ionen Chelatkomplexe bilden
(S)-Milchsäure
Eine wässrige Lösung der Substanz wird mit Bromwasser und verdünnter Schwefelsäure
versetzt und bis zur Entfärbung erwärmt
o Es wird Acetaldehyd gebildet
o Es laufen eine Oxidation und eine Decarboxylierung ab
Salicylat
Wird 1ml der vorgeschriebenen Lösung mit 0,5ml Eisen(III)-chlorid-Lösung versetzt, entsteht
eine Violettfärbung, die nach Zusatz von 0,1ml Essigsäure bestehen bleibt
o Die Farbbildung nach Zusatz von Eisen(III)-chlorid ist eine generelle Nachweisreaktion
auf wasserlösliche Phenole
o Es bilden sich Komplexe der stöchiometrischen Zusammensetzung 1:3 von Fe(III) zu
Salicylat
o Der Ligand Salicylat chelatisiert das Metallkation
o Verschiedene Phenolate ergeben mit Eisen(III)-chlorid unterschiedliche Färbungen
o Die Farbbeständigkeit im essigsauren Milieu ist auf die Stabilisierung des
Reaktionsprodukts durch die ortho-ständige Carboxylgruppe zurückzuführen
Nicotinamid (Pyridin-3-carboxamid)
Nicotinamid ist eine schwache Base
Nicotinamid lässt sich zur Charakterisierung in ein Pikrat überführen
Beim Erhitzen mit Natronlauge entsteht Ammoniak
Bei der wasserfreien Titration mit Perchlorsäure-Maßlösung in Eisessig wird pro Mol ein
Äquivalent der Maßlösung verbraucht
Ascorbinsäure
Der Gehalt kann durch Titration mit Kaliumiodat-Maßlösung unter Zusatz von Stärke-Lösung
bestimmt werden
Der Gehalt kann durch Titration mit Kaliumbromat-Maßlösung und potentiometrischer
Endpunktsanzeige bestimmt werden
Der Gehalt kann durch Titration mit Cer(IV)-Maßlösung und Ferroin als Indikator bestimmt
werden
Primäre aromatische Amine
Nachweisreagenzien:
o Natriumnitrit-Lösung
o 2-Naphthol-Lösung
12 AW
Quantitative Analytik
Aktivitätskoeffizient γ
Abhängig von der Ionenstärke ( Ladung und Konzentration der Ionen)
Aktivität a = c · γ
Kupfersalze
Der Gehalt kann nach Zugabe von Kaliumiodid durch Titration mit Natriumthiosulfat-
Maßlösung unter Zusatz von Stärke-Lösung bestimmt werden
o 2 Cu2+ + 5 I- 2 CuI + I3-
o I3- + 2 S2O3
2- S4O62- + 3 I-
Titrationsverfahren zur volumetrischen Bestimmung einer Arzneistoffmenge
Substitutionstitration
Simultantitration
Rücktitration
Inverse Titration
Indirekte Titration
Indikation
Alkalimetrische Titration einer starken Säure
o Methylrot
Umschlagsbereich: pH 4,4 - 6,2
o Phenolphthalein
Zugabe von Natronlauge:
Der Lactonring wird geöffnet
Es bildet sich ein chinoides System
Es bildet sich ein System konjugierter Doppelbindungen
Es bildet sich ein mesomeriestabilisiertes Dianion
Umschlagsbereich: pH 8,2 - 10,0 nach rot/ pink
o Phenolrot
Umschlagsbereich: pH 6,8 - 8,4
o Messung der Leitfähigkeit zwischen 2 platinierten Pt-Blechelektroden
Bzgl. des Umschlagverhaltens „zweifarbige“ Indikatoren
o Thymolblau
o Phenolrot
Gelb – rotviolett
Triarylmethanfarbstoffe
o Bromphenolblau
Umschlagsbereich: pH 2,8 - 4,4
Gelb – blau/ violett
o Phenolphthalein
o Thymolphthalein
13 AW
Umschlagsbereich: pH 9,4 - 10,6
Azofarbstoffe
o Dimethylgelb
o Methylorange
Umschlagsbereich: pH 3,1 - 4,4
o Methylrot
Umschlagsbereich: pH 4,4 - 6,2
Komplexometrische Titration
o Calconcarbonsäure, Calcon
o Xylenolorange
o Phthaleinpurpur
o Eriochromschwarz T
o Murexid
o Dithizon
Nitritometrische Titration
o Ferrocyphen als Farbindikator
o Tropaeolin 00 als Farbindikator
o Bivoltametrie mit 2 Pt-Elektroden
o Biamperometrie mit Doppel-Platin-Stift-Elektroden
o Biamperometrie mit zwei Pt-Blech-Elektroden
o Bivoltametrie mit Doppel-Pt-Elektrode und einem Konstantstrom von 1µA
Cerimetrie
Ce4+ + e- Ce3+
o Stabil, Clorid stört nicht, keine Zwischenstufen, z = 1
o Übergang von gelb nach farblos Indikation nötig (Indikator oder
potentiometrisch)
Endpunktindikation der Titration von Eisen(II)-Salzen mit Cer(IV)-Maßlösung
o Mit dem Indikator Ferroin
o Biamperometrisch
o Bivoltametrisch
o Amperometrisch
Urtiter
An Luft beständig
Eindeutige stöchiometrische Zusammensetzung
Eindeutige Reaktion
As4O6
NaCO3
o HCl
o HNO3
o H2SO4
KHCO3
o HCl
14 AW
o H2SO4
K2Cr2O7
NaCl
o Urtiter zur Einstellung von Maßlösungen bei argentometrischen Titrationen
o Vorbehandlung des Reagenz Natriumchlorid R und als Urtiter Natriumchlorid RV
eingesetzt werden zu können:
Es wird die gesättigte Lösung mit den zweifachen Volumen Salzsäure
versetzt; die ausfallenden Kristalle werden mit Salzsäure gewaschen und
nach Entfernen der Salzsäure durch Erhitzen auf dem Wasserbad bis zur
Massenkonstanz bei 300°C getrocknet
Zn (metallisch)
Kaliumbromat
Benzoesäure
o NaOCH3
o NaOH
o TBAH
Kaliumhydrogenphthalat
o HClO4
o NaOH
o KOH
Iodometrie
Iod-Maßlösung
o Sie wird aus elementarem Iod und Kaliumiodid hergestellt
o Sie wird unter Verwendung von Thiosulfat-Maßlösung eingestellt
o Einstellung der Iod-Maßlösung erfolgt im Sauren (Zugabe von Essigsäure)
o Das Potential des Redoxpaars I2/I3- ist im sauren Milieu nahezu unabhängig vom pH
o Angesichts der schlechten Wasserlöslichkeit von elementarem Iod ermöglicht die
Zugabe von KI überhaupt erst die Herstellung der Maßlösung
o Beim Auflösen von Iod und Kaliumiodid bilden sich überwiegend Triiodid-Ionen (I3-)
o Die Umsetzung mit Thiosulfat-Ionen führt unter den gegebenen Bedingungen zur
Bildung von Tetrathionat-Ionen
o Iod-Maßlösung kann auch unter Einsatz von Arsen(III)-oxid RV als Urtiter im schwach
sauren Milieu eingestellt werden
Indikator: Stärke
I2 zerfällt in wässriger Lösung zu I- und IO3-
I2-Zugabe im Überschuss, dann Rücktitration mit Thiosulfat im neutralen bis schwach
alkalischen
Säure-Base-Titration
Der Äquivalenzpunkt einer schwachen Säure mit einer starken Base liegt immer im
alkalischen pH-Bereich
Zur Einstellung einer Natriumhydroxid-Maßlösung kann Benzoesäure als Urtiter verwendet
werden
15 AW
Ampholyte sind Verbindungen, die sowohl Protonen abgeben, als auch aufnehmen können
Amphiprotische LöMi sind zur Autoprotolyse befähigt
Für die quantitative Bestimmung eines sauren Arzneistoffs in wässriger Lösung durch
Titration mit NaOH kann richtigerweise folgende Abschätzung vorgenommen werden
o Hat der Arzneistoff einen pKS < 1, so liegt der Äquivalenzpunkt im Neutralen
Einstellung einer wässrigen NaOH-Maßlösung
o Salzsäure/ Phenolphthalein
o Salzsäure/ Methylorange
o Benzoesäure/ potentiometrische Endpunktanzeige
Vanillin und Pikrinsäure sind in wässriger Lösung titrierbar
Titration direkt gegen einen Farbindikator, wenn gilt: pKS/pKB < pK, d.h. < 6
Potentiometrische Indikation bis zu pKS/ pKB < 8
Nicht in wässriger Lösung titrierbar:
o Borsäure
o Phenol
o Viele ASt (z.B. weil in Wasser schlecht löslich)
Formoltitration
Anwendung:
o Aminosäuren
o Ammoniumchlorid
o Ammoniumsalze
o Primäre und sekundäre Amine
Zugabe von Formaldehyd Formol entsteht
o Herabsetzen der Basizität der Aminogruppe
o Carboxylgruppe kann direkt titriert werden
Verseifungstitration
Verseifungszahl
o Milligramm KOH, die zur Neutralisation der freien Säuren zur Verseifung der Ester in
1g Substanz verbraucht werden
o Fette, in denen überwiegend kurzkettige Carbonsäuren verestert vorliegen, weisen
hohe Verseifungszahlen vor
o Die Bestimmung der Verseifungszahl dient der Charakterisierung von Fetten und
Wachsen
o Die Verseifung wird mit ethanolischer KOH-Lösung durchgeführt
o Zur Rücktitration mit HCl-Maßlösung ist Phenolphthalein als Indikator geeignet
Esterzahl
o Milligramm KOH, die zur Verseifung der Ester in 1g Substanz verbraucht werden
o EZ = VZ - SZ
Verhältniszahl
o VHZ = EZ : SZ
16 AW
Redoxtitration
[ ]
[ ]
Spannungsreihe
o Negative Potentiale unedle Metalle, gute Reduktionsmittel (Anode)
o Positive Potentiale edle Metalle, gute Oxidationsmittel (Kathode)
o Zn/Zn2+ < Fe/Fe2+ < H2/H3O+ < Sn2+/Sn4+ < Cu+/Cu2+ < Cu/Cu2+ < I-/I2 < Hg2
2+/Hg2+ <
Fe2+/Fe3+
o Äquivalenzpotential
z1Red2 + z2Ox1 z2Red1 + z1Ox2
Protische LöMi: Moleküle, die über funktionelle Gruppen verfügen, aus denen
Wasserstoffatome als Protonen abgespalten werden können
(Dissoziation) Bsp: H2O, AcOH
aprotische LöMi
Komplexometrie
Na2EDTA ist geeignet zur Maskierung von Schwermetallspuren
Bismut-Kationen bilden selbst im stark sauren stabile EDTA-Komplexe
Edetinsäure ist in Wasser wenig löslich
Edetinsäure löst sich in verdünnten Alkalihydroxid-Lösungen
Quecksilber(II)-Ionen lassen sich in ammoniakalischer/ Ammoniumchlorid-gepufferter Lösung
durch Rücktitration überschüssigen Natriumedetats mit Zinksulfat-Maßlösung bestimmen
Das Komplexbildungsgleichgewicht zwischen EDTA und Quecksilber(II)-Ionen ist pH-abhängig
Das stöchiometrische Umsetzungsverhältnis Metall zu EDTA ist immer 1:1
Zugabe von Hilfsliganden (Tartrat, Citrat, NH3) um Ausfallen von Hydroxiden zu verhindern
Einstellung der Natriumedetat-Maßlösung mit elementarem Zink RV als Urtiter
o Zink RV muss vor der Einstellung zunächst durch eine Reaktion mit Salzsäure
vollständig in Zink(II) überführt werden
o Anstelle von Zink könnte auch hochreines Calciumcarbonat als Urtiter eingesetzt
werden
Edetinsäure (EDTA)
o Edetinsäure ist eine vierbasige Säure
o Edetinsäure kann bei geeignetem pH als 6-zähniger Ligand Komplexe bilden
o Die effektive Komplexbildungskonstante (Konditionalkonstante) ist stark pH-
abhängig
o Kann als 6-bindiger Ligand fungieren
o Liegt in Wasser gelöst als Zwitter-Ion vor
o Bildet Komplexe, die im basischen Milieu stabiler sind als im sauren
o EDTA-Komplexe sind (pseudo-)oktaedrisch aufgebaut
o In den Komplexen sind die beiden Stickstoffatome zueinander cis-ständig
o Die Stabilität der Komplexe steigt
In den Nebengruppen von oben nach unten
In den Hauptgruppen von unten nach oben (Ausnahme Calcium)
Mit zunehmender Oxidationszahl
17 AW
Chelatkomplexe
Mehrzähniger Ligand (mehr als 1 freies Elektronenpaar) nimmt mindestens 2
Koordinationsstellen (Bindungsstellen) des Zentralatoms ein
Blindwert: wird bei der als Mehrfachbestimmung ausgeführten direkten
Titration der wässrigen Lösung eines sauren Arzneistoffs mit NaOH-
Maßlösung ermittelt, um das Messergebnis zu berichtigen.
Fällungstitration nach Volhard
Silber-Ionen bilden in salpetersaurer Lösung mit Ammoniumthiocyanat schwerlösliches
weißes Silberthiocyanat; Einsatz zur Rücktitration von Chlorid, Bromid und Iodid
Indikation Ammoniumeisen(III)sulfat
Der gebildete AgCl-Niederschlag kann mit überschüssigem Thiocyanat zu AgSCN reagieren
Ein AgI-Bodenkörper muss nicht vor einem Kontakt mit überschüssiger Maßlösung geschützt
werden (AgBr auch nicht)
Fällungstitration nach Mohr
Indikation KCrO4
Umsetzung im neutralen Milieu (pH 6-8)
pH < 6: 2 CrO42- + 2 H+ Cr2O7
2- + H2O
pH > 8: Ag+ + OH- AgOH
2 AgOH Ag2O + H2O
Bestimmung von Iodid nach Mohr nicht möglich, da AgI erst bei einer Silber-Ionen-
Konzentration ausfällt, die 200x größer ist als die am Äquivalenzpunkt
Der Titrationsendpunkt wird durch die Bildung von löslichem Silberchromat angezeigt
(Ag2CrO4)
Fällungstitration nach Fajans
Indikatoren
o Fluorescein
o Eosin
Gravimetrie
Beeinflussende Vorgänge
o Okklusion
o Inklusion
o Alterung
o Fällungsgrad
o Komplexbildung
o Kolloidbildung
o Mitfällung
8-Hydroxychinolin
o Eignet sich zur gravimetrischen Bestimmung von Na+
18 AW
Permanganometrie
Urtiter: Kaliumiodid
o Einstellung der Maßlösung mit Iodid, das zu Iod oxidiert wird, welches dann mit
Thiosulfat rücktitriert wird
Wasserstoffperoxid
o Aus Wasserstoffperoxid entsteht durch Reaktion mit Kaliumpermanganat Sauerstoff
o Das Potential des Redoxpaars MnO4-/Mn2+ ist pH-abhängig
o Der Endpunkt der Titration wird durch die Eigenfärbung des Kaliumpermanganats
induziert
Tetrabutylammoniumhydroxid-Maßlösung
Phenole
Sulfonamide
Imide
Ureide
Tetramethylammoniumchlorid
Lässt sich prinzipiell titrieren
o Als Kation-Säure
o Als Anion-Base
o Nach Ionenaustausch an einem stark basischen Ionenaustauscher
o Nach Ionenaustausch an einen stark sauren Ionenaustauscher
pH
Starke Säure/ Base: pH = – log [HA/B]
Schwache Säure/ Base: pH = 0,5 (pKS – log[HA/B])
Puffer: pH = pHS – lg
Pufferbereiche:
o AcOH/AcO-: 3,75 - 5,75
o H2PO4-/HPO4
2-: 6,1 - 8,1
o H2CO3/HCO3-: 5,2 - 7,2
o NH4+/NH3: 8,25 - 10,25
Kationenaustauscher
Z.B. Harz mit Sulfonsäuregruppe
Bestandteile
o Polystyrol
o Sulfonsäuregruppe
o Carbonsäuregruppe
o Phosphonsäuregruppe
Allgmein: Ionentauscher bestehen aus einem Polymer (z.B. Polystyrol), an das saure oder
basische Gruppen gebunden sind
Prinzip: Na+ werden gegen H+ ausgetauscht
19 AW
Wasserfreie Titration
Neutrale aprotische Lösungsmittel
o 1,4-Dioxan
o Acetonitril
o Aceton
o Toluol
Arzneibuchkennzeichnung „CRS“: Chemische Referenzsubstanz
E-Chemie
Elektroosmotischer Fluss in Glaskapillaren
Ist abhängig von der angelegten Spannung
Sinkt mit steigender Pufferkonzentration
Steigt mit zunehmendem pH-Wert
Steigt mit steigender Temperatur der Pufferlösung
Sinkt mit zunehmender Viskosität der Pufferlösung
Ist dafür verantwortlich, dass alle Teilchen einer Lösung, die Kationen, Anionen und
Neutralteilchen enthält, bei der elektrophoretischen Analyse in einer Quarzglaskapillare zur
selben Elektrode wandern
Ionenwanderungsgeschwindigkeit bei elektrophoretischen Trenntechniken
Abhängig von der angelegten Spannung
Abhängig von der Ionenladung
Abhängig vom Ionenradius
Abhängig von der Viskosität des Mediums
Niederspannungs-Elektrophorese – Träger
Agarose-Gel
o Agarose ist ein Polysaccharid
o Agarose ist der Hauptbestandteil von Agar
o Der Anteil von Agarose im Gel beeinflusst dessen Porengröße
Papier
Celluloseacetat-Folie
Polyacrylamid-Geld
Auswertung einer potentiometrisch indizierten Titration
Tubbs-Verfahren
Lage des Maximums der 1. Ableitung
Tangentenverfahren
Gran-Verfahren
20 AW
Tensidtitration
Potentiometrische Titration
Die Titration wird typischerweise im Zweiphasensystem durchgeführt
Die potentiometrisch indizierte Zweiphasen-Titration ist eine universelle Methode zur
Bestimmung ionischer Tenside in Waschmitteln
Der pH-Wert spielt hier eine entscheidende Rolle und ist auf pH=2 festgelegt
Der Dichlormethan/Wasser-Verteilungskoeffizient eines Ionenpaars, auf dessen Bildung eine
Tensidtitration beruht, ist größer als 1
Beruht auf Bildung und Verteilung von Ionenpaaren
Elektrometrisch indizierte Titration eines primären aromatischen Amins mit Natriumnitrit-
Maßlösung
Potentiometrie unter Einsatz einer Pt-Elektrode als Indikator-Elektrode
Biamperometrie unter Einsatz einer Doppel-Pt-Elektrode
Bivoltametrie unter Einsatz einer Doppel-Pt-Stift-Elektrode
Ionenselektive Elektroden
Je nach Art des Membranglases kann eine Glaselektrode auch als eine natriumsensitive
Elektrode verwendet werden
Als Festkörpermembranelektrode ist die Ag2S-Elektrode sowohl für Silber- als auch für Sulfid-
Ionen sensitiv
Als Bestandteil des Festkörpers einer Fluorid-selektiven Elektrode wird Lanthanfluorid
verwendet
Acidimetrische Titrationen
Häufig potentiometrische Indikation unter Verwendung einer Glaselektrode als
Arbeitselektrode
Mizellare elektrokinetische Chromatographie (MEKC)
Innerhalb der Mizellen wandern geladene Moleküle aufgrund ihrer elektrophoretischen
Mobilität
Die Kombination nichtionischer Tenside mit ionischen Tensiden als pseudostationäre Phase
ist geeignet
Die Verteilung ungeladener Moleküle zwischen Mizellen und der wässrigen Phase trägt zur
Trennung der Analyte bei
Äquivalenzpotential:
Voltammetrische Bestimmung unter Verwendung von Edelmetall- oder Carvonelektroden
Oxidation einer Thiolgruppe zum Disulfid
21 AW
Isotachophorese
Es werden Leit- und Folgeelektrolyten verwendet
Die Ionen des Leitelektrolyten besitzen unter den experimentellen Bedingungen eine größere
Beweglichkeit als die zu trennenden Substanzen
Die zu trennenden Substanzen wandern mit gleicher Geschwindigkeit
Die Feldstärke ändert sich im Verlauf der Trennstrecke
Die Aufkonzentrierung von Proteinen durch Verwendung eines Sammelgels bei der Disk-
Elektrophorese beruht auf einer Isotachophorese
Verwendung zum Bsp. bei der Untersuchung von Wasserproben
Disk-Elektrophorese
Sammel- und Trenngel
besitzen unterschiedliche
Porengrößen
Im Sammelgel läuft eine
Isotachophorese ab
Im Trenngel herrscht eine
konstante Feldstärke
Im Sammelgel entstehen
Bereiche unterschiedlicher Feldstärke
Karl-Fischer-Titration
Das Reagenz I2 wird anodisch erzeugt
Die Stromstärke wird konstant gehalten
Kalomel-Elektrode
Bestandteile
o Wasser
o Quecksilber(I)-chlorid
o Quecksilber
o Kaliumchlorid
Silber-Elektrode
Ionenselektive Elektrode für Silber-Ionen
Mit einem dünnen Überzug aus Silberchlorid als Chlorid-sensitive Elektrode einsetzbar
Mit festem Silberchlorid in KCl-Lösung (c = 3 mol·l-1) als Referenzelektrode verwendbar
Potentiometrische Indikation: Messgröße ist hier die Änderung der Spannung
Potentiostatische Coulometrie:
22 AW
Elektrophorese
Eine Erhöhung der Ionenstärke des Elektrolyten führt bei gleicher Spannung zu einem
höheren Stromfluss
Polarographie
Die Stromstärke wird in Abhängigkeit von einer zeitlich veränderlichen Spannung gemessen
Als Arbeitselektrode wird die Quecksilbertropfelektrode eingesetzt
In der Methode Gleichstrompolarographie ist die mittlere Diffusionsgrenzstromstärke der
Konzentration der elektroaktiven Spezies proportional
Die Diffusionsgrenzstromstärke ist abhängig von der Viskosität der Lösung
Zersetzungsspannung
In die Berechnung der Zersetzungsspannung bei der elektrogravimetrischen Bestimmung von
Kupfer in einer schwefelsauren Kupfer(II)-sulfat-Lösung geht ein:
o Das Normalpotential des Redoxsystems Cu2+/Cu0
o Das Normalpotential des Redoxsystems O2/H2O
o Die eventuell vorhandene Sauerstoffüberspannung
o Die Cu2+-Konzentration
Galvanische Zelle
Eine galvanische Zelle werde unter Zuhilfenahme eines sogenannten Stromschlüssels
(Salzbrücke) aufgebaut
o Kaliumchlorid eignet sich zur Füllung des Schlüssels
Elektrophoretische Verfahren
Bei der Isotachophorese wandern alle Substanzen in Zonen mit gleicher Geschwindigkeit
Auch bei der Analyse von Neutralsubstanzen stehen geeignete elektrophoretische Verfahren
zur Verfügung
Die Wanderungsgeschwindigkeit der Teilchen steigt mit sinkender Viskosität der
eingesetzten Pufferlösung
Optische/ Spektrale Analyse
Chiroptische Analyse
Beim Durchgang linear polarisierten Lichts durch die Lösung einer optisch aktiven Substanz
sind die Brechzahlen für den links- und den rechtszirkular polarisierten Lichtstrahl
unterschiedlich
Der Drehwert der Lösung einer optisch aktiven Substanz hängt vom verwendeten LöMi ab
23 AW
Zirkulardichroismus
Grund: die jeweils unterschiedliche Absorption von links- und rechtszirkular polarisiertem
Licht in chiralen Medien
Atomabsorptionsspektroskopie
Die AAS kann zur quantitativen Analyse eingesetzt werden (mittels Eichkurve)
Bei der AAS werden die Atome im gasförmigen Zustand vermessen
Die Anregung der Atome erfolgt optisch, d.h. durch Einstrahlung von Licht
Es wird zur Messung typischerweise die Lichtwellenlänge genutzt, die der von dem Atomen
emittierten Wellenlänge entspricht (Resonanzabsorption)
Schwerlösliche Analyten können vor ihrer quantitativen Bestimmung mittels AAS mit
Königswasser aufgeschlossen werden
Als Brennergas für die AAS sind Acetylen-Lachgas-Gemische geeignet
Die AAS ist zur quantitativen Bestimmung von Metallhydriden geeignet
Bei der AAS werden Atome aus ihrem elektronischen Grundzustand heraus angeregt
Es wird eine Strahlungsquelle benötigt (z.B. Hohlkathodenlampe), die Emissionslinien des zu
bestimmenden Elements erzeugt
Bei der AAS muss die für die Messung ausgewählte Spektrallinie genügend weit von den
anderen Linie entfernt sein
Bei der AAS wird der zu untersuchende Stoff in einer Flamme oder in einem elektrisch
beheizten Graphitrohr atomisiert
Muss die Linienbreite der Messlinie kleiner sein als die der Atomabsorptionslinie des zu
bestimmenden Elements
Spektralbereiche Wellenlängenbereiche
γ-Strahlen < 0,01nm
Röntgenstrahlen 0,01-1nm
Vakuum-UV 100-200nm
Nahes UV 200-400nm
Sichtbarer Bereich (Vis) 400-800nm
IR 0,8-50µm
Fernes IR 50-500µm
Mikrowellen 500µm-30cm
Radiowellen > 0,1m
UV/Vis-Spektroskopie
Verbotene Übergänge zeichnen sich durch eine geringe Intensität der Absorptionsbande aus
Konjugation von Doppelbindungen führt zu einer Verringerung der Energiedifferenz zwischen
dem höchsten besetzten (HOMO) und dem niedrigsten unbesetzten (LUMO)
Nahe UV-Strahlung ist energiereicher als IR-Strahlung
Die UV/Vis-Spektroskopie gehört zu den molekülspektroskopischen Verfahren
24 AW
Lösungsmittel
o Cyclohexan
o Methanol
o Ethanol
o Acetonitril
Bei UV-spektroskopischen Gehaltsbestimmungen sollte die Probenlösung möglichst bei ener
Wellenlänge vermessen werden, bei der die zu bestimmende Substanz ein relatives oder das
absolute Absorptionsmaximum aufweist
o Die Empfindlichkeit des Verfahrens ist dann am größten
Verbindungen mit einem Absorptionsmaximum oberhalb von 220nm
o Cyclohexanon
o 1,3-Cyclohexadien
Das Streulicht bei UV-Spektrometern kann kontrolliert werden mit einer Kaliumchlorid-
Lösung
Optische Drehung [α] – Messung
Es wird eine Schichtdicke von 1,00dm vorgeschrieben
Die Spezifische Drehung kann zu Identitäts- und Reinheitsprüfungen von Substanzen genutzt
werden
Elektronenübergänge
Die Elektronenübergänge werden üblicherweise mit Hilfe eines Jablonski-Termschemas
veranschaulicht
Aus einem angeregten Zustand s1 können die Elektronen durch strahlungslose Inaktivierung
(internal conversion) in den Grundzustand s0 zurückkehren
Aus einem angeregten Zustand s1 können die Elektronen strahlungslos unter Spin-Umkehr in
einen Triplett-Zustand t1 (intersystem crossing) übergehen
Fluoreszenz: Singulett-Singulett-Übergänge ohne Spinumkehr
Phosphoreszenz: Singulett-Triplett-Übergänge mit Spinumkehr
Derivativspektroskopie
Ein Derivativspektrum ist die erste oder eine höhere mathematische Ableitung des UV/Vis-
Spektrums einer Substanz
Methode zur Lösung des Problems der Streulichteffekte
Dadurch kann z.B. eine Parallelverschiebung der Spektren korrigiert werden (Verschiebung
der Basislinie)
Refraktometrie
Bestimmt wird die Brechzahl (früher Brechungsindex) der Substanz
o Stoffkonstante
o Temperaturabhängig
o Abhängig von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts
25 AW
o Kann zu Identitäts- und Reinheitsprüfungen von Substanzen herangezogen werden
Die Messung muss bei definierter Temperatur erfolgen
Mit dem Verfahren können Aussagen zu Identität und Reinheit einer Substanz getroffen
werden
Gehaltsbestimmungen von Substanzgemischen sind nur mithilfe von Kalibrierkurven möglich
Die absolute Brechzahl einer Substanz ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
zu der in dieser Substanz
Die absolute Brechzahl von Luft ist geringfügig größer als die des Vakuums
Phosphoreszenz
Zweifache Spinumkehr tritt aus
Dichrograph (Messung des Zirkulardichroismus)
Xenon-Lampe
Monochromator
Küvette
Polarisator
Fluorimetrie
Voraussetzung für die Fluoreszenz ist die Absorption von Lichtquanten
Die Fluorimetrie ist ein Verfahren der Emissionsspektroskopie
Auch Elektronen aus bindenden Orbitalen können angeregt werden
Bei Substanzen aus der Stoffklasse der Alkohole werden nichtbindende Elektronen am
Sauerstoffatom aus einem Triplett-Zustand heraus angeregt
Fluoreszenzquantenausbeute = Quotient aus Anzahl der emittierten Photonen pro Anzahl
der absorbierten Photonen
Bei der Fluoreszenz findet die Lichtemission aus einem angeregten Singulett-Zustand heraus
statt
Anregungs- und Fluoreszenzspektrum einer Substanz sind bezüglich einer bestimmten
Wellenlänge näherungsweise spiegelbildlich
Als Anregungsquelle können Laser verwendet werden
Unter „Quenching“ versteht man die Verringerung der Quantenausbeute und damit der
Fluoreszenzintensität
Das Ph.Eur. schreibt zur fluorimetrischen Bestimmung eines Analyten in erster Wahl die
Verwendung eines Fluorimeters vor, bei dem das emittierte Fluoreszenzlicht im Winkel von
90° zur Anregungsstrahlung gemessen wird
o Die Begründung dafür ist, dass bei diesem Winkel Störungen durch Erfassen des
Anregungslichts minimiert werden können
Atomemissionsspektroskopie
Das Linienspektrum resultiert aus den unterschiedlichen Anregungszuständen der Atome
Die Intensität des emittierten Lichts korreliert weitgehend mit der Konzentration des
Analyten
26 AW
In diesen Bereich gehört das zur Identitätsprüfung auf Lithium-Ionen in Lithiumsalzen
gehörende Verfahren, bei dem Lithium durch eine rote Flammenfärbung nachgewiesen wird
NIR-Spektroskopie
In der NIR-Spektroskopie werden hauptsächlich Ober- und Kombinationsschwingungen
beobachtet
Die Aufnahme des Spektrums kann durch Messung der diffusen Reflexionsstrahlung erfolgen
Oberschwingungen erfordern zur Anregung typischerweise energiereichere
elektromagnetische Strahlung als die entsprechende Grundschwingung
NMR-spektroskopisch relevante Größen mit Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte
des äußeren Magnetfeldes des NMR-Spektrometers
o Die Frequenz der Präzessionsbewegung eines Kerns
o Die Wellenlänge der zur Anregung eines Kerns eingesetzten elektromagnetischen
Strahlung
IR-Spektroskopie
Zur Kontrolle der Auflösung eines IR-Spektrums eignet sich die Aufnahme des Spektrums
eines Polystyrolfilms
Ein KBr-Pressling eines Arzneistoffes wird IR-spektroskopisch untersucht, es zeigt sich eine
breite Absorptionsbande bei 3450cm-1
o Die Verbindung enthält möglicherweise Kristallwasser
Die Lage einer IR-Absorptionsbande korreliert mit der Masse der an der Bindung beteiligten
Atome
Die Anregungswellenlänge der Valenzschwingung einer Einfachbindung ist in der Regel
größer als die Anregungswellenlänge der Valenzschwingung der entsprechenden
Doppelbindung gleicher Atome
Radioaktive Isotope
18F
o sendet Positronen aus
131I
11C
137Cs
3H
o β—-Strahler
o Halbwertszeit von 12,33 Jahren
Nach Ablauf dieser HWZ ist die Hälfte des anfangs vorhandenen Tritiums zu
Helium zerfallen
Massenspektrometrie
Ionisationsmethoden, bei denen die zu untersuchende Substanz nicht oder nur geringfügig
fragmentiert wird
o Fast Atom Bombardment (FAB)
o Elektronenspray-Ionisation (ESI)
27 AW
o Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation (MALDI)
Analyten werden ionisiert
Geladene Teilchen werden im elektrischen Feld beschleunigt
Massenspektrometrische Fragmentierung nach Elektronenstoß-Ionisation
o Zur Spaltung chemischer Bindungen muss die vom Molekül durch
Elektronenbeschuss aufgenommene Überschussenergie mindestens der
Aktivierungsenergie der Zerfallsreaktion entsprechen
o Bei der Fragmentierung des Molekül-Ions entsteht immer ein geladenes Fragment-
Ion
o Ionische Fragmente können in Folgeschritten weiter fragmentieren
o Diese Ionisierungsart ist zur Kupplung mit flüssigchromatographischen Verfahren
geeignet
o Zur Beschleunigung der Desolvatation der geladenen Flüssigkeitstropfen kann ein
beheizter Stickstoffstrom eingesetzt werden
o Bei der Ionisation von Peptiden entstehen häufig mehrfach geladene Ionen
o Aufgrund der geringen Anregungsenergie erfolgt praktisch keine Fragmentierung der
gebildeten Ionen
o Typischerweise werden bei dem Ionisationsverfahren Quasimolekül-Ionen detektiert
o Molekül-Ionen mit geringer Überschussenergie werden entsprechend ihrer
Massenzahl als Molpeak registriert
o Nur ionische Fragmente können in Folgeschritten weiter fragmentiert und registriert
werden
Analysatoren der Massenspektrometrie
o Magnetsektor-Analysator
o Quadrupol-Analysator
Dient der Ionentrennung
Die Ionentrennung wird durch Ablenkung der Massen mittels elektrischer
Felder erreicht
o Ioneneinfang-Analysator
o Flugzeit-Analysator
Massenspektrometrische Fragmentierungsreaktionen
o α-Spaltungen von Carbonylverbindungen
o Retro-Diels-Adler-Reaktion
o McLafferty-Umlagerung
o Onium-Umlagerung
o Allyl-Spaltung
NMR-Spektrometrie
Es wird bei einer gegebenen Feldstärke des Magneten eine für den Kern 1H geeignete
Betriebsfrequenz eingestellt, bei der für 2D-Kerne keine Kernresonanzsignale registriert
werden
Damit ein Isotop NMR-Messungen zugänglich ist, muss die Spinquantenzahl seines Kerns
größer Null sein
28 AW
Chromatographische Analyse
Flüssigchromatographie
Stationäre Phase
o Aluminiumoxid
o Kieselgel
o Cyanopropyl-derivatisiertes Kieselgel
o RP-Kieselgel 30
In der Normalphasenchromatographie besitzt die stationäre Phase eine höhere Polarität als
die molbile
Beeinflussung der chromatographischen Auflösung
Peaktailing
o Totvolumina im Aufgabesystem
o Totvolumina im Detektor
o Adsorption von stärker polaren Substanzen an aktiven Oberflächen des
Aufgabesystems
o Zersetzung der Probe während des chromatographischen Prozesses
Zusammensetzung der mobilen Phase
Säulentemperatur
Konzentration der Probelösung
Ausschlusschromatographie
Die sogenannte Permeationsgrenze charakterisiert diejenige Molekülgröße, ab der
Verbindungen vollständig in die Poren der stationären Phase eindringen
= Gel-Permeations-Chromatographie
Trennung aufgrund der Molekülgröße
Berechnung des scheinbaren Verteilungskoeffizienten KD
V0: Elutionsvolumen einer nicht permeierenden Substanz
Vt: Elutionsvolumen einer total permeierenden Substanz
Ve: Elutionsvolumen der zu prüfenden Substanz
Normalisierung (Flächennormalisierung, 100%-Methode)
Quantitative Auswertung eines Chromatogramms
Anteil einer oder mehrerer Komponenten in einem Analysengemisch werden als
prozentualer Anteil bezogen auf die Fläche des Hauptpeaks oder die Gesamtfläche aller
Peaks angegeben
Die Peaks des LöMi oder von Substanzen unterhalb der Bestimmungsgrenze werden nicht
berücksichtigt
29 AW
Beschreibung der chromatographischen Trennung zweier Analyten
Auflösung
Trennfaktor (Selektivität)
Peak-Tal-Verhältnis
Gaschromatographie
Auswertung
o Vergleich der Peakhöhen
o Vergleich der Produkte aus Peakhöhe und Halbwertsbreite
Stationäre Phase
o Bestimmte lineare Polymere können in der GC mit Kapillarsäulen als stationäre Phase
in Form eines dünnen Films eingesetzt werden
Polymere bestehend aus Monomer Ethylenglykol
Flammenionisationsdetektor
o Das Signal des FID ist zur umgesetzten Stoffmenge proportional
o N2 und He sind in der Flammenionisations-Detektion kompatible Trägergase
Trägergase
o H2
o He
o N2
Normalphasenchromatographie
Stationäre Phase
o Kieselgel
o Cyanopropyl-derivatisiertes Kieselgel
Die stationäre Phase ist stets polarer als die mobile
Cyanopropylkieselgel kann als stationäre Phase eingesetzt werden
N-Hexan ist häufig Bestandteil der mobilen Phase
Thermogravimetrie
Keine Aussage über den Schmelzpunkt/ Schmelzbereich des Analyten möglich
Es kann ermittelt werden, bei welcher Temperatur eine Kristallwasser enthaltende Substanz
ihr Kristallwasser verliert
Zeigt die Stabilität einer Substanz bezüglich Oxidation durch Luftsauerstoff
Racemattrennung
Ibuprofen
o Fraktionierende Kristallisation der mit (R)-1-Phenylethylamin gebildeten
diastereomeren Salze
o Fraktionierende Kristallisation der mit (S)-1-Phenylethylamin gebildeten
diastereomeren Salze
o HPLC unter Verwendung einer β-Cyclodextrin-Phase
o HPLC unter Verwendung einer Cellulose-tris(4-methylbenzoat)-Phase
30 AW
Planarchromatographie
Stationäre Phase
o Kieselgel
o Cellulose
o Umkehrphasen-Kieselgel
o Papier
Papierchromatographie
Sie gehört zu den planar-chromatographischen Trennverfahren
Die Trennung der Stoffe beruht wesentlich auf ihrem unterschiedlichen Verteilungsverhalten
zwischen stationärer und mobiler Phase
Die Trennung der Stoffe beruht zu einem geringen Anteil auch auf Adsorptionsvorgängen
HPLC
Detektoren an Umkehrphasen
o Fluoreszenz-Detektor
o UV-Detektor
o Photodiodenarray-Detektor
o Amperometrischer Detektor
„Isokratische“ Arbeitsweise
o Die Zusammensetzung der mobilen Phase wird konstant gehalten
Der Verteilungskoeffizient hängt ab von
o Der Polarität der stationären Phase
o Der Polarität der mobilen Phase
Dünnschichtchromatographie
Kieselgel F254
o Das Kieselgel enthält eine Indikatorsubstanz, die bei Bestrahlung mit Licht einer
Wellenlänge von 254nm eine starke Lumineszenz zeigt
o Die Arzneistoffe löschen die Lumineszenz des Indikators durch Absorption
Für die Auswertung günstig sind Rf-Werte zwischen 0,2 und 0,8
Es erfolgt üblicherweise eine Erhöhung des Rf-Wertes bei sonst unveränderten Parametern
mit zunehmender Polarität des Fließmittels
Umkehrphasen-Chromatographie
Die mobile Phase ist stets polarer als die stationäre
Cyanopropylkieselgel kann als stationäre Phase eingesetzt werden