DE1262047C2 - Anwendung eines von der radiochemie her in seinem grundprinzip bekannten verfahrens auf die quantitative elementaranalyse - Google Patents

Description

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dationsreaktionen, und es wird demgemäß aktivierter feld kann auch seitlich der Subst4nz zur Einwirkung Sauerstoff verwendet, Die Aktivierung kann im Prm- gebracht werden, so daß der angeregte Sauerstoff nur zip durch Energiezufuhr auf beliebige Art erfolgen. durch Diffusion an die Substanz herankommt. Auch Vorzugsweise bedient man sich in bekannter Weise ein zweiteiliger Aufbau der Spule, wobei sich das elektrischer Entladungen, wobei sich z, B, die elektro- 5 Substanzschiffchen in der Mitte befindet, ist möglich, denlosen Hochfrequenzentladungen bewährt haben. Die erzeugte Hocbfrequenzenergie kann zur Erwär-Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß man durch mung eines Probeschiffebens oder -netzes verwendet eine Hocbfrequenzentladung unter vermindertem werden, die als Katalysatoren in der Verbrennungs-Druck angeregte Gase erzeugt und mit diesen im apparatur vorhanden sind. So können kleine Sub-Entladungsraum die einzelnen in der Substanz zu be- ίο stanzmengen verdampft werden, wobei der Dampf stimmenden chemischen Elemente in für die Analyse sofort vom angeregten Sauerstoffplasn'.a erfaßt wird, geeignete, leicht nachweisbare gasförmige Verbin- Angeregter Sauerstoff ist ohne weiteres imstande, düngen überführt. Weiterhin liegt es im Rahmen der Kohlenstoffschichten zu oxydieren. Sollte sich daher Erfindung, daß man durch energiereiche Strahlung beim Verdampfen oder Zersetzen etwas Substanz an angeregte Gase erzeugt und mit diesen die einzelnen 15 den Wänden der Apparatur niederschlagen, so wird in der Substanz zu bestimmenden chemischen Eb- diese durch den aktivierten Sauerstoff zuverlässig meuie in für die Analyse geeignete, leicht nachweis- oxydiert — im Gegensatz zu den niedergeschlagenen bare gasförmige Verbindungen überführt. Mit Vor- Substanzmengen bei der gewöhnlichen Verbrenteil kann man das Verfahren auch derart durchfüh- nungsanalyse.

ren, daß man die Probe auf einen Träger aus einem 20 Eine Verschiebung der Hochfrequenzspule über

die Zersetzung der Probe katalytisch fördernden Ma- dem Reaktionsrohr ist natürlich leicht möglich, aber

terial aufbringt, mit einer Hochfrequenzentladung meist gar nicht erforderlich. Durch den verminderten

unter vermindertem Druck einerseits den Träger er- Druck, welchen die Hochfrequenzentladurg erfor-

wärmt, andererseits angeregte Gase erzeugt und mit dert, werden unnötige Gasmengen vermieden,

diesen die einzelnen in der Substanz zu bestimmen- 25 Es ist möglich, unmittelbar im Reaktionsgefäß die

den chemischen Elemente in für die Analyse geeig- Restgase zu bestimmen, was z.B. mit den modernen,

nete, leicht nachweisbare gasförmige Verbindungen leistungsfähigen Partialdruckbestimmungsgeräten ge-

überführt. schehen kann. z. B. dem Omegatron, dem Hochfre-

In bestimmten Fällen kann es besonders vorteil- quenzmassenfilter usw. Die Hochfrequenzspule über haft sein, wenn man durch angeregte Gase die einzel- 30 dem Reaktionsraum kann auch dazu dienen, die nen in der Substanz zu bestimmenden chemischen Gase spektroskopisch durch Emission oder Absorp-Elemente bf^; Zimmertemperatur oder bei tiefen tion zu bestimmen. In besonderen Fällen läßt sich Temperaturen in für die Analyse geeignete, leicht auch ein leistungsfähiger Massenspektrograph unmitnachweisbare gasförmige Verbindungen überführt. In tclbar an das Gerät anschließen. Mittels Sammelanderen Fällen kann es zwec' mäßig sein, daß man 35 pumpen ist es ferner möglich, das Gas außerhalb des durch angeregte Gase die einzelnen in der Substanz Reaktionsraumes anzureichern und dort auf irgendzu bestimmenden chemischen Elemente in der Weise eine bekannte Weise zu bestimmen (Gaschromatoin für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare gas- graphie, Wärmeleitfähigkeit, Absorption usw.).
förmige Verbindungen überführt, daß man die Sub- Hs ist möglich, den Abbau schichtweise von der stanz dabei schichtweise abbaut. 4° Oberfläche der zu untersuchenden Substanz her bei

In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, daß normaler oder tiefer Temperatur durchzuführen, so

man das in der Substanz zu bestimmende Element daß Substanzen auch auf den Grad der Homogenität

Sauerstoff mit angeregtem Wasserstoff in Wasser- ihres Aufbaues untersucht werden können. Die Zu-

dampf und die übrigen zu bestimmenden Elemente sammensetzung der abgebauten Schichten, beispiels-

«ber mit angeregtem Sauerstoff in für die Analyse 45 weise eines Kunststoffilms, kann laufend registriert

geeignete, leicht nachweisbare gasförmige Verbin- werden,

düngen überführt. Statt der Hochfrequenzentladung kann auch eine

Um Oxydationsreaktionen wird es sich meist dann Gleichstrom-, eine Penningsche- oder Siemenssche

handeln, wenn Elemente außer Sauerstoff selbst be- Entladung (auch bei Normaldrücken) oder Elektro-

itimmt werden sollen. Wenn Sauerstoff selbst direkt 50 nenstoßanregungen verwendet werden. Sowohl der

bestimmt werden soll, so verwendet man als angereg- Reaktionsraum als auch die Art der Anregung kön-

tes Gas angeregten Wasserstoff (zur Bildung von nen so gewählt werden, daß die Entladung das ganze

H₂O, das dann in bekannter Weise bestimmt wird). Gefäß ausfüllt. Schließlich ist es auch möglich, ge-

Angeregter Wasserstoff ist weiterhin wichtig für die kühlte Schiffchen abzuschirmen und Beschleuni-

Bestimmung der Halogene, Schwefel u. a. Alle fol- 55 gungs- oder Ablenkungselektroden anzubringen,

genden, der Einfachheit halber auf aktivierten Sauer- Das Verfahren ist nicht auf organische Substanzen

•toff bezogenen Ausführungen gelten daher grund- beschränkt. Sowohl die Oxydation als auch die Hy-

•ätzlich auch für angeregten Wasserstoff bzw. für ein drierung können auch auf anorganische Substanzen

anderes angeregtes Gas, wenn sich dessen Verwen- angewendet werden (z. B. Schwefelbestimmung oder

dung bei besonderen gegebenen Umständen als 60 Reduktion von Sulfaten),

nützlich oder erforderlich erweisen sollte. Wie gleichfalls bereits erwähnt, kann auch die

Der angeregte Sauerstoff erlaubt die vollständige Verwendung anderer angeregter Gase als Sauerstoff

Oxydation der Substanzen wie erwähnt auch bei oder Wasserstoff sinnvoll sein. Die bekannte Bestim-

Raumtemperatur oder tiefen Temperaturen. Bei der mung von Sauerstoff als CO in organischen oder anpraktischen Durchführung des Verfahrens wird z.B. 65 organischen Verbindungen sowie in Legierungen

zur Aktivierung des Sauerstoffes eine Hochfrequenz- durch Zumischen von Kohlenstoff oder in einem aus

spule über das Reaktionsrohr der Preglschen Ver- Kohlenstoff bestehenden Reaktionsgefäß kann nach

brennungsapparatur geschoben. Das Hochfrequenz- dem Verfahren einfach durchgeführt werden. Bei der

praktischen Durchführunp des Verfahrens wird beispielsweise so vorgegangen, daß eine Testsubstanz, die z, B. nur aus den Elementen C₁H und O bestehen möge, in ein Schiffchen eingefüllt wird, welches sind} in einer üblichen Verbrennungsapparatur befindet, welche aber nicht aus thermisch bochresistentem Glas bestehen muß. Die durchzuführende Reaktion sei eine Oxydationsreaktion, zu bestimmen seien also C als CO₂ und H als H₂O, das Reaktionsgas ist demgemäß angeregter Sauerstoff.

Die Hochfrequenzspule, mit welcher beispielsweise die Anregung des Sauerstoffs erfolgen soll, befindet sich, in der Strömungsrichtung des Sauerstoffs gesehen, vor dem die Testsubstanz enthaltenden Schiffchen. Der Druck im Reaktionsgefäß beträgt 10~² bis 10~³ mm Hg. Die Oxydation kann jedoch auch statisch erfolgen, indem der Reaktionsraum mit einer entsprechenden Menge Sauerstoff gefüllt wird (eventuell nach Evakuierung) und dieser im abgeschlossenen Raum angeregt wird.

Das gebildete Gasgemisch wird entweder in üblicher Weise Absorptionsgefäßen für CO₂ und H₂O zugeführt, und C und H werden somit gravimetrisch bestimmt.
Alternativ kann das Gasgemisch mit einem der in

ίο neuester Zeit entwickelten leistungsfähigen Partialdruckbestimmungsgeräte analysiert werden. ·

Im ersten Fall ist die Genauigkeit der Analysenergebnisse derjenigen üblicher Analysenmethoden mindestens gleichwertig, im zweiten Fall ist sie viel hö-

X5 her und kann an sich beliebig gesteigert werden, überdies ist sie auf jeden Fall viel schneller.

Claims (7)

I 262 047 1 2 dampf, die übrigen zu bestimmenden Elemente Patentansprüche: aber mit angeregtem Sauerstoff in für die Analyse p geeignete, leicht nachweisbare gasformige Ver-

1. Anwendung eines von der Radiochemie her bindwngen überführt.
in seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens 5

auf die quantitative Elementaranalyse von vorzugsweise organischen Substanzen, bei dem man —
durch angeregte Gase die einzelnen in der Substanz zu bestimmenden chemischen Elemente in

für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare io Die Erfindung betrifft die Anwendung eines von gasförmige Verbindungen überführt. der Radiochemie her in seinem Grundprinzip be-

2. Anwendung eines von der Radiochemie her kannten Verfahrens auf die quantitative Elementarin seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens analyse von vorzugsweise organischen Substanzen. Bei auf die quantitative Elementaranalyse von vor- der radiochemischen Untersuchung organischer Subzugsweise organischen Substanzen, bei dem man 15 stanzen äst es notwendig, diese zunächst zu verdurch eine Hochfrequenzentladung unter vermin- aschen. Dies wurde früher im elektrischen Glühofen dertem Druck angeregte Gase erzeugt und mit bei hoher Temperatur vorgenommen, wobei aber diesen im Entladungsraum die einzelnen in der flüchtige Isotope verlorengingen. Arbeitete man bei Substanz zu bestimmenden chemischen Elemente Temperaturen um 500° C herum, so J-merte die in für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare 20 Veraschung unerträglich lang. Als sicherer Ausweg gasförmige Verbindungen überführt. blieb nur — wenn man an den flüchtigen Isotopen

3. Anwendung eines von der Radiochemie her interessiert war — die umständliche und im Fall fetiin seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens reicher biologischer Proben (z.B. Fische) unangcauf die quantitative Elementaranalyse von vor- nehme Methode der nassen Veraschung. Um hier abzugsweise organischen Substanzen, bei dem man 25 zuhelfen, wurde ein Tieftemperaturveraschungsgeräi durch energiereiche Strahlung angeregte Gase er- geschaffen, mittels welchem die Oxydation von orgazeugt und mit diesen die einzelnen in der Sub- nischen Substanzen erreicht wird. Dieses bekannte stanz zu bestimmenden chemischen Elemente in Gerät erlaubt eine vollständige Oxydation bis zu für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare einem Giranm pro Stunde bei einer Temperatur ungasförmige Verbindungen überführt. 30 ter IOC C. Im Gerät wird der Sauerstoff in einem

4. Anwendung eines von der Radiochemie her hochfrequenten elektrischen Feld dissoziiert. Dieses in seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens ionisierte Gas leuchtet intensiv blau. Dieses Gerät auf die quantitative Elementaranalyse von vor- kann in der klinischen Chemie, der medizinischen zugsv eise organischen Substanzen, bei dem man Forschung und auf dem Gebiet des Strahlenschutzes die Probe auf einen Träger aus einem die Zerset- 35 und in der Industrie verwendet werden. Mit diesem zung der Probe katalytisch fördernden Material bekannten Gerät kann eine große Anzahl von Stoffen aufbringt, mit einer Hochfrequenzentladung un- verascht werden, wie Knochen, Gewebe, Blut, Filtcrter vermindertem Druck einerseits den Träger er- papier, Öl, Ionenaustauscherharze, Kohle, Boden, wärmt, andererseits angeregte Gase erzeugt und zoologische und biologische Proben.

mit diesen die einzelnen in der Substanz zu be- 40 Bei der Entwicklung dieses bekannten Gerätes Iastimmenden chemischen Elemente in für die gen elementaranalytische Überlegungen überhaupt Analyse geeignete, leicht nachweisbare gasför- nicht nahe. Aus den entsprechenden Veröffentlichunmige Verbindungen überführt. gen ist für den Fachmann auch nicht andeutungs-

5. Anwendung eines von der Radiochemie her weise erkennbar, daß sich das dem Gerät zugrunde in seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens <?5 liegende Verfahren hervorragend zur Anwendung auf die quantitative Elementaranalyse von vor- auf die Elementaranalyse eignet. Die Fachgebiete der zugsweise organischen Substanzen, bei dem man Radiochemie und der Elementaranalysj sind heute in durch angeregte Gase die einzelnen in der Sub- der Praxis des Labors sehr weit voneinander entstanz zu bestimmenden chemisch'en Elemente bei fernt. Bei der quantitativen Elementaranalyse, bei-Zimir.ertemperatur oder bei tiefen Temperaturen 50 spielsweise bei der Bestimmung von C, H, O, N usw., in für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare wird bisher nach dem Prinzip der Verbrennungsanagasförmige Verbindungen überführt. lyse gearbeitet, wobei durch Verbrennung aus

6. Anwendung eines von der Radiochemie her C und H die Verbindungen CO_? bzw. H₂O gebildet in seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens werden, die man dann quantitativ bestimmt. Die bei auf die quantitative Elementaranalyse von vor- 55 diesen bekannten Verfahren auftretenden Nachteile zugsweise organischen Substanzen, bei dem man sollen durch die vorliegende Erfindung behoben werdurch angeregte Gase die einzelnen in der Sub- den.

stanz zu bestimmenden chemischen Elemente in Erfindungsger.näß wird bei der quantitativen EIe-

der Weise in für die Analyse geeignete, leicht mentaranalyse von vorzugsweise organischen Substannachweisbare gasförmige Verbindungen über- 60 zen ein an sich bekanntes Verfahren verwendet, bei führt, daß man die Substanz dabei schichtweise dem man durch angeregte Gase die einzelnen in der abbaut. . Substanz zu bestimmenden chemischen Elemente in

7. Anwendung eines von der Radiochemie her für die Analyse geeignete, leicht nachweisbare gasin seinem Grundprinzip bekannten Verfahrens förmige Verbindungen überführt. In vorteilhafter auf die quantitative Elementaranalyse von vor- 65 Weise kann dadurch die Analyse in kürzester Zeit zugsweise organischen Substanzen, bei dem man auch bei Raumtemperatur, ja sogar an gekühlten das in der Substanz zu bestimmende Element Substanzen bei tiefen Temperaturen durchgeführt Sauerstoff mit angeregtem Wasserstoff in Wasser- werden. Vornehmlich handelt es sich dabei um Oxy-