Analytische Chemie

Grundlagen, Methoden und Praxis

Georg Schwedt, Torsten C. Schmidt, Oliver J. Schmitz

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2016
• ISBN:
  9783527698776
• Auflage: 3
• Thema: Physical Sciences
• Thema: Analytic Chemistry

Alle relevanten Aspekte der Analytischen Chemie werden in diesem Lehrbuch, das gleichzeitig auch als Referenz für Praktiker dient, umfassend und klar auf den Punkt gebracht. Das Autorenteam wird durch zwei aktive und international bekannte Professoren verstärkt; dies sorgt für frischen Wind, gleichzeitig wird der didaktisch ausgefeilte Stil der Vorauflagen beibehalten. Von der Analysenstrategie zur Probenvorbereitung, von der Maßanalyse über spektroskopische und chromatographische Methoden bis zur Automatisierung - DAS Lehrbuch für alle, die sich mit Analytischer Chemie beschäftigen.

Vorwort zur 1. Auflage: Das Konzept

Ergebnisse chemischer Analysen bilden in unserer Zeit häufig die Grundlage für technologische, juristische, politische und medizinische Entscheidungen. Die chemische Analytik wird in allen Bereichen der experimentellen Naturwissenschaften, der Technologie und der Medizin benötigt.

An den Hochschulen ist das Fach Analytische Chemie historisch aus der Anorganischen Chemie hervorgegangen und bis heute oft noch ein Teilgebiet der Anorganik. Mit den Fortschritteninder instrumentellen Analytik und den steigenden Anforderungen hat die chemische Analytik jedoch eine Ausweitung erfahren, die eine eigene Methodik und damit Selbstständigkeit verlangt. Zahlreiche Analysenmethoden lassen sich sowohl zur Analytik anorganischer als auch organischer Stoffe einsetzen, sodass eine Anbindung an eines der so genannten Kernfächer des Chemiestudiums nicht sinnvoll erscheint.

Dieses Lehrbuch für Fortgeschrittene geht von den Grundkenntnissen der Anorganischen, Organischen und Physikalischen Chemie aus. Es soll unter Verweisung aufdie entsprechenden Teilgebiete die für die Praxis erforderlichen Kenntnisse der Methoden chemischer Analytik, deren Grundlagen und Anwendung und die kritische Beurteilung – auch im Vergleich zu anderen Methoden – vermitteln. Es umfasst die klassischen Methoden der Analytischen Chemie, die nasschemische Analytik und die der instrumentellen Analytik und hat außerdem speziell die Aufgabe, den Chemiker und andere Naturwissenschaftler in das chemisch-analytische Denken einzuführen.

Bei der Konzeption des Lehrbuches wurde besonderer Wert daraufgelegt, einen systematischen Überblick über die wichtigsten, d. h. auch über die am häufigsten angewendeten Analysenmethoden zu vermitteln. Es wird aufdiese Weise versucht, die Diskrepanz zwischen der bisher noch üblichen, historisch bedingten Art der Hochschulausbildung und der Berufswirklichkeit zu verringern.

Der Aufbau eines jeden Kapitels wurde streng nach folgenden Gesichtspunkten und mit jeweils speziellen Zielsetzungen vorgenommen:
Eine erste Orientierung zur Analysenmethode (bzw. -methodik) gibt ein Konzentrat des Inhaltes durch vorangestellte Stichworte. Die Kapitel sind in die Abschnitte Grundlagen und Analytische Praxis unterteilt. Sie bestehen aus einem fortlaufenden Text ohne eingeschobene Gleichungen oder Formeln, aus Tabellen (für die wichtigsten Gleichungen und Formeln, Daten zu Grundlagen und Anwendungen) und aus Abbildungen, die zum Teil aus dem 1992 erschienenen Taschenatlas der Analytik übertragen wurden.

Um die Wurzeln und die heutige Stellung der Methode zu verdeutlichen wurde ein Abschnitt Historisches mit den wesentlichen Informationen eingefügt. Im Abschnitt Grundlagen übernehmen kurze Definitionen bzw. Texte zur Terminologie und zum Prinzip der Methoden, mit tabellarischen Zusammenstellungen der wichtigsten Gleichungen und Formeln, die Aufgabe einer Einführung, wobei bei allgemeinen, nicht speziell analytischen Gesetzmäßigkeiten aufentsprechende Lehrbücher der Physikalischen Chemie (bzw. Anorganischen und Organischen Chemie) verwiesen wird. Analytischchemische Besonderheiten werden dagegen ausführlicher und betont herausgestellt. Ausführungen zur Gerätetechnik und analytischen Verfahren im Abschnitt Analytische Praxis sollen die Verbindung zur anwendungsbezogenen, problemorientierten Analytik mittels der vorgestellten Methode herstellen.

Eine Hinführung des Lesers zu den Referatezeitschriften und den Originalpublikationen ist ein weiteres wesentliches Anliegen dieses Lehrbuches. Unter der Überschrift Literatursuche werden Hinweise für gezielte eigene Literaturrecherchen gegeben. Als Literatur am Ende eines jeden Kapitels werden vor allem Monographien der letzten zehn Jahre aufgeführt. Originalarbeiten zum neuesten Stand einer Methode lassen sich anhand der Hinweise zur Literatursuche selbst erschließen. Sie werden in Einzelfällen nur dann genannt, wenn sie in den bisher erschienenen Spezialmonographien noch nicht genügend berücksichtigt bzw. im Lehrbuch speziell zitiert wurden.

Mit dieser Form der Darstellung werden folgende Hauptziele verfolgt:

• Der Leser soll einen systematischen Überblick über die Methoden, deren theoretische Grundlagen, über deren Stellung innerhalb der chemischen Analytik sowie deren Anwendbarkeit zur stofforientierten Problemlösung gewinnen.
• Durch die analytisch betonten Ausführungen, dieHinweiseaufVerknüpfungen mit anderen Methoden, die ähnliche oder ergänzende analytische Informationen liefern können, wird versucht, Ansätze für eine spezifisch analytisch-chemische Denk- und Betrachtungsweise zu vermitteln, die aufden chemischen Grundkenntnissen der sogenannten Kernfächer aufbaut.
• Die Hervorhebung der Literatursuche verfolgt den Zweck, den Benutzer des Lehrbuches möglichst direkt mit der Originalliteratur in Kontakt zu bringen und auch dem Nichtchemiker einen Einstieg in die spezielle Fachliteratur zu erleichtern. Die Uneinheitlichkeit in den Dokumentationssystemen der verschiedenen Referatezeitschriften ließ in vielen Fällen die differenzierte Aufführung der analytisch relevanten Schlüsselwörter (key words) sinnvoll erscheinen.

Das Kapitel 1 Allgemeine und theoretische Grundlagen behandelt vor allem den Stellenwert der Analytischen Chemie heute, die konzeptionellen Ansätze von der Problemstellung bis zur Analysenstrategie, die analytische Qualitätssicherungund die anBedeutung gewinnende computergestützte Analytische Chemie, speziell die Verfahren der Datenauswertung und Bewertung zum Beispiel mit uni- und multivariaten statistischen Methoden.

Der über die Qualität des analytischen Ergebnisses entscheidenden Probenvorbereitung ist ein spezielles Kapitel gewidmet, welches die Teilschritte von der Probennahme bis zur Probenaufbereitung vor der eigentlichen Analyse bzw. den Messungen praxisnah vorstellt.

Daran schließen sich die Kapitel über Bestimmungsmethoden und dann erst Trennmethoden an, die stets eine der zuvor behandelten Bestimmungsmethoden zur Detektion benötigen. Im abschließenden Kapitel Spezielle Methoden und Anwendungsgebiete werden die in den vorausgehenden Kapiteln gewonnenen Kenntnisse über die einzelnen Analysenmethoden für vorgegebene Bereiche der Struktur- und Gehaltsanalytik weiter vertieft und auch ergänzt.

Das Lehrbuch wendet sich nicht nur an Studenten der Chemie an Fachhochschulen und an wissenschaftlichen Hochschulen, die als Wahl-oder Wahlpflichtfach die AnalytischeChemiegewählt haben, sondern auch an alle anderen Studenten experimentell/technischer Wissenschaften, die sich mit der chemischen Analytik, z. B. im Rahmen der Umwelt- und Materialforschung,beschäftigen wollen. Durch die Ausweitung des Stoffes auf zahlreiche Beispiele aus der Anwendung in der stofforientierten Analytik soll das Buch auch den analytisch tätigen Naturwissenschaftler und Ingenieur ansprechen, der nicht aufgrund seines Studiums bereits über die erforderlichen Grundlagenund Methodenkenntnisse verfügt.

Clausthal, im Frühjahr 1995

Georg Schwedt

1
Allgemeine und theoretische Grundlagen

1.1 Analytische Chemie heute

Inhalt

Die historischen Anfänge. Definitionen der Analytischen Chemie. Stellenwert in Wissenschaft und Gesellschaft. Bedeutung der Spurenanalytik. Eurocurriculum, Studiengruppe Education in Analytical Chemistry der Working Party of Analytical Chemistry von 1992. Analytik in Gesetzen, Verordnungen und Normen. Literatursuche: Fachzeitschriften, Abstracts, Computerrecherchen und elektronische Bibliotheken.

Die historischen Anfänge

Zu Beginn seiner „Geschichte der Analytischen Chemie“ (1966) schreibt der Chemiehistoriker Ferenc Szabadváry dass, die ältesten analytischen Kenntnisse, die Verfahren der Goldprüfung auf „trockenem Wege“ (durch Schmelzen im Ofen), bereits im Alten Testament der Bibel an mehreren Stellen nachzulesen seien. Die Erarbeitung der Analyse habe stets am Anfang jeder Entwicklung in der Chemie gestanden. Zuerst hätten die Stoffe untersucht werden müssen, bevor irgendwelche Gesetzmäßigkeiten gefunden werden konnten. Erst ab einem gewissen Stand der analytischen Kenntnisse hätten auch Fortschritte in der Chemie erzielt werden können. Reinheitsprüfungen, z. B. von Grünspan auf Verfälschung durch Eisen(II)-sulfat, sind bei dem römischen Schriftsteller Plinius dem Älteren (23–79 n. Chr.) in dessen dem Kaiser Titus gewidmeter Naturgeschichte Naturalis Historia nachzulesen. Im Zeitalter der Alchemie bzw. der frühen Chemie bis etwa in das 17. Jahrhundert stand die Analyse von Metallen bzw. Mineralen im Rahmen des Berg- und Hüttenwesens im Vordergrund. Im 14. und 15. Jahrhundert beschrieben die sogenannten „Probierbüchlein“ außer Gold-, Silber-, Blei-, Kupfer- und anderen „Proben“ auch Verfahren zur Güteprüfung des Schwefels für die Schwarzpulverherstellung.

In den Beginn der Neuzeit, charakterisiert durch das Wirken des Arztes und Naturforschers Paracelsus, eigentlich Theophrast Bombast von Hohenheim (1493–154...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Inhaltsverzeichnis
• Titel
• Impressum
• Vorwort zur 3. Auflage
• Vorwort zur 2. Auflage
• Vorwort zur 1. Auflage: Das Konzept
• 1 Allgemeine und theoretische Grundlagen
• 2 Probenvorbereitung
• 3 Chemische Analysenmethoden
• 4 Elektrochemische Analysenmethoden
• 5 Thermische Analysenmethoden
• 6 Atomspektroskopische Methoden
• 7 Molekülspektrometrische Methoden
• 8 Radiometrische Analysenmethoden
• 9 Physikalisch-chemische Trennmethoden
• 10 Spezielle Methoden und Anwendungsgebiete
• Stichwortverzeichnis
• Endbenutzer-Lizenzvereinbarung