Elemente, Schulbuch

184 8 Analytische Chemie Schon seit den Anfängen der wissenschaftlichen Chemie zu Anfang des 19. Jahrhun- derts besteht eine Trennung in Anorganische und Organische Chemie. Das Unter- suchen und Identifizieren von Substanzen erlangte seit diesem Zeitpunkt eine immer größere Bedeutung, sodass sich bald ein eigener Teilbereich der Chemie als „Analy- tische Chemie“ entwickelte. Später entstanden weitere neue Bereiche. So entwi- ckelte sich aus der organischen Chemie die Biochemie und aus der Zusammenarbeit mit der Physik die physikalische Chemie, die ihrerseits die Teilbereiche der theore- tischen Chemie und der Elektrochemie hervorbrachte. Weitere Teilbereiche bildeten sich in Folge. 8.1 AUFGaBEN DER ANaLYTIScHEN CHEMIE Am Anfang stand die Frage nach dem „Was“ im Vordergrund. Später gewann auch die Frage nach dem „Wieviel“ an Bedeutung. Diese beiden Fragen werden von der Quali- tativen Analytik sowie der Quantitativen Analytik beantwortet. Mit dem Bekanntwer- den der Tatsache, dass zwei oder mehrere Substanzen die gleiche Summenformel aufweisen und daher der Unterschied im Aufbau der Teilchen der Substanzen liegen muss, entwickelte sich ein dritter Bereich der Analytik, die Strukturanalytik. Das be- sagte Phänomen spielt vor allem in der organischen Chemie eine Rolle und wird daher im Band „Moleküle“ intensiv behandelt. Die Analytische Chemie ist also gefordert, unbekannte Substanzen zu identifizieren, sowie die Menge einer bestimmten Substanz in einem Gemenge zu bestimmen. Besondere Bedeutung erlangten diese Aufgaben mit dem Anwachsen des Umwelt- bewusstseins der Menschen, sowie ihrem Bestreben nach Gesundheit sowie gesun- den Lebensmitteln. Die Untersuchung von Wasser, Luft und von Lebensmittelinhalts- stoffen brachte die Analytische Chemie ebenso ins Bewusstsein der Bevölkerung, wie Analysen des Blutes. Im industriellen Bereich spielt die Qualitätskontrolle eine besondere Bedeutung. 8.2 METHODIK DER ANaLYTIScHEN CHEMIE Die Analytische Chemie bedient sich einerseits klassischer, so genannter nassche- mischer Methoden, andererseits moderner, chemisch-physikalischer instrumenteller Methoden. Durch die schnelle Entwicklung der Gerätetechnologie gewinnen zwei- tere immer mehr an Bedeutung. Die instrumentellen Methoden kann man in drei Gruppen ordnen. Die optischen Methoden – auch meist spektroskopische Methoden genannt – nutzen emittierte oder absorbierte Strahlung (siehe Seite 19) als Informationsquelle. Die zweite Grup- pe, die Trennmethoden , basieren vor allem auf der Chromatografie (siehe Seite 8) und ihren Abkömmlingen. Die elektroanalytischen Methoden wie zB Polarografie oder Elektrophorese (Einsatz besonders in der medizinischen Analytik – DNA-Ana- lyse) stellen die dritte Gruppe dar. Bei diesen Methoden wird ein elektrisches Signal oder die Wirkung eines elektrischen Feldes als Analysensignal genutzt. Von größter Bedeutung für ein Analysenergebnis ist dessen Genauigkeit. Diese setzt sich aus den Komponenten Richtigkeit und Reproduzierbarkeit zusammen. Repro- duzierbarkeit bedeutet, dass bei mehrmaliger Durchführung derselben Analyse identische Analysenergebnisse vorliegen. Zur exakten Beurteilung eines Analysen- ergebnisses muss die Analyse daher mehrmals durchgeführt werden. Die Richtigkeit ergibt sich aus der Abweichung des Analysenergebnisses vom wahren Wert. Die Genauigkeit hängt von zwei Arten von Fehlern ab. Zufällige bzw. statistische Fehler ergeben sich aus einer nicht exakten Durchführung des gesamten analyti- schen Prozesses. Systematische Fehler entstehen durch Wahl einer falschen Ana- lysenmethode (Siehe Abb. 184.3). Vor allem ist auch zu beachten, dass die verschie- denen Analysenverfahren unterschiedliche Nachweisgrenzen haben. Die Nachweisgrenze ist jene Konzentration, die von dem entsprechenden Verfahren gerade noch erfasst wird. Organische Chemie Physikalische Chemie Analytische Chemie Anorganische Chemie Theoretische Chemie Elektrochemie Biochemie Komplex- Chemie Lebensmittel- chemie Medizinische Chemie Qualitative Analytik Welche Stoffe sind vorhanden? Antwort: Quantitative Analytik Wie viel von einem Stoff ist vorhanden? Antwort: Struktur- Analytik Wie sehen die Teilchen eines Stoffes aus? Antwort: Abb. 184.1: Teilbereiche der Chemie Abb. 184.2: Teilbereiche der Analytik Abb. 184.3: Analysenfehler Statistischer Fehler: klein Systematischer Fehler: 0 Statistischer Fehler: groß Systematischer Fehler: 0 Statistischer Fehler: klein Systematischer Fehler: groß Statistischer Fehler: groß Systematischer Fehler: groß t4w4dd Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv