Chemie/Analyse

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Das Analysieren ist eine der typischen Tätigkeiten von Chemikern.

Eine Analyse ist der der Chemie eine systematische Untersuchung, bei der die Einzelbestandteile von zusammengesetzten Stoffen oder Lösungen, welche als Analysenprobe bezeichnet werden, mit chemischen und physikalischen Methoden zu ermitteln. Dabei wird zwischen qualitativer („Welche Stoffe sind vorhanden?“) und quantitativer Analyse („Wie viel eines bestimmten Stoffes ist vorhanden?“) unterschieden.

Ein weiterer Aspekt der Analysebegriffes ist die Strukturaufklärung einer unbekannten Verbindung. Von Strukturaufklärung spricht man, wenn die Struktur der Verbindung zum ersten Mal aufgefunden werden muss, von Identifizierung, wenn es Vergleichsmaterial gibt, wenn es also nur darum geht, die Identität der chemischen Verbindung einer Probe im Vergleich mit einer bereits bekannten Verbindung festzustellen.

Qualitative Analyse

Die qualitative Analyse beschäftigt sich mit dem Nachweis chemischer Elemente, bestimmter Gruppen in Molekülen oder Verbindungen, ohne deren Mengenverhältnisse zu berücksichtigen. Dieser geschieht durch Nachweisreaktionen oder mit Hilfe von Instrumenten. Kurz zusammengefasst: es wird gesucht, was in einer Probe enthalten ist.

Dies ist an verschiedenen Stellen von Bedeutung:

  • Bei der Suche nach neuen Medikamenten wird oft auf pflanzliche Inhaltsstoffe zurückgegriffen. Die Aufklärung der Struktur des noch unbekannten Stoffes ist notwendig, um ihn industriell zu produzieren.
  • Proben aus der Umwelt werden auf Schadstoffe untersucht. Diese gilt es zu identifizieren, falls sie vorhanden sind. Dabei vergleicht man bekannte Informationen mit dem noch nicht identifizierten Stoff.
  • Im Chemie-Unterricht sind einfache Nachweis-Reaktionen praktisch, um zum Beispiel Produkte von chemischen Reaktionen zu erkennen.

Einfache Nachweis-Reaktionen

Einfache chemische Reaktionen können zum Nachweis eines Stoffes verwendet werden, wenn ...

  • keine andere Reagenzien ebenso reagieren
  • die Reaktion ein deutliches Zeichen liefert (Farbänderung, Geräusch, Niederschlag, ...)

Anorganik

Organik

Spektroskopische Methoden

VIS-Spektrum mit dem dazugehörigen Linienspektrum

Als Spektroskopie bezeichnet man eine Gruppe von physikalischen Methoden, in denen eine Strahlung nach einer bestimmten Eigenschaft wie Energie, Wellenlänge, Masse etc. zerlegt wird. Die beobachtete Intensitätsverteilung wird Spektrum genannt, aufzeichnende Geräte heißen Spektrometer.

Da diese Geräte recht teuer sind, kann man diese Methoden in der Schule meist nicht durchführen. Die hinter diesen Nachweis-Methoden stehende Theorie ist aber meist gut verständlich und man kann mit vorhandenen Spektren einmal in das Chemie-Studium hineinschnuppern.


Flammenfärbung

Flammenfärbung und Linienspektrum dazu

Einige Elemente bewirken eine typische Färbung der Bunsenbrennerflamme, wenn sie verbrannt werden.

Elementaranalyse

Die Elementaranalyse ist in der Schule vor allem eine Methode zur Bestimmung des prozentualen Gehalts bzw. Massenanteils der grundlegenden Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Bei reinen Verbindungen kann man damit die Summenformel einer einfachen organischen Verbindung bestimmen.

Quantitative Analyse

Eine quantitative Analyse ist ein Verfahren, bei der es um die Beantwortung der Frage geht, wie viel von einem Stoff in einer gegebenen Probe vorhanden ist.

Die Umweltanalyse ist auch hier wichtig: denn oft macht die Dosis das Gift. Kleine Mengen eines gefährlichen Stoffes können toleriert werden.

Einfache Verfahren

pH-Analyse

Die Bestimmung des pH-Wertes ist eine einfach Möglichkeit die Konzentration einer Säure oder einer Lauge zu bestimmen. Das ist natürlich nur möglich, wenn man weiß, welcher Stoff enthalten ist und es nur einer ist.

  • Nutzung von pH-Papier oder Flüssigindikator (Universalindikator)
  • Säure-Base-Titration mit einem Indikator, verwendbar bei starken Säure oder Basen/Laugen
  • Säure-Base-Titration mit pH-Meter