Gasanalyse

Die Gasanalyse ist ein Teilgebiet der Analytischen Chemie. Mit Hilfe chemischer und physikalischer Methoden wird die qualitative und quantitative Zusammensetzung von Gasen und Gasgemischen untersucht. Einfache Voruntersuchungen lassen sich mittels spezieller Reagenzien in Reagenzglasversuchen sowie mit Reagenzpapieren durchführen.

Einfache qualitative Nachweise

Saure und basische Gase

Sauer oder basisch reagierende Gase wie Chlorwasserstoff, Schwefeldioxid, Ammoniak oder flüchtige Amine verändern den pH-Wert wässriger Lösungen. Dies kann mit Farbindikatoren geprüft werden. Dazu leitet man das zu prüfende Gas durch die Indikatorlösung oder man benutzt ein angefeuchtetes Indikatorpapier.

Fällungsreaktionen

Bleiacetatlösung wird zum Schwefelwasserstoffnachweis verwendet, wobei schwarzes Bleisulfid ausfällt. Dazu kann auch feuchtes Bleiacetatpapier verwendet werden. Kohlendioxid lässt sich mit Kalkwasser oder Bariumhydroxidlösung nachweisen. Dabei fallen die weißen Erdalkalicarbonate aus. Bei Bariumhydroxidlösung ist der Effekt deutlicher, weil die Substanz sich erheblich besser in Wasser löst als Calciumhydroxid. Acetylen kann man mit einer Silbernitratlösung nachweisen. Es fällt graues Silberacetylid aus.

Halbquantitative Nachweise

Mit Prüfröhrchen, welche mit einer Trägersubstanz und einem Reagenz gefüllt sind, kann ein Gas halbquantitativ untersucht werden. Dazu pumpt man eine genau festgelegte Gasmenge durch das Prüfröhrchen. Dabei schreitet eine sichtbare Reaktionsfront durch die Füllung des Röhrchens. Anhand einer (meist logarithmischen) Skala wird der ungefähre Analytgehalt abgelesen (zum Beispiel in ppm). In diese Kategorie gehören auch die althergebrachten Alkoholprüfröhrchen. Sie sind mit Kaliumdichromat/Schwefelsäure beschickt und gestatten eine ja/nein-Aussage, ob die Promillegrenze an Blutalkohol überschritten wurde, denn der Alkoholgehalt der Atemluft hängt von der Blutalkoholkonzentration ab. Bei der Reaktion im Prüfröhrchen reduziert der Alkohol das orangefarbene Dichromat zum tiefgrünen Chrom(III).

Es gibt eine breite Palette an Prüfröhrchen für fast alle praktisch relevanten Gase und Dämpfe. Sie werden vor allem bei den Feuerwehren und Gefahrstoffdiensten eingesetzt, um schnelle Aussagen über gefährliche Gase in der Umgebungsluft zu erhalten.

Quantitative Bestimmung von gasförmigen Komponenten

Die gasförmigen Analyten werden zumeist quantitativ von Flüssigkeiten absorbiert, an Adsorber (wie Aktivkohle) gebunden oder in Kühlfallen ausgefroren. Anschließend werden beispielsweise die Flüssigkeiten weiter untersucht. Zu den klassischen Methoden gehören hierbei die Untersuchung von Gasgemischen mit der Gasbürette, die Gravimetrie und die Volumetrie. Heutzutage können viele Gasanalysen auch mit automatischen Instrumenten durchgeführt werden. Viele dieser Verfahren spielen in der organischen Elementaranalyse eine zentrale Rolle. Für komplizierter zusammengesetzte Gasgemische, vor allem im Spurenbereich, bietet sich die Gaschromatographie an.

Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid lässt sich bestimmen, indem man das Gas durch eine starke Kaliumhydroxidlösung leitet. Der Behälter wird vorher und nachher gewogen. Die Gewichtsdifferenz entspricht der absorbierten Kohlenstoffdioxidmenge. Ein geeigneter Apparat wurde von Justus von Liebig erfunden: Der Fünf-Kugel-Apparat.

Sauerstoff

Elementarer Sauerstoff ist zwar reaktionsfreudig, aber spontan reagiert er nur mit wenigen Stoffen. Von einer stark basischen Pyrogallollösung wird er begierig und quantitativ absorbiert.

Halogenwasserstoff

Die Halogenwasserstoffe können in einer Lauge absorbiert werden. Anschließend wird neutralisiert und mit Silbernitrat titriert. Bei potentiometrischer Indikation lassen sich Chlorid, Bromid und Iodid nebeneinander bestimmen. Gleiches ist mit der Ionenchromatographie möglich.

Siehe auch

  • Blutgasanalyse

Literatur

  • K. Cammann: Instrumentelle Analytische Chemie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin, 2001.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

25.01.2021
Optik - Teilchenphysik
Aus Weiß wird (Extrem)-Ultraviolett
Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) haben eine neue Methode entwickelt, um die spektrale Breite von extrem-ultraviolettem (XUV) Licht zu modifizieren.
25.01.2021
Astrophysik - Teilchenphysik
Neue Möglichkeiten bei Suche nach kalter dunkler Materie
Das Baryon-Antibaryon-Symmetrie-Experiment (BASE) am Antiprotonen-Entschleuniger des CERN hat neue Grenzen für die Masse von Axion-ähnlichen Teilchen – hypothetischen Teilchen, die Kandidaten für dunkle Materie sind – festgelegt und eingeschränkt, wie leicht sie sich in Photonen, die Teilchen des Lichts, verwandeln können.
25.01.2021
Exoplaneten
Weltraumteleskop findet einzigartiges Planetensystem
Das Weltraumteleskop CHEOPS entdeckt sechs Planeten, die den Stern TOI-178 umkreisen.
25.01.2021
Elektrodynamik - Teilchenphysik
Ladungsradien der Quecksilberkerne 207Hg und 208Hg wurden erstmals vermessen
Was hält Atomkerne im Innersten zusammen? Das können Physikerinnen und Physiker anhand von Präzisionsmessungen des Gewichts, der Größe und der Form von Atomkernen erkennen.
25.01.2021
Elektrodynamik - Quantenoptik
Physiker erzeugen und leiten Röntgenstrahlen simultan
Röntgenstrahlung ist meist ungerichtet und schwer zu leiten.
25.01.2021
Optik - Quantenoptik
Optimale Information über das Unsichtbare
Wie vermisst man Objekte, die man unter gewöhnlichen Umständen gar nicht sehen kann? Universität Utrecht und TU Wien eröffnen mit speziellen Lichtwellen neue Möglichkeiten.
22.01.2021
Festkörperphysik - Quantenoptik - Thermodynamik
Physiker filmen Phasenübergang mit extrem hoher Auflösung
Laserstrahlen können genutzt werden, um die Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern.
21.01.2021
Sonnensysteme - Planeten
Die Entstehung des Sonnensystems in zwei Schritten
W
21.01.2021
Exoplaneten
Die Entstehung erdähnlicher Planeten unter der Lupe
Innerhalb einer internationalen Zusammenarbeit haben Wissenschaftler ein neues Instrument namens MATISSE eingesetzt, das nun Hinweise auf einen Wirbel am inneren Rand einer planetenbildenden Scheibe um einen jungen Stern entdeckt hat.
20.01.2021
Kometen_und_Asteroiden
Älteste Karbonate im Sonnensystem
Die Altersdatierung des Flensburg-Meteoriten erfolgte mithilfe der Heidelberger Ionensonde.