Mikro-Elektrogravimetrie
Elektrochemische Verfahren wie die Elektrodeposition, das heißt die Abscheidung geeigneter Elemente durch elektrischen Gleichstrom, wurden früh auch für die Mikrochemie erschlossen. Mit geeigneten Instrumenten lassen sich Mikrogramm-Mengen zum Beispiel wichtiger Metalle relativ sauber schon nach einem "Durchgang" gewinnen. Auch Trennungen verschiedener Metalle sind oft leicht möglich, wenn notwendige Reaktionsbedingungen eingestellt werden. Vielfach ist eine quantitative Bestimmung von Metallgemischen schwierig, wenn sie Kupfer neben zum Beispiel Kobalt enthalten, weil diese Elemente sich häufig gegenseitig beeinflussen und stören. Eine Abtrennung im Voraus ist deshalb oft sehr willkommen.
Im Folgenden wird eine Anordnung beschrieben, die sich durchaus noch weiter verkleinern ließe, und die ich gebraucht habe, um Bestimmungen der Metalle verschiedener Kolwezit-Minerale zu bewerkstelligen.
Material/Geräte:
Außer den in den Bildern sichtbaren Haltevorrichtungen (Mikromanipulatoren, Klemmen) noch Kabel und ein Laborgerät zur regelbaren Spannungsversorgung, mehrere mm-große Platinschälchen mit Dicken von bis zu 0,025 mm, Platindrähte, Cahn-Waage oder andere Mikrowaagen
Chemikalien:
Kolwezit-Lösung (Kolwezit: Mineral mit der Idealzusammensetzung CuCo(CO3)2) in HCl
Kupfersulfat-Lösung
Salzsäure 1-2 N
Schwefelsäure 1 N
Versuchsdurchführung:
Hier die Gesamtanordnung mit meinen unersetzlichen, wenn auch etwas ramponierten Prior-Mikromanipulatoren. Ein Labornetzteil liefert den Strom. Man beachte den hilfreichen Einsatz von Reissfedern für die Mikrochemie!
Ein Ausschnitt mit Kathodenschale und Anodenstift aus Platin. Unter starker Vergrößerung (Lupe) wird die Absenkung der Anode kontrolliert.
In einem wenige mm großen Platinschälchen die Probe, hier einige in 2M HCl aufgelöste Kristalle Kolwezit. Unter einer starken IR-Lampe wird das HCl verdampft und durch H2SO4 ersetzt, die für die Elektrolyse besser geeignet ist.
Hier der Elektrolysevorgang bei etwa 2,5 V. Man sieht bereits die Abscheidung größerer Cu-Mengen im Randbereich.
Hier die gewaschene Cu-Abscheidung.
Eine andere Probe, nach Trocknung, auf einer Waagschale der CAHN-Mikrowaage.
In einer weiteren Probe sieht man schon unmittelbar nach Beginn des Stromflusses die erste Abscheidung von Cu, wahrscheinlich noch im Nanogramm-Bereich.
Entsorgung:
Die µg- bzw. µl-Mengen werden verdünnt über das Abwasser entsorgt.
Erklärungen:
Mit dem Versuch sollte die Möglichkeit gezeigt werden, elektrodepositorische Metallabscheidungen im mikrochemischen Maßstab durchzuführen. Die Idee dazu stammt unter anderem von Julius Donau (s. Literatur). Die dahinterstehenden physikochemischen Vorgänge sind dieselben, wie in der Makrochemie.
Literatur:
J.Donau: Mikrochemie, 27, 14 (1939) ausführliche Beschreibung in: Anorganische Mikrogewichtsanalyse, F.Hecht und J.Donau, (1940)
Mikro-Elektrogravimetrie
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Re: Mikro-Elektrogravimetrie
Sehr eindrucksvoll, ein typischer AC-Praktikumsversuch im Mikromaßstab...
Wird bei solch kleinen Mengen irgendwann die Physisorption von den bei der Elektrolyse entstehenden Gasen signifikant bezüglich des Gewichts?
Wird bei solch kleinen Mengen irgendwann die Physisorption von den bei der Elektrolyse entstehenden Gasen signifikant bezüglich des Gewichts?
- Seaborg
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Re: Mikro-Elektrogravimetrie
In der einschlägigen Literatur der damaligen Zeit (Benedetti-Pichler, Donau, Alimarin und El-Badry) bzgl. Mikroelektrolyse kommt der von Dir verwendete Begriff nicht vor und ich will nicht päpstlicher sein als der Papst.Calciumcitrat hat geschrieben: ↑Dienstag 11. Mai 2021, 23:10
Wird bei solch kleinen Mengen irgendwann die Physisorption von den bei der Elektrolyse entstehenden Gasen signifikant bezüglich des Gewichts?
Das deponierte Metall wird ja im allgemeinen noch erhitzt und aus dem Überstand werden evtl. weitere Metalle gefällt.
Wobei könnte die Physisorption denn eine Rolle spielen?
Re: Mikro-Elektrogravimetrie
Ich würde diesen Artikel gerne in die Analytik verschieben und bitte darum, die eingefügten Formatfelder (Material und Geräte, Chemikalien, Entsorgung und Erklärungen - Sicherheitshinweise optional) noch auszufüllen. Nicht jeder weiß gleich, was Kolwezit ist (bitte nicht nur auf die onlinesuche vereisen!). Literaturhinweise wären schön.
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher." (A. Einstein 1871 - 1955)
"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)
"Die gefährlichste Weltanschauung ist die Weltanschauung der Leute, die die Welt nie gesehen haben." (Alexander v. Humboldt, 1769 - 1859)
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Re: Mikro-Elektrogravimetrie
Jetzt, mit etwas Abstand nochmal durchgelesen, fällt mir auf, daß zwar der Vorgang beschrieben, jedoch keine Probe exemplarisch ausgewertet wurde. Zur Demonstration reicht es schon, eine Lösung bekannten Gehaltes einzuwiegen und das daraus abgeschiedene Kupfer zurück zu wiegen. Daran läßt sich eventuell noch eine Fehlerdiskussion "aufhängen", um diese Methode besser einordnen zu können. Und zu guter Letzt ist ein Tipp zur Reinigung der Platingeräte hilfreich, besonders der Tipp, wie bitte nicht (Zerstörung wegen Auflösung in z.B. Königswasser).
Der Tipp mit der Reißfeder ist echt gut. Man hat eine "fixierbare Pinzette" mit langem Stiel.
Der Tipp mit der Reißfeder ist echt gut. Man hat eine "fixierbare Pinzette" mit langem Stiel.
Re: Mikro-Elektrogravimetrie
EDIT by lemmi: Korrekturgelesen, Formatierung angepasst
@Seaborg: bitte noch die Anregungen von Glaskocher einarbeiten (sofern du dazu Informationen hast). Ausserdem ist in der Chemikalienliste eine Kupfersulfatlösung erwähnt, die in der Versuchsbeschreibung augenscheinlich keine Verwendung findet. Hast du damit die Methode geprüft/kalibriert oder sowas?
@Seaborg: bitte noch die Anregungen von Glaskocher einarbeiten (sofern du dazu Informationen hast). Ausserdem ist in der Chemikalienliste eine Kupfersulfatlösung erwähnt, die in der Versuchsbeschreibung augenscheinlich keine Verwendung findet. Hast du damit die Methode geprüft/kalibriert oder sowas?
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- mgritsch
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Re: Mikro-Elektrogravimetrie
Edit: korrekturgelesen und verschoben.