Elementanalyse

Gemeinsam mit Ihnen finden wir die optimale Gerätelösung für Ihr Labor. Unser Portfolio in der Elementanalyse reicht von der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) und Atomfluoreszenzspektrometrie (AFS) bis hin zu induktiv gekoppelten Plasmasystemen für die optische Emission (ICP-OES ) und Massenspektrometrie (ICP-MS).

Unabhängig davon, ob Sie eine Lösung für die Routineanalytik einiger weniger Elemente mit moderaten Probenmengen, für die Multi-Element-Analyse mit hohem Durchsatz oder ein dediziertes Quecksilber-Analysesystem suchen, wir bieten Ihnen Lösungen, die exakt den Anforderungen Ihrer Applikation entsprechen.

Allgemeine Informationen zur Elementanalyse

Die Verfahren zur Elementanalyse, einem Teilbereich der Analytischen Chemie, der auf der Atomspektroskopie beruht, werden zur quantitativen und qualitativen Bestimmung von chemischen Elementen eingesetzt. Es wird grundsätzlich zwischen zwei Arten der Analyse unterschieden: Der qualitativen und der quantitativen Bestimmung von chemischen Elementen.

Elementanalyse:

• Die qualitative Elementanalyse wird angewandt, um die genauen Bestandteile einer Probe zu bestimmen. Methoden, die hierfür herangezogen werden können, sind unter anderem einfache chemische Verfahren, aber auch die Spektroskopie oder die Chromatografie.
• Die quantitative Elementanalyse wird angewandt, um die Massenanteile bzw. die Konzentration der in der Probe enthaltenen Elemente aufzuschlüsseln. Methoden hierfür können massenspektrometrische, atomabsorptionsspektrometrische oder atomfloureszenzspektrometrische Analysen sein.

Analytik Jena bietet Ihnen eine Auswahl an Geräten für Atomabsorptionsspektrometrie (AAS), Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS), für die Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und für die Atomfluoreszenzspektrometrie (CV-AAS/AFS).

Abgrenzung: Elementanalyse und Elementaranalyse

Die Begriffe “Elementanalyse” und “Elementaranalyse” können durch ihre semantische Nähe leicht für Verwechslung sorgen. Dennoch bergen sie einen feinen, aber nicht unerheblichen Unterschied in der chemischen Analytik. Die Elementaranalyse beschäftigt sich mit der Analyse von Nichtmetallen (hauptsächlich Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel), Phosphor und Halogenen. Die Elementanalyse widmet sich den weiteren Elementen des Periodensystems und deckt damit einen weit größeren Bereich ab, als die Elementaranalyse.

Arten der Elementanalyse in Geräten von Analytik Jena

Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Die Atomabsorptionsspektrometrie, oder auch abgekürzt AAS genannt, ist eine Methode zur quantitativen und qualitativen Bestimmung von Elementen, die vorrangig in Feststoffen und wässrigen Lösungen eingesetzt wird. Die AAS stützt sich auf die Absorption von Strahlung durch angeregte freie Atome in einer Probe. Jedes Element der Probe besitzt ein einzigartiges Linienspektrum des absorbierten Lichtes, das bei der Atomabsorptionsspektrometrie herangezogen wird und Aussagen über die enthaltenen Elemente ermöglicht. Je nachdem, wie die Atomisierung der Elemente in der Probe erfolgt, wird die Atomabsorptionsspektrometrie in vier Unterverfahren aufgeteilt:

• F-AAS: aus dem Englischen „flame atomic absorption spectrometry“; deutsch „Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie“ oder „Flammentechnik“ genannt
• GF-AAS oder EA-AAS: aus dem Englischen „graphite furnace atomic absorption spectrometry“; deutsch „AAS mit elektrothermischer Atomisierung“ oder „Graphitrohrtechnik“ genannt
• CV-AAS: aus dem Englischen “cold vapour atomic absorption spectrometry”; deutsch „AAS mit Kaltdampftechnik“ wird zur Bestimmung von Quecksilber angewendet. Die sogenannte „Hydridtechnik“, zur Bestimmung von Hydrid bildenden Elementen wird häufig mit der Kaltdampftechnik kombiniert.
• HR-CS-AAS: aus dem Englischen „high-resolution continuum-source atomic absorption spectrometry“; deutsch „Atomabsorptionsspektrometrie mit Kontinuumstrahler und hochauflösendem Echelle-Doppelmonochromator“

Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)
Die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma, abgekürzt ICP-MS genannt (aus dem Englischen: inductively coupled plasma mass spectrometry) ist eine Analysemethode, mit der sich geringste Elementkonzentrationen bestimmen lassen. Sie wird eingesetzt, um geringste Spuren von Schwermetallen nachzuweisen, wie beispielsweise von Quecksilber, Blei oder Cadmium. Für die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma wird durch ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld mit Argon-Gas ein Plasma generiert, das die Probe auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und verdampft. Die freiwerdenden atomaren Bestandteile werden ionisiert und die Isotope der Elemente messtechnisch erfasst. Diese quantitative Art der Elementanalyse ermöglicht sehr niedrige Nachweisgrenzen von wenigen Nanogramm des Elementes pro Liter. Durch die Kopplung von weiteren Geräten, können spezifischere Analysen durchgeführt werden. Mit einem Laserablationsgerät ist beispielsweise eine zerstörungsfreie Analytik möglich, die bei historischen Fundstücken eingesetzt werden kann.

Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES)
Die Emissionsspektrometrie zur Elementanalyse wird auch als Flammenspektroskopie, Flammenphotometrie, Atomemissionsspektrometrie (AOS) oder optische Emmissionsspektrometrie (OES) bezeichnet. Analytik Jena kombiniert in ihren Geräten die optische Emissionsspektrometrie mit der Probenanregung im induktiv gekoppelten Plasma, ICP-OES (aus dem Englischen: inductively coupled plasma optical emission spectrometry). Das induktiv gekoppelte Plasma der optischen Emissionsspektrometrie ist ähnlich der ICP-MS: Ein Hochfrequenzfeld erzeugt ein Plasma aus Argon, durch das die Probenelemente angeregt werden und Licht emittieren. Das dabei emittierte elementspezifische Licht wird detektiert und ausgewertet. Somit lassen sich die in einer Probe enthaltenen Elemente qualitativ und quantitativ bestimmen.

Atomfluoreszenzspektrometrie (CV-AFS)
Die Atomfluoreszenzspektrometrie ist ein Messverfahren ähnlich der AAS, jedoch wird anstelle der Absorption ein Fluoreszenzsignal detektiert. Dieses Verfahren wird überwiegend zur Bestimmung von niedrigsten Spuren von Quecksilber eingesetzt und hat gegenüber der AAS den Vorteil einer höheren Sensibilität bei weniger Störfaktoren und Interferenzen.

Anwendungsbereiche der Elementanalyse

Die Elementanalyse ist dem Bereich der anorganischen Analytik zuzuordnen. Bereits zum Anfang bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts wurde vorrangig eine Analyse entwickelt, mit der man den Anteil von Kohlenstoff in Proben ermitteln konnte. Seitdem haben sich weitere Methoden etabliert, die die Bestimmung weiterer Stoffe ermöglichten und die Elementanalyse dahin gebracht haben, wo sie heute ist.

Nicht nur in wissenschaftlichen Einrichtungen oder in der chemischen Industrie besitzt die Elementanalyse einen hohen Stellenwert. Zahlreiche Unternehmen müssen zur Qualitätskontrolle und Überwachung regelmäßige Untersuchungen durchführen.

In der Landwirtschaft werden beispielsweise Analysen von Ackerböden vorgenommen, um den Zustand der Böden festzustellen und die passende Konzentration von Düngemitteln zu errechnen und den Ertrag zu steigern. Die Ernte wird ebenfalls auf Qualität und toxische Elemente untersucht.

Die Ölindustrie nutzt die Vorteile der Elementanalyse nicht nur für die Überwachung der eigenen Produktion, sondern auch zur Optimierung ihrer Produkte. Indem Altöl auf Verschleißmetall und Additive analysiert wird, können Schwachstellen der Ölgewinnung und-verarbeitung gefunden und optimiert werden.

Der Schutz von Verbrauchern ist ebenfalls ein Anwendungsbereich der Elementanalyse. Die Pharmaindustrie analysiert Medikamente. Dazu werden regelmäßig Trinkwasseruntersuchungen vorgenommen oder stichprobenartig Lebensmittel überwacht. Auch geben Firmen Untersuchungen zu Allergenen auf Kleidung oder Spielwaren in Auftrag.

Die Elementanalyse ist somit ein essentieller Bestandteil in sehr vielfältigen Bereichen des Lebens. Durch ihre Variabilität liefert sie wertvolle Einblicke und Erkenntnisse, die uns jeden Tag weiterbringen – ob in der Wissenschaft, Forschung, Industrie oder Landwirtschaft.

Mit Geräten zur Elementanalyse von Analytik Jena sind Sie in allen Bereichen bestens aufgestellt, sowohl im Bereich der Routineanalytik wie auch bei dedizierten Analysen mit hohen Anforderungen. Wir bieten Ihnen speziell auf Ihren Einsatzzweck angepasste Geräte und Lösungen.

(Quelle: https://www.laborpraxis.vogel.de/elementbestimmung-schnell-und-empfindlich-a-102776/)