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Trennung, Reinigung und Vorbereitung zur Analyse

Die Aufgabe eines Chemikers besteht in der Untersuchung solch unterschiedlicher Stoffe wie rostfreiem Stahl, Bier, einem Fingernagel, einem Rosenblatt, Rauch, Aspirin und Papier. Der Bestimmung von Art oder Menge eines Bestandteiles derartiger Materialien geht immer ein Probenschritt voran, bei dem die Menge an erforderlichem Material für die Analyse festgelegt wird, das einheitlich sein muss. Außerdem werden entweder der zu untersuchende Bestandteil oder unerwünschte Inhaltsstoffe, die die Analyse stören, abgetrennt. Die geeignete Trennmethode hängt von der Art des zu untersuchenden Bestandteiles und der Gesamtprobe ab. Eine Trennung beruht immer auf unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften. Soll z. B. ein Gemisch aus Salz und Sand analysiert werden, so ist deren Trennung relativ einfach, da sich Salz in Wasser löst und Sand nicht. Bei einem Gemisch aus Eisenspänen und Sand sind beide Anteile in Wasser unlöslich, dafür ist Eisen magnetisch und Sand nicht.

Die Chromatographie ist die Trennmethode mit dem breitesten Anwendungsspektrum. Es gibt sie in vielen Varianten, die durch die Art der Säulenpackung und die Wechselwirkungen zwischen Probe und Bestandteil bestimmt werden. In der Gelpermeationschromatographie werden große Moleküle nach ihrer Größe getrennt. Bei der Ionenaustauschchromatographie werden geladene Bestandteile (Ionen) getrennt. In der Gaschromatographie macht man sich die unterschiedliche Flüchtigkeit der Probenmoleküle zunutze. Mit Hilfe der Verteilungschromatographie trennt man kleine, neutrale Moleküle einer Lösung.

Eine Trennung wird durchgeführt, um einen reinen oder teilweise gereinigten Bestandteil analysieren zu können und/oder störende Bestandteile zu entfernen. In der Regel muss man keine Trennung durchführen, wenn die Methode hochspezifisch oder selektiv und nur auf den gewünschten Bestandteil gerichtet ist. Die Messung des pH-Wertes, also der Wasserstoffionenkonzentration im Blut, mittels einer Glaselektrode erfordert beispielsweise keinen Trennschritt.

Weitere vorbereitende Schritte sowohl für qualitative als auch quantitative Analysen sind die Standardisierung und die Kalibrierung (Eichung). Die Response (Ansprechen) sowie die Empfindlichkeit der mechanischen und elektronischen Geräte gegenüber dem gesuchten Bestandteil muss kalibriert und standardisiert werden. Man verwendet dazu den reinen Bestandteil oder eine Eichprobe. Der Gehalt an gesuchtem Bestandteil in derartigen Proben ist bekannt. Standardisierung bedeutet, man führt die Analyse immer unter den gleichen Bedingungen durch (z. B. gleiche Temperatur, das gleiche Messgerät). Dies ist wichtig für Messreihen und für die Reproduzierbarkeit (Wiederholbarkeit).