Hauptinhalt

CHN/S-Analytik

1. Einführung
2. Einwaagen
3. Luft- und/oder wasserempfindliche Verbindungen
4. Limitationen der Methodik und Troubleshooting
5. Messdaten-Bereitstellung

1. Einführung

Die drei bzw. vier Elemente werden parallel über eine Verbrennungsanalyse bestimmt.
Wir messen mit dem vario Micro cube (Hersteller: Elementar) im CHN oder im CHNS Modus. Die entsthenden Verbrennungsgase werden an einer Säule adsorbiert und nacheinander durch Temperaturerhöhung desorbiert. Die Detektion erfolgt über Wärmeleitfähigkeit.

Üblicherweise wird von jeder Probe eine Doppelbestimmung durchgeführt. Daher bitte für eine CHN oder CHNS Analyse jeweils ca. 10mg lösungsmittelfreie Substanz abgeben.

Die Analysen werden jeweils dienstags und donnerstags im Verlauf des Vormittages durchgeführt. Das heißt, dass an diesen Tagen Proben berücksichtigt werden, welche bis ca. 10:30 Uhr des Messtages abgegeben worden sind. Wir freuen uns (wenn es keine Tiegel und keine empfindlichen Proben sind), wenn die Proben schon einen Werktag zuvor abgegeben werden, so können wir morgens gleich anfangen einzuwiegen.

Bitte auch die Theoriewerte angeben, weil wir innerhalb des Kalibrierbereiches messen müssen und die Einwaage entsprechend angepasst werden muss.
Bei einer Schwefelbestimmung ist der Theoriewert ganz wichtig, da wir mit aufsteigender Prozentzahl der Schwefelwerte messen müssen.

Die Messergebnisse können üblicherweise am Folgetag der Messung elektronisch abgeholt werden.

Bei Problemen mit nicht-passenden Werten, die unterschiedlichste Ursachen haben können, in der überwiegenden Zahl der Fälle aber auf unsaubere Verbindungen oder Einwaagefehler zurückzuführen sind, oder bei anderen Fragen nehmen Sie bitte unverzüglich Kontakt mit uns auf! Nur gemeinsam können wir an Lösungen arbeiten! 

2. Einwaagen

Für diejenigen, die selber in der Glovebox einwiegen: Je Tiegel sollten in der Regel mindestens 2,5 mg jedoch nicht mehr als 3,5 mg Substanz eingefüllt werden, außer in folgenden Fällen:

• H > 10%: möglichst kleine Einwaage (2-2.5 mg)
• N > 30%: Einwaage < 3 mg
• C > 70%: Einwage ca. 1.5-2 mg
• S > 40%: Einwaage < 2.5 mg

Hintergrund ist, dass bei hohen Elementgehalten eines Elements die gemessenen Werte ansonsten außerhalb des Kalibrationsbereiches liegen würden.

 3. Luft- und/oder wasserempfindliche Verbindungen

Die Proben müssen vom jeweiligen Experimentator selbst in Sn-Tiegel abgefüllt und eingewogen werden (vgl. 2. Einwaagen), da wir keine Möglichkeit haben die Proben unter Schutzgas zu handhaben. Ist keine eigene hinreichend genaue Analysenwaage in der Glovebox vorhanden, so können vorgewogene Tiegel bei uns angefordert werden um die Proben darin abzufüllen. Wir wiegen sie dann vor der Messung zurück. 

Es darf sich keine Substanz außen am Tiegel befinden. In diesem Fall werden die Proben nicht gemessen bzw. es kommt zwangsläufig zu fehlerhaften Ergebnissen!

Die Tiegel müssen in der Glovebox fest verschlossen werden. Hierzu gibt es bei Elementar Kapselpressen. Entsprechende Werkzeuge aus der feinmechanischen Werkstatt sind ebenfalls in einigen Arbeitsgruppen im Umlauf, z.B. der Arbeitsgruppe Sundermeyer. Sollten die Tiegel nicht gasdicht verschlossen sein wird es unweigerlich zu fehlerhaften Ergebnissen kommen.

Für Flüssigkeiten oder leichtflüchtige Substanzen hat sich das doppelte Verpacken in zwei Tiegel unterschiedlicher Größe bewährt, wobei jeder Tiegel für sich fest verschlossen wird. Die doppelte Verpackung ist aber auch bei empfindlichen Feststoffen zu empfehlen.

Wird die Glovebox mit Stickstoff betrieben, so ist ggf. ein Blindwert resultierend aus dem Gaseinschluss ab zu ziehen. Dieser Blindwert muss ggf. experimentell bestimmt werden.Für luftempfindliche Proben empfiehlt es sich, diese erst am Messtag aus der Glovebox zu holen, um die Standzeit an normaler Atmosphäre zu verkürzen.

Wenn luft- und/oder wasserempfindliche Proben abgegeben werden sollen, tragen Sie sich bitte unbedingt rechtzeitig vor der Messung in die ausliegende Liste ein. Pro Messtag steht nur eine begrenzte Anzahl an Messterminen zur Verfügung. Wenn ein Messtag ausgebucht ist tragen Sie sich bitte für den nächstmöglichen Messtag ein.

Für Proben, die nicht vorab in die Liste eingetragen wurden, können wir nicht garantieren, dass sie gemessen werden können. 

Bis auf Weiteres bitten wir aus gleichem Grund darum empfindliche Proben ohne Schwefel nur am Dienstagmorgen und empfindlichen Proben mit Schwefel nur am Donnerstagmorgen zur Messung abzugeben. Hintergrund ist der, dass beim Umstellen der beiden Messmodi mindestens 1.5 h "Run-In" Zeit mehr oder weniger ungenutzt "verloren" gehen. 

Die Proben sollten wenn möglich bis 9.00 Uhr, allerspätestens bis 10.00 Uhr des jeweiligen Messtages in der Abteilung vorliegen, ansonsten können wir aus organisatorischen Gründen keine zeitnahe Messung garantieren!

4. Limitationen der Methodik und Troubleshooting

Bei den Limitationen muss man unterscheiden, zwischen Verbindungsklassen, die die Analyse stören und Verbindungsklassen, die die Lebensdauer der Reaktionsrohre negativ beeinflussen.

Die Messwerte können beeinflusst werden von Verbindungen mit:

• Fluor, dieses kann Stickstoff, Kohlenstoff aber auch Schwefel vortäuschen
• Selen, kann Schwefel vortäuschen
• Schwermetallhaltige Substanzen, insbesondere solche, die zur Bildung von Carbiden neigen, was dann zu systematisch zu niedrigen C-Werten führt

Für die Lebensdauer der Reaktionsrohre können negativ sein Verbindungen mit:

• Fluor
• Phosphor
• Erdalkli/Alkalimetallen

Verbindungen mit Ruthenium können Oxide  bilden, die sich auf der Messzelle absetzen und diese belegen und unempfindlich machen. Dies gilt natürlich auch für andere Elemente, die flüchtige Oxide bilden aber Ruthenium ist hier das mit der höchsten Gefährdungsstufe.Wenn mehrerer solcher Proben zur Messung anstehen bitten wir Sie darauf zu achten, dass diese gut verteilt auf mehrere Messtage abgegeben werden. Denn ein Schaden ist insbesondere dann zu erwarten wenn viele problematische Proben hintereinander gemessen werden.

Falls Sie Proben mit diesen problematischen Elementen selber einwiegen bitten wir darauf zu achten, dass die Einwaagen ca. 2.5 mg betragen, nicht mehr.

Schlifffett in den Proben verändert schon in kleinen Mengen das Ergebnis. Anhand der massenspektrometrischen Untersuchungen lässt sich feststellen, dass leider allzu oft vermeintlich saubere Verbindungen mit Schlifffett verunreinigt sind. Zum Vergleichen mit Massenspektren der eigenen Proben, ob ggf. Schlifffett in den eigenen Proben enthalten ist, sind hier die EI- und FD-Massenspektren von Schlifffett abgebildet:

Fehler sind meist bei den Elementen mit größerem Massenanteil (in der Regel Kohlenstoff) ersichtlich. Speziell Wasserstoff liegt aufgrund seiner niedrigen Masse oftmals noch innerhalb der Spezifikation (0.5% Abweichung absolut) auch wenn Kohlenstoff oder Stickstoff bereits Abweichungen zeigen.  

Eine Vorhersage ob es wirklich zu Problemen, d.h. zu systematisch falschen Werten kommt, ist mitunter schwierig. Sollte es bei bestimmten Proben wiederholt zu Abweichungen in die gleiche Richtung kommen sprechen Sie uns bitte an. Es ist wissenschaftlich jedenfalls nicht korrekt eine Probe "zehnmal" abzugeben und den einen vielleicht passenden Wert zu nehmen. Wenn überhaupt muss in so einem Fall der Mittelwert unter Angabe der Standardabweichung publiziert werden!

Es ist denkbar, dass spezielle Verbindungen oder Verbindungsklassen aus technischen Gründen schlichtweg nicht mit dem Gerät analysiert werden können. So sind z.B. Verbrennungstemperaturen über 1150°C nicht zu realisieren. 

5. Messdaten-Bereitstellung

Bei der Bereitstellung der Messdaten hat sich durch die Umstellung auf Windows10 seit Anfang 2020 eine Änderung ergeben. Bitte geänderten Pfad und Anmeldedaten beachten!

Die CHN(S)-Messdaten finden Sie nach Abschluss der Auswertung durch uns in elektronischer Form unter folgendem Pfad: \\sd15009.chemie.uni-marburg.de\Data_Elemental_Analysis

Dieses Laufwerk bitte als Netzlaufwerk einbinden (Rechtsklick auf "This PC" und auf "Map Network Drive" klicken). Im sich öffnenden Fenster dann bitte den Pfad eingeben. Es ist wichtig ein Häkchen bei "Log on with different credentials" zu setzen. Danach sollte dann ein neues Fenster aufgehen, wo Sie bitte auf "more options" klicken und einen anderen User für den Login eingeben: sd15009\MSEA_Client. Das Passwort erfragen Sie bitte bei den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Labors Elementanalytik oder bei Kolleginnen und Kollegen, die den Login bereits nutzen.

Nach dem Drucken bzw. lokalen Speichern der Daten bitte die Datei wieder schließen.