Mikrochemie

Die Mikrochemie oder Mikroanalyse beschreibt Verfahren zur quantitativen oder qualitativen Bestimmung (Analyse) von chemischen Verbindungen oder Elementen in kleinen Mengen, auch genannt „Tracer“ (Spuren), von Probenmaterialien.^[2]

Mit Laborgeräten bzw. Aufbauten wie in dieser Abbildung aus dem Jahr 1919 wurden beispielsweise Gase in Mikromengen analysiert. Am Fixed Nitrogen Research Laboratory der American University unter der Leitung von Arthur B. Lamb wurde um 1919 die Entwicklung von Produkten aus atmosphärischem Stickstoff vorangetrieben, darunter Nitratverbindungen für Sprengstoffe bzw. Munition und Düngemittel.^[1]

Je nach der notwendigen Substanzmenge unterscheidet man in der Mikroanalyse zwischen

• Semi-Mikroanalyse mit 10 bis 20 mg,
• der eigentlichen Mikroanalyse mit 1 bis 10 mg,
• Ultra-Mikroanalyse 10⁻³ bis 10⁻² mg,
• Sub-Mikroanalyse 10⁻⁶ bis 10⁻⁵ mg und
• Subultra-Mikroanalyse 10⁻⁹ bis 10⁻⁸ mg.

Die Nachweisgrenzen vieler Stoffe konnten dabei vor allem durch die Anwendung moderner physikochemischer Messmethoden wie der Chromatographie, Absorptionsmessungen, dem Einsatz radioaktiver Isotope oder auch durch hochempfindliche Farbreaktionen deutlich verringert werden.^[3]

Geschichte

Die Mikrochemie und ihre Vorgänger entwickelten sich im Verlauf des 19. Jahrhunderts.^[4][5][6] Die Entwicklung spezieller Instrumente, Techniken und Verfahren durch Fritz Pregl ermöglichte zum Beispiel erstmals die Untersuchung von kleinen Gewebeproben für die medizinische Diagnostik. Vor ihrer Einführung wurde in mehr oder weniger großen Kolben und Bechern gearbeitet, die eine Untersuchung von kleinsten Probenmengen nicht erlaubte. Dies war in der medizinischen Forschung und Forensik aber notwendig. Pregls Arbeiten entstanden zum Großteil in Graz, wo das chemisch-analytische Institut der Technischen Universität bis 1967 den Titel „Institut für Mikrochemie“ trug. Fritz Feigl war über die „Tüpfelanalyse“ Wegbereiter der Chromatographie.^[3] In den USA verbreitete Pregls Schüler Anton Benedetti-Pichler und Paul L. Kirk die Methoden der Mikrochemie bzw. Ultramikrochemie, respektiv.^[7][8]

Die Methoden der Mikrochemie und ihre anwendungsspezifischen Erweiterungen waren von Beginn an ein wichtiger Bestandteil der Erforschung der Radioaktivität als Teilgebiet der Radiochemie sowie der Entwicklung der Isotopentechnik.^[9] Mithilfe der Mikrochemie konnten Transurane, wie beispielsweise Plutonium, das nur in Mikromengen vorlag, entdeckt werden.^[10] Heutzutage existieren eine Vielzahl^[11] von Labortechniken die radiochemische Mikromengen analysieren können, z. B. die Gammaspektroskopie, Scanning transmission X-ray microscopy (STXM).^[12][13]

Siehe auch

• Analysenprobe
• Entdeckung der Kernspaltung

Literatur

Siehe auch: Analytische Chemie

• Egerton C. Grey: Practical Chemistry by Micro-Methods. W. Heffer & Sons, London 1925 (englisch, Textarchiv – Internet Archive).
• Paul L. Kirk: Quantitative Ultramicroanalysis. John Wiley & Sons, New York 1950 (englisch, Textarchiv – Internet Archive).
• Friedrich Hecht, Michael K. Zacherl (Hrsg.): Verwendung der Radioaktivität in der Mikrochemie (= Handbuch der Mikrochemischen Methoden. Band 2). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1955, ISBN 978-3-662-35458-2, doi:10.1007/978-3-662-36286-0.
• Hanns Malissa, A. A. Benedetti-Pichler: Anorganische Qualitative Mikroanalyse. Springer Vienna, Vienna 1958, ISBN 978-3-7091-5082-5, doi:10.1007/978-3-7091-5081-8.
• Ekkehard Fluck, Margot Becke-Goehring: Einführung in die Theorie der quantitativen Analyse. 7th Auflage. Steinkopff, Heidelberg 1990, ISBN 978-3-7985-0788-3, doi:10.1007/978-3-642-50332-0.