Einleitung
Die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes ist in der organischen Elementaranalyse eher selten gefragt. Wir sind aber in der Lage, diese Bestimmung bei Bedarf durchzuführen und empfehlen dies dringend bei allen C/H-Verbindungen bzw. hydrophilen Substanzen, die meist einen merklichen Wassergehalt aufweisen..
Die Bestimmung von O erfolgt seit September 2010 mit Hilfe des "EA 3000" von Eurovector mit einem Zusatzgerät zur Hochtemperaturpyrolyse. Der HTA (Fa. Hekatech) liefert für die Pyrolyse in reiner HeliumAtmosphäre eine Temperatur bis fast 1.500 °C. Der Reaktor wird von einem Glaskohlenstoffrohr gebindet, das mit einm Bett aus Glaskohlenstoffsplittern gefüllt ist. Darauf befindet sich eine Zone mit aktivem Kohlenstoff.
Messprinzip
Bestimmung mit dem EA 3000:
Die Probesubstanz wird in einer Silberkapsel eingewogen. Dabei werden 1 bis 2,5 mg Substanz benötigt. Nach Zusammenfalten der Kapsel wird die Probe im Autosampler plaziert.
Die Silberkapsel mit der Probe fällt in denen Pyrolyseofen wo sie bei 1.480 °C in reiner Helium-Atmosphäre zersetzt wird. Die Produktgase reagieren mit dem im Überschuss vorhandenen Kohlenstoff wobei der gesamte Sauerstoff als Kohlenmonoxid freigesetzt wird.
Neben CO ist N2 als wesentliches Reaktionsprodukt zu beobachten. Wasserstoff H2 und kurzkettige Kohlenwasserstoffe (CH4 ...) werden in geringen Mengen nachgewiesen. Die Produktgase werden durch eine Kühlfalle in flüssigem Stickstoff (-196 °C) geleitet, um aggressive Fluorverbindungen abzufnagen. Eine Falle mit metallischem Kalzium dient ebenfalls der Bindung von HF. Ein weiters Absorptionsrohr ist mit Ascarith und Magnesiumperchlorat gefüllt um Kohlendioxid CO2 und Wasser H2O von der Trennsäule fernzuhalten. Diese beiden Gase können allerdings nur während der Aufwärmphase des Geräts gebildet werden.
Anschließend werden die Produktgase durch Gaschromatographiean einer Molekularsiebsäule getrennt und mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor quantifiziert.
Der Blindwert wird mit einer leeren Kapsel bestimmt.
Zur Kalibrierung werden L-Cystin, Acetanilid und Benzoesäure eingesetzt.
Arbeitsbereich
Die Analyse erfasst den gesamten in der Probe enthaltenen Sauerstoff.
Die Bestimmungsgrenze unter normalen Arbeitsbedingungen lieget bei 0,05 w-%. Die methodisch bedingte Unsicherheit liegt im oberen Arbeitsbereich bei 50 w-% O bei +-0,3 w-%.
Probleme und Interferenzen
Die Analyse von flüssigen Substanzen ist mittels kleiner Zinnfiolen möglich, die mit Helium gespült und dann gasdicht verschlossen (kalt verschweißt) werden.
Dir Pyrolyse setzt Sauerstoff auch neben Alkalien, Erdalkalien und Phosphor quantitaiv frei. Einige stabile und hochschmelzende Oxide lassen sich allerdings auch bei dieser hohen Temperatur nicht mit Kohlenstoff reduzieren. Durch Zusatz von Teflon ("CF2") können auch solche Verbindungen meist aufgeschlossen werden. Hier werden die Oxide gleichsam mit Fluor oxidiert und Sauerstoff wird freigesetzt.