Einleitung
ISSN 2571-5860SCHWINGUNGSSPEKTROSKOPIE – Fingerabdruck der Moleküle, Teil 2: Raman-SpektroskopieBerzelius-Laborjournal, 7.01, 05/2023
Vorwort
Teil 2 des Berzelius-Laborjournals (BLJ) Schwingungs-spektroskopie dreht sich um die Raman-Spektroskopie, die wie die Infrarot (IR)-Spektroskopie auf der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie beruht. Im Gegensatz zur IR-Spektroskopie, bei der die Moleküle Licht absorbieren, handelt sich bei der Raman-Messung um eine Emissionsspektroskopie. Beide Verfahren liefern Einblicke in den Aufbau bzw. die Eigenschaften eines Materials und ergänzen sich teilweise. Die Raman-Spektroskopie erlaubt zerstörungsfreie Messungen, dies sogar durch Gebinde aus Glas oder Kunststoff. So können z. B. Spirituosen, die mit Methanol gestreckt sind, leicht identifiziert werden.
Die Raman-Spektroskopie ist ein wichtiges Hilfsmittel in der Forensik und der Qualitätskontrolle der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Auch für die Kriminalistik ist sie bedeutend, insbesondere im Bereich der Drogen- oder Sprengstoffanalytik.
Die Raman-Spektroskopie ist ein wichtiges Hilfsmittel in der Forensik und der Qualitätskontrolle der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Auch für die Kriminalistik ist sie bedeutend, insbesondere im Bereich der Drogen- oder Sprengstoffanalytik.
Inhalt
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Folge zuerst den Hauptkapiteln in den linken zwei Spalten, sonst überspringst du für das Verständnis wichtige Kapitel. Fahre mit dem Cursor auf die Bilder, um Hinweise zu erhalten.
In den Exkursen auf der rechten Seite findest du interdisziplinäre Zusammenhänge und Anwendungen.
Hauptkapitel ⇓ ; Exkurse ⟹
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Raman-Spektroskopie
Methanol – Der tödliche Bruder des Ethanols
Meldungen über tödliche Vergiftungen mit Methanol sind leider keine Seltenheit. Meistens handelt es sich um unsachgemäss hergestellte Spirituosen, die grössere Mengen Methanol enthalten.
Die Raman-Spektroskopie kann Leben retten
Mittels Raman-Technologie können methanolverseuchte Spirituosen identifiziert werden, und dies ohne eine Flasche zu öffnen.
Die Raman-Spektroskopie kann Leben retten
Mittels Raman-Technologie können methanolverseuchte Spirituosen identifiziert werden, und dies ohne eine Flasche zu öffnen.
Raman-Spektroskopie
Zur Schwingungsspektroskopie gehört wie die IR- auch die Raman-Spektroskopie. Das Projekt Berzelius bietet ein portables Hightech-Raman-Gerät an, das nicht viel grösser als ein Smartphone ist. Zur Funktionsweise: Ein Laser schiesst auf die Probe. Im Spektrum des an der Probe gestreuten Lichts werden neben der eingestrahlten Frequenz (Rayleigh-Streuung) noch weitere Frequenzen wie die Raman-Streuung beobachtet. Dazu mehr auf den folgenden Seiten. Die Frequenzunterschiede zum eingestrahlten Licht entsprechen den für das Material charakteristischen Energien von Rotationen und Schwingungen der Moleküle. Aus dem erhaltenen Spektrum lassen sich, ähnlich dem IR-Spektrum, Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. Die physikalischen Grundlagen und die Anregung der
Probe sind jedoch unterschiedlich.
Der österreichische Physiker Adolf Gustav Stephan Smekal (1895–1959) sagte den Raman-Effekt bereits 1923 voraus. Es war aber der indische Physiker Chandrasekhara Venkata Raman (1888–1970), der ihn 1928 erstmals nachweisen konnte. Dafür erhielt er 1930 den Nobelpreis der Physik.
Der österreichische Physiker Adolf Gustav Stephan Smekal (1895–1959) sagte den Raman-Effekt bereits 1923 voraus. Es war aber der indische Physiker Chandrasekhara Venkata Raman (1888–1970), der ihn 1928 erstmals nachweisen konnte. Dafür erhielt er 1930 den Nobelpreis der Physik.
Streuung von Laserlicht an Materie
Transmission
Wird eine Probe mit intensivem Laserlicht bestrahlt, durchdringt der grösste Teil des Lichts die Probe.
Wie ein Laser funktioniert, erfährst du im Film von planet.schule.de.
Rayleigh-Streuung
Die bestrahlte Substanz streut einen sehr kleinen Anteil des Laserlichts in alle Raumrichtungen. Die Frequenz des Streulichts entspricht der des eingestrahlten Laserlichts. Bei der Rayleigh-Streuung handelt es sich um elastische Zusammenstösse zwischen Photonen und Materie, bei denen keine Energie übertragen wird. Die Streuung wurde nach ihrem Entdecker, dem englischen Physiker John William Strutt, 3. Baron Rayleigh (1842–1919), benannt. Er erhielt 1904 den Nobelpreis für Physik.
Was die Rayleigh Streuung mit dem blauen Himmel zu tun hat, erfährst du in diesem Film von planet.schule.de.
Raman-Streuung
Ein noch viel geringerer Teil des eingestrahlten Lichts wird dagegen unelastisch gestreut. Dabei erfolgt eine Energie-übertragung des Lichts auf die Materie (Stokes-Streuung) und seltener auch umgekehrt (Anti-Stokes-Streuung). Dieses Phänomen heisst Raman-Streuung.
Wird eine Probe mit intensivem Laserlicht bestrahlt, durchdringt der grösste Teil des Lichts die Probe.
Wie ein Laser funktioniert, erfährst du im Film von planet.schule.de.
Rayleigh-Streuung
Die bestrahlte Substanz streut einen sehr kleinen Anteil des Laserlichts in alle Raumrichtungen. Die Frequenz des Streulichts entspricht der des eingestrahlten Laserlichts. Bei der Rayleigh-Streuung handelt es sich um elastische Zusammenstösse zwischen Photonen und Materie, bei denen keine Energie übertragen wird. Die Streuung wurde nach ihrem Entdecker, dem englischen Physiker John William Strutt, 3. Baron Rayleigh (1842–1919), benannt. Er erhielt 1904 den Nobelpreis für Physik.
Was die Rayleigh Streuung mit dem blauen Himmel zu tun hat, erfährst du in diesem Film von planet.schule.de.
Raman-Streuung
Ein noch viel geringerer Teil des eingestrahlten Lichts wird dagegen unelastisch gestreut. Dabei erfolgt eine Energie-übertragung des Lichts auf die Materie (Stokes-Streuung) und seltener auch umgekehrt (Anti-Stokes-Streuung). Dieses Phänomen heisst Raman-Streuung.
Messprinzip eines Raman-Spektrometers
Ein Laser (Wellenlängen zwischen 400 und 1100 nm) trifft mit monochromatischem Licht – das ist elektromagnetische Strahlung mit einer definierten Frequenz bzw. Wellenlänge –
auf eine Messprobe. Die Wahl der Wellenlänge und die Intensität des Laserlichts hängen von der Applikation ab.
Unelastische Streuung
Bei der unelastischen Streuung überträgt ein kleiner Teil des eingestrahlten Lichts – ca. 1 von 10'000'000 Photonen – Energie auf die Teilchen der Stoffprobe, die dadurch in Schwingung versetzt werden. Das Streulicht entsteht also durch Absorption und Re-Emission von Photonen in Kombination mit Schwingungsanregung. Da das gestreute Licht Energie abgegeben hat, ist es energieärmer, hat also eine kleinere Frequenz als das eingestrahlte. Bei Wechselwirkung mit bereits angeregten Molekülschwingungen kann die Lichtstreuung auch mit einer Abgabe von Schwingungsenergie an die gestreuten Photonen verbunden sein. Das Streulicht hat dann eine höhere Frequenz als das eingestrahlte Licht.
Die Verschiebung der Wellenlänge des gestreuten gegenüber dem eingestrahlten Licht ist die Raman-Verschiebung (engl. Raman shift). Das Streulicht wird z. B. mit einem Prisma in die einzelnen Wellenlängen aufgespalten und von einem Detektor aufgezeichnet. Anschliessend berechnet das Gerät aus diesen Daten das Raman-Spektrum.
Die Funktionsweise eines Prismas erklärt simpleclub hier.
Unelastische Streuung
Bei der unelastischen Streuung überträgt ein kleiner Teil des eingestrahlten Lichts – ca. 1 von 10'000'000 Photonen – Energie auf die Teilchen der Stoffprobe, die dadurch in Schwingung versetzt werden. Das Streulicht entsteht also durch Absorption und Re-Emission von Photonen in Kombination mit Schwingungsanregung. Da das gestreute Licht Energie abgegeben hat, ist es energieärmer, hat also eine kleinere Frequenz als das eingestrahlte. Bei Wechselwirkung mit bereits angeregten Molekülschwingungen kann die Lichtstreuung auch mit einer Abgabe von Schwingungsenergie an die gestreuten Photonen verbunden sein. Das Streulicht hat dann eine höhere Frequenz als das eingestrahlte Licht.
Die Verschiebung der Wellenlänge des gestreuten gegenüber dem eingestrahlten Licht ist die Raman-Verschiebung (engl. Raman shift). Das Streulicht wird z. B. mit einem Prisma in die einzelnen Wellenlängen aufgespalten und von einem Detektor aufgezeichnet. Anschliessend berechnet das Gerät aus diesen Daten das Raman-Spektrum.
Die Funktionsweise eines Prismas erklärt simpleclub hier.
Grundlagen
Das folgende Video ist inspiriert vom Webinar
der Firma Metrohm
zur Raman-Technologie vom 07.02.2023.
Starte das Video durch Anklicken der Schaltfläche "play".
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Wie entsteht ein Raman-Spektrum?
Charakteristische Regionen
Wie bei der IR- existieren auch bei der Raman-Spektroskopie
charakteristische Bereiche. Die Fingerprint-Region (400–1800
cm ̄ ¹) dient dem Identifizieren von unbekannten oder Verifizieren von bekannten
Substanzen.
Die Schwingungen der funktionellen Gruppen weisen typische Raman-Verschiebungen bei Wellenzahlen oberhalb von 1500 cm ̄ ¹ auf. So zeigt die C=O-Streckschwingung eine Bande zwischen 1700 und 1730 cm ̄ ¹. Dieser Bereich ist typisch für alle Moleküle mit einer Carbonylgruppe, wie z. B. Ketone und Aldehyde. Die Region unterhalb 400 cm ̄ ¹ ermöglicht die Analyse von Mineralien, Edelsteinen, Metallen und Halbleitern.
Die Schwingungen der funktionellen Gruppen weisen typische Raman-Verschiebungen bei Wellenzahlen oberhalb von 1500 cm ̄ ¹ auf. So zeigt die C=O-Streckschwingung eine Bande zwischen 1700 und 1730 cm ̄ ¹. Dieser Bereich ist typisch für alle Moleküle mit einer Carbonylgruppe, wie z. B. Ketone und Aldehyde. Die Region unterhalb 400 cm ̄ ¹ ermöglicht die Analyse von Mineralien, Edelsteinen, Metallen und Halbleitern.
Fingerprint-Region
Neben den Schwingungen der funktionellen Gruppen erscheinen Gerüstschwingungen der C–C-Bindungen von cyclischen Kohlenstoffverbindungen (Ringen) im Raman-Spektrum wesentlich stärker als im IR-Spektrum. Diese Skelett-Schwingungen befinden sich meistens bei Raman-Verschiebungen unterhalb von 1500 cm ̄ ¹. Sie haben stoffspezifische Muster. Man nennt diese Region deshalb Fingerprint-Region. Sie ist von grosser Bedeutung bei der Identifikation von Stoffen. Mit geeigneten Algorithmen kann die Fingerprint-Region mit Spektren aus einer Datenbank abgeglichen und ein Stoff mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit identifiziert werden.
Quelle: Basics of Raman spectroscopy (anton-paar.com)
Quelle: Basics of Raman spectroscopy (anton-paar.com)
Region der funktionellen Gruppen
Funktionelle Gruppen wie die Cyanogruppe der Nitrile (vgl. Hintergrundbild) oder die Carbonylgruppe der Aldehyde bestimmen die typischen Eigenschaften von Stoffen. Die Schwingungen dieser Gruppen erscheinen in einem Raman-Spektrum bei charakteristischen Raman-Verschiebungen. Diese Verschiebungen sind typisch für Moleküle, welche die gleiche funktionelle Gruppe aufweisen. Spezifische Raman-Banden ermöglichen die Zuordnung einer unbekannten Substanz in eine spezifische Stoffklasse. So zeigt die Cyano-Gruppe (CN) von Benzonitril im Raman-Spektrum eine charakteristische Bande bei 2229 cm ̄ ¹.
Quelle: Basics of Raman spectroscopy (anton-paar.com)
Quelle: Basics of Raman spectroscopy (anton-paar.com)
Fazit Raman-Spektren
- In Raman-Spektren erscheint die Intensität des Raman-Signals als Funktion der Wellenzahl.
- Die Intensität des Raman-Signals entspricht der Anzahl der gemessenen Photonen pro Zeiteinheit. Sie hängt von der Dauer der Messung, der Stärke des Lasersignals und von der Probenkonzentration ab.
- Quantitative Messungen müssen bei gleicher Messdauer und Laserstärke erfolgen.
- Die Wellenzahl ist wie bei der IR-Spektroskopie der Kehrwert der Wellenlänge.
Die Einheit ist cm⁻¹.
- Die Wellenzahl ist proportional zur Frequenz und zur Energie der Strahlung.
- Der Bereich eines Raman-Spektrums liegt meist zwischen den Wellenzahlen 400 und 4000 cm⁻¹; die Skala ist linear.
Vorteile der Raman-Spektroskopie
Die Raman-Spektroskopie bietet
gegenüber der IR-Spektroskopie
eine Reihe von Vorteilen, da Laserlicht im sichtbaren oder nahem Infrarot-Bereich (NIR) verwendet wird. Hier einige davon:
- Glasküvetten können als Probengefässe verwendet werden, da Glas durchlässig ist für sichtbares Licht.
- Aufsatzlinsen ermöglichen die Analyse von Materialien direkt oder in ihren Glas- oder Kunstoffgefässen.
- Durch Verwenden flexibler, langer Quarzglasfaserkabel können gefährliche Stoffe wie Sprengstoffe auf Distanz untersucht werden.
- Im Gegensatz zur IR-Spektroskopie sind Raman-Banden von Wasser sehr intensitätsschwach, was Messungen in wässrigen Lösungen ermöglicht.
- Untersuchen und Verfolgen (Monitoring) von chemischen Reaktionen durch Einführen von Raman-Sonden in ein Reaktionsgemisch oder auch Messen durch ein Fenster: Daher keine Verschmutzung des Probenstroms.
Raman- und IR-aktive Schwingungen
Vergleich von IR- und Raman-Spektroskopie
Beide Technologien haben ein breites Anwendungsfeld in Industrie und Forschung, besonders im Bereich der Pharmazie und der Forensik, von der Qualitätssicherung bis zur Drogenanalytik. Die Wahl des Messgeräts hängt dabei von stoffspezifischen Eigenschaften und dem Verwendungszweck ab.
Bedienung Mira M-3
Anwendungen
Anwendungen der Raman-Spektroskopie
Das Raman-Spektrometer ist eines der technisch aufwändigsten Geräte in unserem Hightech-Gerätepark, nicht zuletzt auch wegen seiner Grösse. Hier einige interessante Anwendungen.
Berzelius-LaborjournalImpressum
Autor: Dr. Adrian Brugger
Editor-in-Chief und Projektleiter: Dr. Alfred Steinbach
Berzelius-Editorial-Team in alphabetischer Reihenfolge:
Dr. Adrian Brugger, Marianne Leuenberger, Dr. Martin Novotny, Markus Roth, Dr. Alfred Steinbach, Eva Steingruber, Dominik Tschirky, Patrick Massen (Medienwerkstatt.PHSG).
Berzelius – Im Hightech-Labor der Naturwissenschaften ist ein gemeinsames Projekt des Instituts Fachdidaktik Naturwissenschaften der PHSG und der Metrohm Stiftung
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Berzelius-Editorial-Team in alphabetischer Reihenfolge:
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Berzelius – Im Hightech-Labor der Naturwissenschaften ist ein gemeinsames Projekt des Instituts Fachdidaktik Naturwissenschaften der PHSG und der Metrohm Stiftung
Giftcocktails oder nicht?
Methanol gehört wie der Trinkalkohol Ethanol zur Stoffklasse der Alkohole. Er ist auch als Methylalkohol oder Holzgeist bekannt. Allerdings ist Methanol wesentlich giftiger als Ethanol.
Äusserlich sieht man es diesen Spirituosen nicht an, ob sie Ethanol oder das viel giftigere Methanol enthalten. Auch vom Geschmack her, ist eine Unterscheidung kaum möglich.
Eine Möglichkeit des Panschens ist die Herstellung von Spirituosen mit im Vergleich zu Ethanol billigerem Methanol. Eine andere Form ist die illegale Beimischung von Methanol, um den Alkoholgehalt und die berauschende Wirkung des Getränks zu steigern. Immer wieder kommt es zu tödlichen Vergiftungen.
Äusserlich sieht man es diesen Spirituosen nicht an, ob sie Ethanol oder das viel giftigere Methanol enthalten. Auch vom Geschmack her, ist eine Unterscheidung kaum möglich.
Eine Möglichkeit des Panschens ist die Herstellung von Spirituosen mit im Vergleich zu Ethanol billigerem Methanol. Eine andere Form ist die illegale Beimischung von Methanol, um den Alkoholgehalt und die berauschende Wirkung des Getränks zu steigern. Immer wieder kommt es zu tödlichen Vergiftungen.
Gepanscht oder echt?
Darf man aus diesem
«Flachmann»
ohne Gefahr trinken?
Ethanol oder Methanol?
Diese Frage kann mit dem portablen Mira M-3 Raman-Spektrometer in kürzester Zeit beantwortet werden, und dies ohne eine Flasche zu öffnen. Aufgesetzte Linsen ermöglichen das Identifizieren von Stoffen, sogar durch Gebinde wie Glas oder Kunststoffe.
Raman-Spektren
Die Raman-Spektren von Methanol
CH₃-OH
und Ethanol CH₃-CH₂-OH
unterscheiden sich deutlich. Die Bande bei einer Wellenzahl von 885
cm ̄ ¹
ist typisch für die C-C-Streckschwingung im Ethanolmolekül. Sie fehlt logischerweise im Methanolspektrum. Markant ist dafür die Bande der C-O-Streckschwingung bei der Wellenzahl von 1036 cm ̄ ¹
im Methanolmolekül.
Spektrum des «Flachmanns»
Das Spektrum der unbekannten Spirituose im «Flachmann» wurde mit dem portablen Mira M-3 mittels Vorsatzlinse direkt durch die Glasflasche
erstellt.
Gepanscht!
Die Auswertesoftware Mira Cal P gleicht nun das gemessene Spektrum mittels spezifischer Algorithmen mit Referenzspektren der Datenbank ab. Das Ergebnis ist eindeutig: Diese Spirituose enthält Methanol statt Ethanol. Der Übereinstimmungswert mit einer 40-prozentigen methanolischen Lösung beträgt 0.96. Dieser Wert liegt nahe beim Maximum von 1.
Methanol
Bekannt war Methanol schon in der Antike. Die Ägypter erhielten Methanol durch Pyrolyse von Holz (Holzgeist) und balsamierten ihre Toten mit methanolhaltigen Substanzgemischen.
Der irische Chemiker Robert Boyle
(1627–1691), der mit seiner Elementdefinition 1661 in «The Sceptical Chymist» die moderne Chemie einläutete, erhielt mittels trockener Destillation von Buchsbaumholz im gleichen Jahr erstmals Methanol.
In der Atmosphäre kommt Methanol gasförmig in Konzentrationen von 0.1 bis 10 ppb (parts per billion oder µg/L) vor. Methanol ist nach Methan das zweithäufigste organische Gas in der Erdatmosphäre. Methanol ist eine wasserklare Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 65 °C. Es mischt sich in beliebigen Verhältnissen mit Wasser oder Ethanol. Methanol wird leicht über die Haut oder die Atemwege resorbiert. Es verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme. Der Flammpunkt – das ist die Temperatur, bei der ein Stoff brennbare Gase entwickelt – liegt bei 11°C. Methanoldämpfe bilden mit Luft explosionsfähige Gemische. Methanol ist ein Energieträger und ein wichtiger Ausgangsstoff für Synthesen in der chemischen Industrie. Es ist u. a. Edukt zur Herstellung von Formaldehyd, Essigsäure, MTBE (Methyl-tertiär-butylether, ein Antiklopfmittel in Benzin) oder Methacrylsäuremethylester, ein wichtiger Ausgangsstoff für Acrylgläser und Klebstoffe.
In der Atmosphäre kommt Methanol gasförmig in Konzentrationen von 0.1 bis 10 ppb (parts per billion oder µg/L) vor. Methanol ist nach Methan das zweithäufigste organische Gas in der Erdatmosphäre. Methanol ist eine wasserklare Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 65 °C. Es mischt sich in beliebigen Verhältnissen mit Wasser oder Ethanol. Methanol wird leicht über die Haut oder die Atemwege resorbiert. Es verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme. Der Flammpunkt – das ist die Temperatur, bei der ein Stoff brennbare Gase entwickelt – liegt bei 11°C. Methanoldämpfe bilden mit Luft explosionsfähige Gemische. Methanol ist ein Energieträger und ein wichtiger Ausgangsstoff für Synthesen in der chemischen Industrie. Es ist u. a. Edukt zur Herstellung von Formaldehyd, Essigsäure, MTBE (Methyl-tertiär-butylether, ein Antiklopfmittel in Benzin) oder Methacrylsäuremethylester, ein wichtiger Ausgangsstoff für Acrylgläser und Klebstoffe.
Ethanol
Ethanol ist der Trink- oder Genussalkohol. Er entsteht in der Natur durch die anaerobe alkoholische Gärung. Die Gärung ergibt Alkoholgehalte von maximal 20 %; höhere Konzentrationen liefert die Destillation. Der Siedepunkt beträgt 78 °C. Ethanol ist eine wasserklare, brennbare und leicht entzündliche Flüssigkeit, die sich mit vielen Lösungsmitteln gut mischt. Mit Wasser ist es in jedem Verhältnis mischbar. In Spirituosen ist Ethanol meist zwischen 40 und 80, in Wein zwischen 8 bis 15
Volumenprozent enthalten.
Resorption von Alkohol
Das Ethanol aus alkoholischen Getränken wird im gesamten Verdauungstrakt aufgenommen. Dies beginnt in geringem Umfang bereits in der Mundschleimhaut. Etwa 20 % werden im Magen resorbiert, der Rest im Dünndarm. Der in Magen und Darm aufgenommene Alkohol gelangt zunächst mit dem Blut in die Leber, wo er teilweise abgebaut wird. Blut verteilt den Alkohol über den ganzen Körper bis ins Gehirn. Faktoren, welche die Durchblutung steigern, beispielsweise Wärme in Irish Coffee, Zucker in Likör oder Kohlendioxid in Sekt, beschleunigen die Aufnahme von Alkohol, während Fett sie verlangsamt.
Abbau von AlkoholGiftige Stoffwechselprodukte
Die Leber baut Alkohole nach der Resorption durch Enzyme ab. Im Falle des Trinkalkohols Ethanol entstehen durch Oxidation Acetaldehyd und im nächsten Schritt Essigsäure. Letztere wird dann im Citronensäurezyklus und der Atmungskette unter Energiegewinnung zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut.
Leider zeigt eine Vergiftung durch Methanol zunächst keine anderen Symptome als ein normaler Rausch durch Ethylalkohol: Müdigkeit, Kopfschmerzen und Übelkeit.
Die Oxidation von Methanol führt aber zum giftigen Formaldehyd, das zur Ameisensäure oxidiert wird. Ameisensäure führt nach einer häufig symptomlosen Latenzzeit von 6 bis 30 Stunden nach Methanolaufnahme zur Ausbildung einer lebensbedrohenden metabolischen Acidose, da sie vom menschlichen Stoffwechsel nur sehr langsam abgebaut wird.
Dosen von 0.1 g Methanol pro kg Körpergewicht sind bereits gefährlich, über 1 g pro kg Körpergewicht lebensbedrohlich. Die Vergiftungssymptome einer Methanolintoxikation verlaufen in drei Phasen.
- Direkt nach Aufnahme von Methanol zeigt sich wie beim Ethanol ein narkotisches Stadium, die berauschende Wirkung ist jedoch geringer.
- Nach der häufig asymptomatischen Latenzphase treten Kopfschmerzen, Schwächegefühl, Übelkeit, Erbrechen, Schwindel, beschleunigte Atmung auf – die Folgen der sich ausbildenden metabolischen Acidose. Charakteristisch ist die Schädigung von Nerven, insbesondere am Auge. Netzhautödeme bedingen ein nur noch verschwommenes Sehen und können zur irreversiblen Erblindung führen.
- Zuletzt kann dann noch eine tödliche Atemlähmung auftreten.
Behandlung einer Methanol-Intoxikation
Die Behandlung einer Methanolintoxikation erfolgt über die Unterbindung des Methanolabbaus, z. B. durch Verabreichen von Ethanol (0.7 g Ethanol pro kg Körpergewicht) oder Fomezipol (4-Methylpyrazol). Beide Substanzen unterbinden die Metabolisierung (Verstoffwechslung) von Methanol. Der Abbau der Ameisensäure kann durch Gaben von Folsäure gefördert werden.
Natriumhydrogencarbonat neutralisiert die gebildete Ameisensäure. Eventuell wird eine Hämodialyse notwendig. Die Behandlung ist bis zum Absinken des Blutmethanolgehalts unter einen bestimmten Grenzwert notwendig.
7.6 Liter reiner Alkohol ...
Alkoholische Getränke sind in der Schweiz beliebt. So wurden im Jahr 2020 in der Schweiz pro Kopf die folgenden Mengen getrunken:
Umgerechnet in reinen Alkohol waren dies 7.6 Liter! Dies ist ein deutlicher Rückgang des Konsums alkoholischer Getränke verglichen mit 1900, als jeder Bewohner der Schweiz 16.5 Liter reinen Alkohol in einem Jahr konsumierte. Im Detail: 88.8 Liter Wein, 28.1 Liter Obstwein, 61.6 Liter Bier und 7.2 Liter Spirituosen.
Quelle: Eidgenössische Zollverwaltung
- 31.5 Liter Wein
- 1.6 Liter Obstwein,
- 52.8 Liter Bier
- 3.8 Liter Spirituosen
Umgerechnet in reinen Alkohol waren dies 7.6 Liter! Dies ist ein deutlicher Rückgang des Konsums alkoholischer Getränke verglichen mit 1900, als jeder Bewohner der Schweiz 16.5 Liter reinen Alkohol in einem Jahr konsumierte. Im Detail: 88.8 Liter Wein, 28.1 Liter Obstwein, 61.6 Liter Bier und 7.2 Liter Spirituosen.
Quelle: Eidgenössische Zollverwaltung
Atemalkohol im Strassenverkehr
Am 1. Oktober 2016 führte die Schweiz die beweissichere Kontrolle durch Messung des Atemalkoholgehalts ein. Seither ist bei polizeilichen Alkoholkontrollen im Strassenverkehr nur noch in Ausnahmefällen eine Blutprobe nötig. Gemessen wird nicht mehr der Blutalkoholgehalt, sondern die Menge Alkohol in der Atemluft.
Die Geräte zeigen keine Promillewerte (Gramm Alkohol pro Kilogramm Blut)
mehr an, sondern Milligramm Alkohol pro Liter Atemluft. Damit ändern sich auch die Werte: Was bisher 0.50 Promille Blutalkohol waren, sind ab jetzt 0.25 Milligramm Alkohol pro Liter Atemluft; 0.8 Promille entsprechen 0.4 Milligramm pro Liter. Eine «Halbierung»
der Grenzwerte, die aber faktisch der gleichen Menge an konsumierten Alkohol entspricht.
Zur Messung: Zwei unterschiedliche und unabhängige Sensoren bestimmen die Konzentration des Alkohols in einer Atemprobe. Ein Infrarotsensor misst die Absorption von Ethanol in der Atemluft – das ist eine physikalische Methode –, während ein elektrochemischer Sensor chemische Reaktionen verwendet. Die Werte der physikalisch und chemisch gemessenen Atemalkoholkonzentrationen müssen in engen Grenzen übereinstimmen.
Zur Messung: Zwei unterschiedliche und unabhängige Sensoren bestimmen die Konzentration des Alkohols in einer Atemprobe. Ein Infrarotsensor misst die Absorption von Ethanol in der Atemluft – das ist eine physikalische Methode –, während ein elektrochemischer Sensor chemische Reaktionen verwendet. Die Werte der physikalisch und chemisch gemessenen Atemalkoholkonzentrationen müssen in engen Grenzen übereinstimmen.
Physiologie der Volksdroge Alkohol
Schon geringe Mengen Alkohol führen zu einer enthemmenden Wirkung und zu einer Steigerung der Redseligkeit. Der Konsum von 0.7 bis 1 Liter Bier oder 0.5 Liter Wein führt zu einem Blutalkoholspiegel von 0.5 bis 1 ‰ und einem «Schwips»
mit Enthemmung und Selbstüberschätzung. Die Reaktionsfähigkeit lässt stark nach. Nach dem Konsum von etwa 1.7 bis 3 Liter Bier oder 1 bis 1.5 Liter Wein ist eine deutliche Betrunkenheit sichtbar. Es beginnt eine Ataxie (Störung der Bewegungskoordination), verminderte Sehleistung, mit teilweise aggressivem Verhalten. Ein Alkoholpegel von 2 bis 3 ‰ führt zu Trunkenheit, Rausch, starker Ataxie (Schädigung von Nervenzellen), Denk- und Orientierungsstörungen sowie später teils zur Amnesie (Gedächtnisverlust). Noch höhere Konzentrationen führen zu schwerem Rausch, Benommenheit bis zur Bewusstlosigkeit, Aspiration (Eindringen von Erbrochenem in den Atemwege) und Unterkühlung. Bei Menschen, die nicht an regelmässig grössere Alkoholmengen gewöhnt sind, kann es zum Tod durch Atemlähmung kommen. Ein Blutalkoholspiegel von 6 bis 8 ‰ ist auch für schwere Alkoholiker meist tödlich.
Alkoholmissbrauch schädigt diverse Organe. Bei Alkoholismus werden vor allem Leber (Leberverfettung und Leberzirrhose) und Gehirn (Absterben von Neuronen) geschädigt.
Alkoholmissbrauch schädigt diverse Organe. Bei Alkoholismus werden vor allem Leber (Leberverfettung und Leberzirrhose) und Gehirn (Absterben von Neuronen) geschädigt.
Panadol
ReaktionsmonitoringIst die Synthese gelungen?
Paracetamol ist ein bekanntes Schmerzmittel und fiebersenkendes Medikament. Die Bezeichnung Paracetamol leitet sich vom chemischen Namen para-(Acetylamino)phenol ab. Der Chemiker Harmon Northrop Morse (1848–1920)
stellte die Substanz erstmals 1878 aus p-Nitrophenol in Eisessig her. Im Rahmen der Selbstmedikation diente Paracetamol
in den 1950er Jahren
als Monopräparat oder Bestandteil verschiedener Kombipräparate zur symptomatischen Behandlung von Erkältungsbeschwerden und Schmerzen. Neben Ibuprofen oder Acetylsalicylsäure (Aspirin) zählen Präparate mit Paracetamol weltweit zu den gebräuchlichsten Schmerzmitteln. Paracetamol
steht seit 1977 auf der Liste der unentbehrlichen Arzneimittel der Weltgesundheitsbehörde (World Health Organization, WHO).
Maturaarbeit: Paracetamol-Synthese inklusive Analytik
Paracetamol kann leicht aus 4-Aminophenol (auch p-Aminophenol) und Acetanhydrid hergestellt werden. Also die ideale Synthese für ein Schülerlabor und unser Mikrowellensynthesegerät. Ein Schüler von der Kanti Reussbühl, Timo Schweizer, hat in seiner Maturaarbeit Paracetamol synthetisiert, einmal klassisch unter Rückfluss und dann in wenigen Minuten im Mikrowellensynthesegerät. Dann verglich er die beiden Synthesen miteinander. Dazu analysierte er die Produkte mittels Schmelzpunktanalyse, Dünnschichtchromatographie sowie über FT-Infrarotspektroskopie. Das Raman-Spektrometer Mira M-3 hatten wir da leider noch nicht im Angebot.
In einem sehr aufschlussreichen Interview erzählt euch Timo Interessantes zu seiner tollen Arbeit. Empfehlenswert für alle, die sich für unsere Hightech-Geräte und eine Maturaarbeit interessieren.
Maturaarbeit: Paracetamol-Synthese inklusive Analytik
Paracetamol kann leicht aus 4-Aminophenol (auch p-Aminophenol) und Acetanhydrid hergestellt werden. Also die ideale Synthese für ein Schülerlabor und unser Mikrowellensynthesegerät. Ein Schüler von der Kanti Reussbühl, Timo Schweizer, hat in seiner Maturaarbeit Paracetamol synthetisiert, einmal klassisch unter Rückfluss und dann in wenigen Minuten im Mikrowellensynthesegerät. Dann verglich er die beiden Synthesen miteinander. Dazu analysierte er die Produkte mittels Schmelzpunktanalyse, Dünnschichtchromatographie sowie über FT-Infrarotspektroskopie. Das Raman-Spektrometer Mira M-3 hatten wir da leider noch nicht im Angebot.
In einem sehr aufschlussreichen Interview erzählt euch Timo Interessantes zu seiner tollen Arbeit. Empfehlenswert für alle, die sich für unsere Hightech-Geräte und eine Maturaarbeit interessieren.
Synthese von Paracetamol
Paracetamol kann leicht durch Umsetzen von 4-Aminophenol (auch p-Aminophenol) mit Acetanhydrid hergestellt werden. Schlüsselbanden ermöglichen die Beurteilung des Syntheseerfolgs.
Worin unterscheiden sich 4-Aminophenol und Paracetamol strukturell?
Suche die entscheidenden funktionellen Gruppen. Diese zeigen im Raman-Spektrum charakteristische Banden, die sogenannten Schlüsselbanden.
Hinweis: Funktionelle Gruppen sind reaktionsfähige Atome oder Atomgruppen, die den spezifischen Charakter einer Verbindung ausmachen.
Worin unterscheiden sich 4-Aminophenol und Paracetamol strukturell?
Suche die entscheidenden funktionellen Gruppen. Diese zeigen im Raman-Spektrum charakteristische Banden, die sogenannten Schlüsselbanden.
Hinweis: Funktionelle Gruppen sind reaktionsfähige Atome oder Atomgruppen, die den spezifischen Charakter einer Verbindung ausmachen.
Acetaminophenol versus p-AminophenolSchlüsselbanden
Das Produkt Paracetamol (blaues Spektrum) enthält im Gegensatz zum Edukt
4-Aminophenol (rotes Spektrum) eine Amid-Gruppe
–CO–NH–, welche charakteristische Banden im Raman-Spektrum aufweist. Die C=O-Streckschwingung zeigt eine Bande bei einer Wellenzahl von ca. 1670 cm ̄ ¹ (rot hinterlegt). Neu erscheint im Produkt auch eine Bande für die C–N–H-Streckschwingung bei ca. 1550 cm ̄ ¹ (braun hinterlegt). Edukt wie Produkt zeigen Banden bei ca. 1630 cm ̄ ¹ (grün hinterlegt) für die C=C-Streckschwingung des Benzolrings oder der CH-Streckschwingung bei ca. 1160 cm ̄ ¹ (blau eingefärbt). Der Erfolg der Synthese kann anhand dieser Schlüsselbanden gut beurteilt werden.
Wirkungsweise Panadol Extra
Das Handelspräparat Panadol Extra enthält Paracetamol und Coffein. Nach der oralen Einnahme wird Paracetamol rasch im Magen-Darm-Trakt resorbiert. Es zeigt antipyretische (fiebersenkende) und analgetische (schmerzstillende) Wirkung.
Paracetamol hemmt die Bildung der Prostaglandine, die Schmerzempfinden und Fieber bewirken.
Die Dosierung für Erwachsene beträgt bis zu 4 mal täglich zwischen 0.5 und 1 g. Bereits nach 30 bis 60 Minuten erreicht die Konzentration im Blut ihr Maximum. Die Halbwertszeit im Plasma liegt bei 1 bis 3 Stunden. Die Halbwertszeit für die Elimination beträgt 2 Stunden. Der Abbau von Paracetamol erfolgt vor allem in der Leber, wo der grösste Teil durch Verbindung mit Sulfat oder Glucoronsäure inaktiviert und dann über die Nieren ausgeschieden wird.
Glucose oder Fructose
Glucose oder Fructose?
Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker) sind Monosaccharide (Einfachzucker). Beide sind weisse kristalline Substanzen mit süssem Geschmack. Glucose und Fructose kommen in der Natur vor allem in Früchten und Gemüsen sowie in Honig vor.
Isomere
Glucose und Fructose sind Isomere*: Das heisst, sie haben die gleiche Summenformel – C₆H₁₂O₆ –, aber eine unterschiedliche Strukturformel. Glucose enthält eine Aldehyd-, Fructose eine Keto-Gruppe.
Die beiden Monosaccharide sollten mit der Fehling-Reaktion, mit der die Aldehyd-Gruppe nachgewiesen wird, unterscheidbar sein. Fructose enthält zwar keine Aldehyd-Gruppe, zeigt aber trotzdem eine positive Fehling-Reaktion, weil sie in alkalischem Milieu in Glucose umgewandelt werden kann.
Die Raman-Spektroskopie ermöglicht die Unterscheidung der beiden Monosaccharide.
*Auch der Begriff Isomerie stammt von unserem Namensgeber Jöns Jakob Berzelius. Auf die Idee der Existenz der Isomerie kam der deutsche Forschungsreisende Alexander von Humboldt (1769–1859). 1824 zeigten dann die Chemiker Wöhler und Liebig, beides Freunde von Berzelius, dass Knallsäure und Cyansäure die gleiche Zusammensetzung haben. Berzelius bewies 1829/30, dass Wein- und Traubensäure die gleiche Summenformal haben, worauf er 1830 den Begriff der Isomerie einführte.
Die beiden Monosaccharide sollten mit der Fehling-Reaktion, mit der die Aldehyd-Gruppe nachgewiesen wird, unterscheidbar sein. Fructose enthält zwar keine Aldehyd-Gruppe, zeigt aber trotzdem eine positive Fehling-Reaktion, weil sie in alkalischem Milieu in Glucose umgewandelt werden kann.
Die Raman-Spektroskopie ermöglicht die Unterscheidung der beiden Monosaccharide.
*Auch der Begriff Isomerie stammt von unserem Namensgeber Jöns Jakob Berzelius. Auf die Idee der Existenz der Isomerie kam der deutsche Forschungsreisende Alexander von Humboldt (1769–1859). 1824 zeigten dann die Chemiker Wöhler und Liebig, beides Freunde von Berzelius, dass Knallsäure und Cyansäure die gleiche Zusammensetzung haben. Berzelius bewies 1829/30, dass Wein- und Traubensäure die gleiche Summenformal haben, worauf er 1830 den Begriff der Isomerie einführte.
Unterscheidung
Mittels Raman-Spektroskopie kann schnell zwischen diesen beiden Zuckern unterschieden werden. Die Spektren unterscheiden sich stark und erlauben eine sichere Unterscheidung.
Bestimmen von Konzentrationen
Quantitative Analyse von Gemischen
Die Raman-Bande der C-C-Streckschwingung von Ethanol
CH₃-CH₂-OH erscheint bei einer Wellenzahl von 885 cm ̄ ¹.
Sie eignet sich sehr gut für quantitative (mengenmässige) Analysen, da in der Raman-Spektroskopie ein linearer Zusammenhang zwischen der Intensität der Raman-Banden und der Konzentration eines Stoffes besteht. Dies gilt nur unter gleichen Messbedingungen, also bei gleicher Integrationszeit des Raman-Signals und gleicher Intensität des Laserlichts. Anhand einer Kalibriergeraden kann der Alkoholgehalt von Spirituosen ermittelt werden.
CH₃-CH₂-OH erscheint bei einer Wellenzahl von 885 cm ̄ ¹.
Sie eignet sich sehr gut für quantitative (mengenmässige) Analysen, da in der Raman-Spektroskopie ein linearer Zusammenhang zwischen der Intensität der Raman-Banden und der Konzentration eines Stoffes besteht. Dies gilt nur unter gleichen Messbedingungen, also bei gleicher Integrationszeit des Raman-Signals und gleicher Intensität des Laserlichts. Anhand einer Kalibriergeraden kann der Alkoholgehalt von Spirituosen ermittelt werden.
EthanolRaman-Spektren unterschiedlicher Alkoholkonzentrationen
Mit sinkender Konzentration nimmt die Intensität der Raman-Bande der C-C-Streckschwingung bei einer Wellenzahl von 885
cm ̄ ¹
linear ab. Diese intensive Bande eignet sich sehr gut zur Bestimmung der Alkoholkonzentration in Getränken.
Bestimmung der Ethanolkonzentration
Die eingezeichneten Punkte zeigen die Intensität der Raman-Bande bei 885 cm ̄ ¹ als Funktion der Verdünnung von alkoholischen Lösungen. Zwischen der Ethanol-Konzentration in Volumenprozent und der Intensität der Raman-Bande besteht ein linearer Zusammenhang. Dieser kann durch die allgemeine Geradengleichung y = mx + b beschrieben werden (m bedeutet die Steigung der Gerade, b der Achsenabschnitt). Der Determinationskoeffizient R²
ist ein Mass, wie
«eng» gestreut die Datenpunkte um die Gerade liegen. Der Wert vom 0.9935 liegt sehr nahe beim Wert einer perfekten Geraden
mit R² =1.
Die Raman-Spektroskopie ermöglicht so z. B. bei der Destillation von Wein die Bestimmung des Alkoholgehaltes der einzelnen Fraktionen. Die Intensität des Raman-Signals ist unter gleichen Messbedingungen ein Mass für die Alkoholkonzentration.
mit R² =1.
Die Raman-Spektroskopie ermöglicht so z. B. bei der Destillation von Wein die Bestimmung des Alkoholgehaltes der einzelnen Fraktionen. Die Intensität des Raman-Signals ist unter gleichen Messbedingungen ein Mass für die Alkoholkonzentration.
Identifiziere den blauen Kristall
Die Raman-Spektroskopie eignet sich sehr gut zur Identifikation von Kristallen, Mineralien, Edelsteinen, Metallen oder Halbleitern.
Eine ebene Fläche des Kristalls sollte möglichst dicht auf der Messzelle liegen. Diese Position ergibt die beste Ausbeute an reflektiertem Licht. Bei anderen Ausrichtungen ist die Lichtausbeute geringer und die Messzeit länger bzw. das Raman-Signal schwächer.
Eine ebene Fläche des Kristalls sollte möglichst dicht auf der Messzelle liegen. Diese Position ergibt die beste Ausbeute an reflektiertem Licht. Bei anderen Ausrichtungen ist die Lichtausbeute geringer und die Messzeit länger bzw. das Raman-Signal schwächer.
Es ist Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat!
Die Übereinstimmung zwischen dem gemessenen Spektrum und demjenigen aus der Bibliothek ist gut: Eine Übereinstimmung von 0.92. Das ist nahe beim Maximum von 1. Es handelt sich
somit
beim untersuchten blauen Kristall mit grosser Wahrscheinlichkeit um Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat
CuSO₄ ∙ 5 H₂O.
Kupfer(II)-sulfat
Wasserfreies Kupfer(II)-sulfat, früher auch Kupfervitriol genannt, ist das Kupfersalz der Schwefelsäure. Dieses Salz gehört zur Stoffgruppe der Sulfate. Es besteht aus Cu²⁺- und (SO₄)²⁻-Ionen. Es ist ein weisser, unbrennbarer Feststoff, der
sehr gut wasserlöslich ist. Wasserfreies Kupfer(II)-sulfat färbt sich in Kontakt mit Wasser blau (vgl. die Abbildung rechts). Kristallwasserhaltige Kupfersulfate, wie zum Beispiel das Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat,
haben eine blaue Farbe.
Diese Blaufärbung dient dem Nachweis von Wasser mit Watesmo-Papier.
Film zum Wassernachweis mit Watesmo-Papier.
Diese Blaufärbung dient dem Nachweis von Wasser mit Watesmo-Papier.
Film zum Wassernachweis mit Watesmo-Papier.
Nachweis von Methanol in Wasser-Ethanol-Methanol-Gemischen
Alkoholische Getränke können grössere Mengen an Methanol enthalten. Immer wieder kommt es
nach dem Konsum von methanolhaltigen Spirituosen zu tödlichen Vergiftungen. Die Raman-Technologie ermöglicht den qualitativen und quantitativen Nachweis von Methanol in alkoholischen Getränken.
Mira M-3 mit Aufsatzlinse
Die Aufsatzlinsen des portablen Raman-Spektrometers Mira M-3 erlauben die Aufnahme von Raman-Spektren durch ein Gebinde wie Glas. Mit dieser Messmethode kann beispielsweise bestimmt werden, ob ein Getränk mit Methanol gestreckt wurde oder nicht.
Hinweis: Bei Verwenden der Ausatzlinsen ist die Laserbrille aufzusetzen!
Hinweis: Bei Verwenden der Ausatzlinsen ist die Laserbrille aufzusetzen!
Kalibriergerade
Wir setzten sechs Mischungen von Ethanol-Methanol und Wasser
mit einer Totalkonzentration an Alkohol von 40 Volumenprozent (Vol.-%) an. Dies bedeutet, dass 1 Liter mit dieser Konzentration 400 Milliliter Alkohol (Ethanol und/oder Methanol) enthält. Die Konzentration an Methanol betrug jeweils: 0, 1.4, 7, 14, 28 und 40 Vol.-%. Die Konzentration an Ethanol ergibt sich aus der Differenz von 40 und der Volumen-Konzentration an Methanol. Anschliessend wurde bei gleicher Laserstärke und Messdauer das Raman-Spektrum dieser Mischungen aufgenommen und die Vol.-% Alkohol gegen die Intensität des Raman-Signals bei 1022 cm
̄ ¹
aufgetragen.
Das Bestimmtheitsmass (Determinationskoeffizient) R² der Kalibriergerade liegt mit 0.994 nahe beim Wert 1.00 für eine perfekte Gerade. Der Zusammenhang des Raman-Signals mit der Volumenkonzentration kann somit gut mit einer Geradengleichung beschrieben werden.
Das Bestimmtheitsmass (Determinationskoeffizient) R² der Kalibriergerade liegt mit 0.994 nahe beim Wert 1.00 für eine perfekte Gerade. Der Zusammenhang des Raman-Signals mit der Volumenkonzentration kann somit gut mit einer Geradengleichung beschrieben werden.
Methanol versus Ethanol-Methanol-GemischSpektrenvergleich
Beim blauen Spektrum handelt es sich um eine 40 %ige Lösung von Methanol in Wasser ohne Ethanol. Bei diesem Spektrum fehlt logischerweise die Bande der C-C-Streckschwingung bei einer Wellenzahl von 885
cm
̄ ¹. In Anwesenheit von Ethanol erscheint diese Bande (siehe rote Kurve, wässrige Lösung von 26 % Ethanol und 14 % Methanol). Die Bande um 1022
cm
̄ ¹
ist typisch für Methanol. Sie ist mit einem Pfeil markiert. Diese Bande ermöglicht die Bestimmung von Methanol in alkoholischen Getränken.
Wurde der Rum mit Methanol gestreckt?
Das Raman-Spektrum des untersuchten Rums ist praktisch identisch wie das einer Mischung von 24 Volumenprozent Ethanol und 16 Volumenprozent Methanol in Wasser aus der Datenbank. Der Übereinstimmungswert von 0.90 – bei einem Maximum von 1 – zeigt deutlich, dass der Rum mit Methanol gestreckt wurde. Dieser Rum sollte auf gar keinen Fall getrunken werden: Es besteht Lebensgefahr!
Hinweis: Der untersuchte Rum wurde künstlich mit Methanol auf einen Gehalt von 16 Vol.-% gestreckt. Der Ethanolgehalt betrug 24 Vol.-%.
Hinweis: Der untersuchte Rum wurde künstlich mit Methanol auf einen Gehalt von 16 Vol.-% gestreckt. Der Ethanolgehalt betrug 24 Vol.-%.
Bedienung des Mira M-3
Starten der Software
Aufnahme eines Spektrums
Destillation
Ein Gäransatz mit Traubensaft kann fraktionierend destilliert werden. Welche Alkoholkonzentrationen weisen die einzelnen Fraktionen auf? Enthält der Vorlauf giftiges Methanol?
Die Raman-Spektroskopie liefert Antworten.
Die Raman-Spektroskopie liefert Antworten.
Zuckergehalt von Getränken
Wie viele Zuckerwürfel sind in einem Liter eines Süssgetränkes enthalten? Können wir mit der Raman-Spektroskopie den Zuckergehalt bestimmen? Führen IR-Spektroskopie und Dichtemessung zum gleichen Ergebnis?
Fragen über Fragen, die alle auf Antworten warten.
Fragen über Fragen, die alle auf Antworten warten.
Lavendelöl
Lavendelöl kann aus den Blüten beispielsweise durch Wasserdampfdestillation oder Extraktion mit Lösungsmitteln gewonnen werden. Unterscheiden sich die Produkte? Ist die Nase gleich empfindlich wie das Raman-Spektrometer? Ist dein selbst hergestelltes Öl qualitativ ebenso hochwertig wie gekauftes?
Beantworte deine Fragen mit Hilfe des Raman-Spektrometers.
Beantworte deine Fragen mit Hilfe des Raman-Spektrometers.
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SCHWINGUNGSSPEKTROSKOPIE – Fingerabdruck der Moleküle, Teil 2: Raman-Spektroskopie
Vorwort
Inhalt
Methanol – Der tödliche Bruder des Ethanols
Raman-Spektroskopie
Streuung von Laserlicht an Materie
Messprinzip eines Raman-Spektrometers
Grundlagen
Wie entsteht ein Raman-Spektrum?
Charakteristische Regionen
Fingerprint-Region
Region der funktionellen Gruppen
Fazit Raman-Spektren
Vorteile der Raman-Spektroskopie
Raman- und IR-aktive Schwingungen
Vergleich von IR- und Raman-Spektroskopie
Anwendungen der Raman-Spektroskopie
Ideen für Maturaarbeiten
Impressum
Giftcocktails oder nicht?
Gepanscht oder echt?
Ethanol oder Methanol?
Raman-Spektren
Spektrum des «Flachmanns»
Gepanscht!
Methanol
Ethanol
Resorption von Alkohol
Abbau von Alkohol
Behandlung einer Methanol-Intoxikation
7.6 Liter reiner Alkohol ...
Atemalkohol im Strassenverkehr
Physiologie der Volksdroge Alkohol
Ist die Synthese gelungen?
Synthese von Paracetamol
Schlüsselbanden
Wirkungsweise Panadol Extra
Glucose oder Fructose?
Isomere
Unterscheidung
Quantitative Analyse von Gemischen
Raman-Spektren unterschiedlicher Alkoholkonzentrationen
Bestimmung der Ethanolkonzentration
Identifiziere den blauen Kristall
Es ist Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat!
Kupfer(II)-sulfat
Nachweis von Methanol in Wasser-Ethanol-Methanol-Gemischen
Mira M-3 mit Aufsatzlinse
Kalibriergerade
Spektrenvergleich
Wurde der Rum mit Methanol gestreckt?
Starten der Software
Aufnahme eines Spektrums
Destillation
Zuckergehalt von Getränken
Lavendelöl