Visuelle Methoden

  • Gustav Kortüm
Part of the Anleitungen für die Chemische Laboratoriumspraxis book series (LABORATORIUM, volume II)

Zusammenfassung

Aus den S. 119 ff. besprochenen Eigenschaften des menschlichen Auges ergibt sich für visuelle Meßverfahren eine Reihe von Regeln, die ganz allgemein beachtet werden müssen, wenn man die maximale Empfindlichkeit der Methoden ausnützen will. Zunächst sind Intensität der Lichtquelle bzw. Extinktion der zu messenden Lösungen so zu wählen, daß die Leuchtdichte der Vergleichsfelder noch innerhalb des angegebenen Bereichs der maximalen Kontrastempfindlichkeit des Auges liegt. Bei den üblichen zur Verfügung stehenden Lichtquellen soll die Extinktion etwa im Bereich 0,7 < E < 1 liegen, was durch entsprechende Wahl von Schichtdicke und Konzentration zu erreichen ist. Weiterhin wird man nach Möglichkeit versuchen, im grünen Spektralbereich zu messen, soweit die Lösungen in diesem Gebiet genügend stark absorbieren. Die Genauigkeit der Messung ist häufig nur in diesem physiologisch günstigsten Spektralgebiet optimal, nach beiden Seiten des Spektrums nimmt sie meistens erheblich ab, wenn die Leuchtdichte unter den angegebenen Bereich zwischen 20 und 10000 asb absinkt. Sorgt man jedoch dafür, daß die Leuchtdichte stets in diesem Bereich liegt, so findet man, daß die Meßgenauigkeit von der Wellenlänge praktisch unabhängig istl. Das Weber-Fechnersche Gesetz gilt also (im Gegensatz zu der vielfach herrschenden Ansicht) unabhängig vom benutzten Spektralbereich (vgl. Tabelle 16).

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Literatur

  1. 1.
    KortÜM, G. u. J. Grambow: Angew. Chem. A 59, 160Google Scholar
  2. 1.
    KortÜM, G. u. J. Grambow: Angew Chem. A 59, 160 (1947).Google Scholar
  3. 2.
    Keck, P. H.: Optik 1, 449 (1946).Google Scholar
  4. 1.
    Trägt man c2 gegen 82 auf, so erhält man bei Gültigkeit des Lambertbeerschen Gesetzes eine gleichseitige Hyperbel, so daß man Abweichungen nicht ohne weiteres erkennen kann.Google Scholar
  5. 1.
    KortÜM. G. u. J. Grambow: Z. angew. Chem. 53, 183 (1940).Google Scholar
  6. 1.
    Zum Beispiel von E. Leitz, Wetzlar; F. Heilige, Freiburg/Br.; F. Schmidt & Haensch, Berlin.Google Scholar
  7. 2.
    F. Heilige, Freiburg/Br.Google Scholar
  8. 1.
    Vgl. etwa H. V. Arny U. A. Taub: J. Amer. pharmac. Assoc. 12, 839 (1923); C. T. Kasline u M G Mellon: J. Amer. pharmac. Assoc. 26, 227 (1937).Google Scholar
  9. 2.
    Vgl. dazu G. Dragt U. M. G. Mellon: Ind. Engng. Chem., analyt. Edit. 10, 256 (1938).Google Scholar
  10. 3.
    Vgl. auch die Anmerkung 2 auf S. 180.Google Scholar
  11. 1.
    Marburger Sitzungsber. 71, 1 (1936).Google Scholar
  12. 2.
    Rker, K.: Z. angew. Chem. 36, 427 (1923).Google Scholar
  13. 1.
    Thiel, A.: Marburger Sitzungsber. 66 37 (1931).Google Scholar
  14. 1.
    F. Heilige, Freiburg/Br.; Zeiß-Ikon, Stuttgart.Google Scholar
  15. 2.
    ZeiB-Ikon, Stuttgart.Google Scholar
  16. 1.
    Nach freundlicher Mitteilung von P. Wulff, Dechema F. B. B. K.Google Scholar
  17. 2.
    Hierfür eignen sich Glühlampen mit angegebener „Farbtemperatur“ (vgl. S. 59). Über Standardlichtquellen vgl. R. Davis, K. S. Gibson u. G. W. HaurT: J. opt. Soc. America 43, 172 (1953). Die Firma Heilige, Freiburg/Br., liefert zu ihrem „Neo-Komparator“eine Normalbeleuchtung,die der Strahlung einerGlühlampe mit einer Farbtemperatur von 4800° K entspricht. Sie wird durch eine Glühlampe festgelegter Farbtemperatur in Verbindung mit einem geeigneten Farbfilter hergestellt. Dadurch wird die Zusammensetzung der Strahlung von Schwankungen der Netzspannung weitgehend unabhängig („Standard B“ der Commission Internationale de l’Éclairage).Google Scholar
  18. 3.
    Vgl. dazu die Arbeiten von K. S. Gibson u. Mitarb.: J. Res. nat. Bur. Standards 2, 793 (1929); 12, 269 (1934); 13,433 (1934).Google Scholar
  19. 1.
    Vgl. A. Thiel: Marburger S.-B. 71 17 (1936); A. Thiel: Absolutkolorimetrie, Berlin 1939; E. AsMus: Z. analyt. Chem. 126 161 (1944).Google Scholar
  20. 1.
    KortÜM, G. u. J. Gramrow: Z. angew. Chem. 53, 183 (1940).Google Scholar
  21. 1.
    Mellon, M. G.: Ind. Engng. Chem. analyt. Edit. 11, 80 (1939).Google Scholar
  22. 1.
    Hansen, G.: J. opt. Soc. America 36, 321 (1946).Google Scholar
  23. 1.
    C. Zeiß, Oberkochen; Veb Optik, Jena. Ausführliche Literatursammlungen über photometrische Bestimmungsmethoden mit dem Pulfrichphotometer geben die Druckschriften CZ 32—V 505—.510 von Zeiß, ferner M. Zimmermann, Stuttgart 1954. Über die Konstruktion anderer Blenden-photometer vgl. z. B. die Druckschriften von Schmidt & Haensch, Berlin.Google Scholar
  24. 1.
    Vgl. G. Hansen: Zeiss-Nachr. 5, 117 (1944).Google Scholar
  25. 1.
    Nach G. Hansen: Zeiss-Nachr. 5, 117 (1944).Google Scholar
  26. 1.
    Vgl. B. Mader: Die chem. Technik 16, 165 (1943) G Hansen [ZeissNachr. 5, 117 (1944)] hat die Fehlerkurven auch für diesen Fall berechnet, und zwar für verschiedene Leuchtdichten der Lichtquelle und verschiedene Extinktionen E B der zusätzlich benutzten Vergleichslösung. Bei einer Leuchtdichte von 106 asb und mit E o = 3 kann man einen relativen Fehler von 0,2% erreichen. Vgl. auch P. H. Keck: Optik 1, 449 (1946); C. F. Hiskey: Anal. Chem. 21, 1440 (1949).Google Scholar
  27. 1.
    Vgl. H. P1xsL: Metallwirtsch., Metallwiss., Metalltechn. 18, 417 (1939).Google Scholar
  28. 1.
    Martens, F. F.: Physik. Zeitschr. 1, 299 (1900). Hersteller F. Schmidt & Haensch, Berlin; Gaertner Scient. Corp.; Hilger & Watts, London. Dieses Gerät besitzt einen Monochromator und wurde früher vielfach zur Ermittlung von Absorptionsspektren im Sichtbaren benutzt. Diese visuelle Spektrometrie ist heute aus den angegebenen Gründen als überholt zu betrachten. Für Konzentrationsbestimmungen ist der König-Martens dagegen sehr geeignet.Google Scholar
  29. 1.
    Praktisch liegt die Mittelstellung nicht genau bei 45°, weil wegen der Polarisation des Lichtes bei der Reflexion nur das eine Vergleichsfeld durch die Reflexionsverluste am Prisma geschwächt wird.Google Scholar
  30. 1.
    Die Ablenkung von Wollaston- und Biprisma geht nicht in der gleichen Ebene, sondern in gekreuzten Ebenen vor sich, wodurch die schädliche Farbenzerstreuung des Wollaston-Prismas vermieden wird.Google Scholar
  31. 1.
    Hersteller: Hilger & Watts, London.Google Scholar
  32. 1.
    Hersteller: E. Leitz, Wetzlar.Google Scholar
  33. 1.
    Insbesondere ist die empfohlene Regulierung der Leuchtdichte durch den Vorschaltwiderstand der Lampe wegen der damit verbundenen Änderung der spektralen Lichtzusammensetzung keinesfalls gestattet.Google Scholar
  34. 2.
    Hansen, G.: Zeiss-Nachr. 5, 117 (1944).Google Scholar
  35. 2.
    Photometrische Bestimmungsmethoden in. Chemie, Medizin und Technik mit dem Leitz-Photometer sind von F. Fretwurst n. K. Maennchen, Wetzlar, 1953 zusammengestellt worden.Google Scholar
  36. 4.
    Ein Graukeilphotometer ist z. B. das Aminco-Photometer der Am. Instr. Comp.Google Scholar
  37. 5.
    Absolutkolorimetrie. Berlin 1939.Google Scholar
  38. 1.
    Zur Eichung von Spektralapparaten vgl. auch S. 303.Google Scholar
  39. 2.
    Gitterspektrometer nach LÖWE-Schiimm, F. LÖWE: Z. Instrumentenkunde 28, 261 (1908).Google Scholar
  40. 1.
    Hersteller:F. Hellige, Freiburg; Veb Optik, Jena. 2 Hersteller: Zeiß-Ikon, Stuttgart.Google Scholar
  41. 1.
    Die UG-Filter lassen im Rot durch; zur Untersuchung roter Fluorescenz muß zusätzlich CuSO4-Lösung verwendet werden. Für längerwellige Fluorescenz kann man auch ammoniakalische CuSO4-Lösung ohne Zusatzfilter benutzen.Google Scholar
  42. 1.
    UV-Strahlung, die ins Auge gelangt, kann dort ebenfalls Fluorescenz erregen, die die Messung zu fälschen vermag.Google Scholar
  43. 2.
    Veb Optik, Jena; Steinheil, München.Google Scholar
  44. 3.
    Vgl. G. KortÜ’M und B. Fnvexn. Spectrochim. Acta [Berlin] 2, 140 (1941).Google Scholar
  45. 1.
    Vgl. z. B.: G. KortÜM, H. Baur u. G. Friedheim: Z . physik. Chem. 200 293 (1952).Google Scholar
  46. 2.
    Vgl. dazu auch TR. FÖRster: Fluorescenz organischer. Verbindungen, Göttingen 1951; F. Bandow: Luminescenz, Stuttgart 1950; P. W. Danckwortt: Luminescenz-Analyse, 5. Aufl. Leipzig 1949.Google Scholar
  47. 3.
    Zum Beispiel kommen Porphyrine in biologischem Material nur in so geringen Mengen vor, daß sie sich nur durch ihre rote Fluorescenz nachweisen lassen [vgl. O. VÖLker: Z Naturf.2b, 316 (1947)]; vgl. auch J. Eisenbrand: Z. analyt. Chem. 140 401 (1953).Google Scholar
  48. 1.
    Vgl. E. J. Bowen G. J. W. Sawtell: Trans. Faraday Soc. 33, 1425 (1937); P. Pringsheim u M. Vogel: Luminescence, New York 1946; TH. FÖRster: Fluorescenz organischer Verbindungen, Göttingen 1951.Google Scholar
  49. 2.
    Vgl. dazu TH. FÖRster: Fluorescenz organischer Verbindungen, Göttingen 1951.Google Scholar
  50. 1.
    Vgl. dazu J. Eisenbrand: Z. analyt. Chem. 140, 401 (1953).Google Scholar
  51. 1.
    Zum Beispiel Veb Optik, Jena.Google Scholar
  52. 1.
    Vgl. z. B.: P. W. Danckwortt: Luminescenzanalyse, 5. Aufl., Leipzig 1949, und die dort angegebene Literatur.Google Scholar
  53. 2.
    Vgl. z.B.: J. Joxis u. L. Szebelledy: Z. analyt. Chem. 113, 326, 422 (1938).Google Scholar
  54. 3.
    Bei genügend kurzwelliger Erregung beobachtet man außerdem einen pA-abhängigen Umschlag des Fluorescenzspektrums, der die Einstellung des Dissoziationsgleichgewichtes im angeregten Zustand des Indicators anzeigt. Vgl. dazu TH. FÖRster: Z. Elektrochem. angew. physik. Chem. 54, 42, 531 (1950).Google Scholar
  55. 4.
    Vgl. z. B.: P. W. Danckwortt: Luminescenzanalyse, 5. Aufl., Leipzig 1949, und die dort angegebene Literatur.Google Scholar
  56. 1.
    Rster, TH.: Z. Elektrochem. angew. physik. Chem. 53, 93 (1949).Google Scholar
  57. 1.
    Vgl. z.B. die von Ca. DHÉRÉ beschriebene Anordnung. Fluorescence en Biochimie, Paris 1937.Google Scholar
  58. 2.
    Ein Fluorescenzspektralphotometer hoher Lichtstärke liefert F. Schmidt & Haensch, Berlin.Google Scholar
  59. 3.
    Vgl. z. B.: W. L. Lewschin: Z. Physik 72 368 (1931).Google Scholar
  60. 1.
    Rster, Ta.: Z. Elektrochem. angew. physik. Chem. 53, 93 (1949).Google Scholar
  61. 2.
    Da die Streuintensität auch von der Größe der Teilchen abhängt, können nephelometrische Messungen auch zur Bestimmung des Dispersitäts-grades von Kolloiden verwendet werden.Google Scholar
  62. 1.
    Vgl. z.B. den Abschnitt „Nephelometrie“ in Methoden der Ferment’ forschung, Leipzig 1940, oder im Handb. physiolog. patholog.-chem. Analyse, Hoppe-Seyler-Trierfelder, 10. Aufl. Bd. I, 1953; J. H. Yoe: Photometric Analysis, New York 1928.Google Scholar
  63. 1.
    Die mangelnde Reproduzierbarkeit der kolloiddispersen Lösungen bildet die Hauptschwierigkeit der Nephelometrie, da die Teilchengröße von sehr vielen Faktoren, wie Temperatur, pn, Anwesenheit von Neutralsalzen, Geschwindigkeit der Ausfällung usw., abhängig ist, so daß die Fällungsbedingungen sehr konstant gehalten werden müssen. Zusatz stabilisierender Schutzkolloide erhöht meistens die Reproduzierbarkeit, trotzdem beträgt die Unsicherheit der Konzentrationsbestimmung in der Regel wenigstens 2 bis 3%, ist also größer als bei anderen optischen Analysenmethoden. Vgl. dazu z. B.: B. W. Volmer u. F. FRÖHlich: Z. analyt Chem. 126, 401 (1944).Google Scholar
  64. 2.
    Sauer, H.: Z. techn. Physik 12, 148 (1931).Google Scholar
  65. 1.
    Zum Beispiel F. Hellige, Freiburg/Br.Google Scholar
  66. 1.
    Kleinmann, H.: Kolloid-Z. 27, 236 (1920). Hersteller: F. Schmidt & Haensch, Berlin.Google Scholar
  67. 2.
    Kleinmann, H.: Biochem. Z. 234 25 (1931).Google Scholar
  68. 1.
    Dies bezieht sich vor allem auf die Teilchengröße des entstehenden Kolloids.Google Scholar
  69. 1.
    Mecklenburg, W. u. S. Valentiner: Z. Instrumentenkunde 34, 209 (1914). Hersteller: F. Schmidt & Haensch, Berlin.Google Scholar
  70. 1.
    Sauer, H.: Z. techn. Physik 12, 148 (1931).Google Scholar
  71. 2.
    Solche absolut geeichte Standards werden von den Firmen mitgeliefert.Google Scholar
  72. 3.
    Eine Zusammenstellung von Anwendungsbeispielen nebst Literatur gibt z. B. C. Zeiß in einem Sonderverzeichnis; ferner M. G. Mellon in „Analytical Absorption Spectroscopy“, New York 1950.Google Scholar
  73. 1.
    Ein ähnliches Instrument ist z. B. das Priest-Lange-Reflektometer. J. G. Priest: J. Res. nat. Bur. Standards 15, 529 (1935).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1955

Authors and Affiliations

  • Gustav Kortüm
    • 1
  1. 1.TübingenDeutschland

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