Du lernst für: Studiengang Technischer Umweltschutz: Umwelttechnisches Praktikum
Thema: UTP
- ! [1] Umwelttechnisches Praktikum - Skript (2002)
- ? Wozu dient eine Analyse? (2)
- Nachweis der Existenz oder der Konzentration eines (Schad-)Stoffes
- ? Wie sind Umweltproben im allgemeinen beschaffen?
- Sie sind heterogen in Zusammensetzung und Aufbau.
- ? Umweltproben sind heterogen in Zusammensetzung und Aufbau. Worauf wirkt sich das aus? (3 x allg. bla)
- Beprobung, Aufarbeitung, Bewertung
- ? Welches Ziel verfolgt die Probenahme?
- Es soll eine repräsentative Probe gewonnen werden.
- ? Wann wird eine Probe als repräsentativ bezeichnet?
- ... wenn ihre Zusammensetzung der Zusammensetzung der Grundgesamtheit (d.h. des gesamten beprobten Bodenstückes, des gesamten Fließgewässers) entspricht
- ? Mit Zunahme der Heterogenität des zu beprobenden Materials wird die Probenahme ... (leichter oder schwieriger)?
- Die Probenahme wird natürlich schwieriger.
- ? Nenne ein Beispiel für eine schwierige Probenahme!
- feste inhomogene Abfallstoffe
- ? Welchem Zweck dient der Probenahmeplan?
- Zweck eines Probenahmeplans ist, die Anzahl der Stichproben so weit wie möglich zu verringern, wobei das Ziel einer repräsentativen Probe nicht verloren gehen darf.
- ? Wie heisst die Probe, die sich aus der Vereinigung mehrerer Stichproben ergibt?
- Durchschnittsprobe
- ? Wo wird die Wasserprobe entnommen?
- unterhalb der Gewässeroberfläche
- ? Warum wird die Probe unterhalb der Gewässeroberfläche entnommen?
- "... da sich aufschwimmende Stoffe nicht volumengerecht miterfassen lassen."
- ? Die Probenahme gestaltet sich unterschiedlich, je nach ...
- Gewässertyp: stehende Gewässer oder Fließgewässer
- ? Was weisen stehende Gewässer im Sommer auf?
- Eine Temperaturschichtung
- ? Was muss bei stehenden Gewässern aufgenommen werden?
- An mehreren Stellen muss ein Tiefenprofil aufgenommen werden.
- ? Was muss bei Fließgewässern im Gegensatz zu stehenden Gewässern aufgenommen werden?
- Es muss ein Querschnitt aufgenommen werden (z.B. wegen Abwasserfahnen), während bei stehenden Gewässern ein Tiefenprofil aufgenommen wird.
- ? Wodurch kann eine repräsentative Probenahme erschwert werden? (5)
- Durch Abwasserfahnen, Rückströmungen, Wellenschlag, Totzonen, das Abschöpfen selbst
- ? Wie heisst das Bohrgerät für Tiefen bis 1 m?
- PÜRCKHAUER-Bohrstock, nicht Rohrstock :-)
- ? Wie heisst das Bohrgerät für Tiefen bis 10 m?
- Peilstange
- ? Wo sind die Vorgaben zu finden?
- Im Anhang 1 der Klärschlammverordnung
- ? Wie sehen die Vorgaben aus?
- Pro Grundstück (einheitlich bewirtschaftet) bis 1 ha eine Durchschnittsprobe, pro Durchschnittprobe mindestens 20 Einstiche gleichmäßig über die Fläche verteilt. (Grün- und Forstland: 30 Einstiche, 10 cm tief)
- ? Wodurch wird die Repräsentativität der Probe negativ beeinflusst?
- Durch räumliche Inhomogenitäten
- ? In welcher Form liegen Schadstoffe in der Luft vor? (3)
- In Form von Gasen, Dämpfen oder als feste Partikel
- ? Wie werden partikelförmige Stoffe gemessen?
- Sie werden auf Filtern abgeschieden
- ? Was muss bei der Messung partikelförmiger Stoffe neben der Partikelmasse noch bekannt sein?
- Das angesaugte Luftvolumen
- ? Wie werden gas- und dampfförmige Stoffe vorwiegend gemessen? (2)
- 1. Absorption in flüssigen Sammelphasen (Lösung oder chemische Umsetzung), 2. Adsorption an festen Phasen
- ? Mit welcher Methode bestimmen wir CO bzw. SO2?
- Mit der Absorption in flüssigen Sammelphasen
- ? Nenne Beispiele für feste Sammelphasen! (3)
- Aktivkohle, Kieselgel, Molekularsiebe
- ? Was muss mit den adsorbierten Schadstoffen anschließend gemacht werden?
- Sie müssen eluiert bzw. extrahiert werden oder bei steigender Temperatur mit Gas desorbiert werden.
- ? Welche Fehlerquellen kommen bei der Adsorption an festen Phasen in Betracht? (2)
- 1. unvollständige Adsorption, 2. unvollständige Desorption
- ? Was versteht man unter Aufschluss?
- Chemische Umsetzung, bei der die interessierenden Elemente oder Verbindungen in eine lösliche Form überführt werden
- ? Wozu müssen die zu untersuchenden festen Stoffe "aufgeschlossen" werden?
- Um sie von der Matrix (yeah, Matrix reloaded! :-) zu trennen
- ? In welcher Form muss die Probe für nasschemische Analysen i.A. vorliegen?
- als Lösung
- ? Welche Aufschlussmethoden werden unterschieden? (4)
- 1. Schmelzaufschluss, 2. Nassaufschluss, 3. Verbrennung, 4. Sonstige (siehe Tabelle im Skript)
- ? Welche Aufschlussart ist für die Umweltanalytik von Schwermetallen von großer Bedeutung?
- Der Nassaufschluss
- ? In welchen Arten von Systemen werden Nassaufschlüsse durchgeführt? (2)
- In offenen oder geschlossenen Systemen
- ? Nenne Beispiele für offene Systeme! (2):
- Becherglas, Tiegel
- ? Wodurch kann es bei einem offenen System zu einem systematischen Fehler kommen?
- Stoff kann aus der Aufschlusslösung in die Umgebungsluft entweichen (z.B. flüchtige Schwermetalle: Hg)
- ? Nenne ein flüchtiges Schwermetall!
- Quecksilber (Hg)
- ? Welcher Art ist der Fehler durch Stoffverlust in die Umgebung?
- systematischer Fehler
- ? Was besitzen modifizierte offene Systeme zur Vermeidung des Stoffverlustes an die Umgebung? (2)
- Rückflusskühler und Absorptionsröhrchen
- ? Nenne ein Beispiel für ein geschlossenes System!
- Bombenaufschluss
- ? Was bewirkt das Erhitzen der Aufschlusslösung unter Druck?
- Die Oxidationskraft der Säuren wird erhöht.
- ! Darstellung: siehe Skript
- ? Nenne verschiedene Geräteausführungen für den Bombenaufschluss! (4)
- Hochdruckverascher (bis 100 bar), Mikrowellen-Druckaufschluss, UV-Aufschluss, Kaltplasmaverascher (zur Zerstörung organischer Matrices)
- ? Welche möglichen Störungen können beim Bombenaufschluss die Richtigkeit der Analyse beeinflussen (3):
- 1. unvollständiger Aufschluss, 2. Auftreten von Blindwerten, 3. Elementverluste
- ? Worin werden Proben zur Schwermetallbestimmung aufbewahrt?
- in Kunststoffgefäßen
- ? Worin werden Proben zur Bestimmung organischer Schadstoffe aufbewahrt?
- in Glasgefäßen
- ? Was ist Kalibrierung?
- Mess- und Analysegeräte der instrumentellen Analytik liefern Messsignale. Diese müssen mit Konzentrationen, Gehalten oder Stoffmengen in Zusammenhang gebracht werden, was dann die Kalibrierung darstellt.
- ? Wie kalibriert man Analysenmethode?
- In der Regel durch das Ansetzen und Messen von Standardlösungen bestimmter Konzentrationen. Eine weitere Möglichkeit ist die Standardaddition, bei der der zu untersuchenden Probelösung Standardlösungen mit bekannter Konzentration zugesetzt werden.
- ? Was ist der Vorteil der Standardaddition?
- Probe und Standard befinden sich in derselben Lösung. Besonders Matrixeffekte können damit weitgehend ausgeglichen werden.
- ? Wie heißt der Zusammenhang zwischen Messsignal und Standardkonzentration?
- Kalibrierfunktion.
- ? Wie sieht die Kalibrierfunktion im Idealfall aus?
- Linear.
- ? Was stellen die einzelnen Komponenten einer linearen Kalibrierfunktion der Form E=m*c+b dar?
- E: Messsignal (z.B. Extinktion bei AAS und Photometrie), c: Konzentration der gesuchten Substanz, m: Steigung der Kalibriergerade, b: Achsenabschnitt auf der y-Achse (bei Netto-Messwerten, d.h. abzüglich des Nullwertes, sollte die Gerade durch den Ursprung gehen. b ergibt sich aus Messungenauigkeiten, hat aber in der Regel nur mathematische Bedeutung)
- ? Was ist lineare Regression?
- Ein statistisches Verfahren, mit dem man durch eine Wolke von Punkten, die mehr oder weniger einer linearen Beziehung gehorchen, eine Ausgleichsgerade legen kann.
- ? Wie ist das Optimalitätskriterium der linearen Regression festgelegt?
- Die Summe der Quadrate der lotrechten Abstände zwischen Punkt und Gerade soll minimal werden.
- ? Was stellt der Korrelationskoeffizient r der linearen Regression dar?
- Er ist ein Maß, wie gut sich die Punktwolke durch eine Gerade darstellen läßt. Je näher r bei 1 (bzw. bei -1 für negative Steigung der Geraden) liegt, desto besser kann der Zusammenhang zwischen x und y durch eine lineare Beziehung beschrieben werden.
- ? Wie ist der Nullwert definiert?
- Der Nullwert ist nur eine geräteinterne Größe. Meistens wird er bereits geräteintern abgezogen.
- ? Wie bezeichnet man die Schwankungen des Nullwertes?
- Man bezeichnet sie als Untergrundrauschen.
- ? Womit wird der Nullwert ermittelt?
- Er wird ermittelt mit Lösungen wie destilliertem Wasser oder einer Lösung, die der Zusammensetzung der Analysenprobe nahekommt [aber nicht die zu analysierende Substanz enthält, oder???]
- ? Bezieht sich der Begriff Nullwert auf die Probe selbst?
- Nein, eher auf geräteinterne Belange.
- ? Was gibt der Blindwert an?
- die Konzentration der untersuchten Substanz, die nicht aus der Probe, sondern aus Verunreinigungen, z.B. durch die verwendeten Chemikalien oder Gefäße, stammt.
- ? Muss der Blindwert von der gemessenen Konzentration abgezogen oder zu ihr addiert werden?
- Der Blindwert muss von der gemessenen Konzentration abgezogen werden.
- ? Wie wird der Blindwert bestimmt?
- indem eine Blindprobe hergestellt wird, die den gleichen Verfahrensschritten unterzogen wird, wie die Probe selbst.
- ? Wie ist die Empfindlichkeit definiert?
- als Steigung der Kalibriergeraden (Bezugsfunktion)
- ? Wie wird die Kalibriergerade noch bezeichnet?
- als Bezugsfunktion
- ? Wie ist die Einheit der Empfindlichkeit?
- [l/mg]
- ? Bei hoher Empfindlichkeit bewirkt eine kleine Konzentrationsänderung eine ...
- ... große Änderung des Signals
- ? Wie ist die Formel für die Standardabweichung?
- Standardabweichung=Wurzel(Summe[i=1..n]((x_mittel-x_i)²)/(n-1))
- ? Die Standardabweichung ist ein Maß für die ...
- ...Streuung von Messwerten
- ? Wie heisst die relative Standardabweichung noch?
- Variationskoeffizient (VK)
- ? Wie wird der Variationskoeffizient (die relative Standardabweichung) berechnet?
- VK=Standardabweichung/Mittelwert*100%
- ? Was gibt die Nachweisgrenze an?
- Sie gibt an, welche Konzentration mit einer vorgegebenen statistischen Sicherheit mit dem Messverfahren nachgewiesen werden kann.
- ? Wie ist die Nachweisgrenze nach DIN 32 645 definiert?
- Die Nachweisgrenze ist derjenige Gehalt, bei dem ein Vorhandensein des Bestandteils mit 50% Wahrscheinlichkeit durch die Messmethode detektiert wird. Sie ist eine Entscheidungsgrenze für das Vorhandensein eines Bestandteiles.
- ? Wovon hängt die Nachweisgrenze ab? (3)
- von der Empfindlichkeit, dem Rauschen und der Fluktuation des Untergrundes
- ? Wie ist die Erfassungsgrenze nach DIN 32 645 definiert?
- Die Erfassungsgrenze ist der kleinste Gehalt einer gegebenen Probe, bei dem die Abwesenheit eines Stoffes mit der geforderten Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann.
- ? Wie verhält sich die Erfassungsgrenze zur Nachweis- bzw. Bestimmungsgrenze?
- Sie ist in der Regel größer als die Nachweis- und kleiner als die Bestimmungsgrenze
- ? Was gibt die Erfassungsgrenze im Gegensatz zur Nachweisgrenze an?
- Sie gibt den Mindestgehalt an, der mit einer hohen vorgegebenen Wahrscheinlichkeit nachgewiesen werden kann.
- ? Was gibt die Bestimmungsgrenze an?
- Sie gibt an, welche Konzentration mit einer vorgegebenen statistischen Sicherheit mit dem Messverfahren quantitativ bestimmt werden kann.
- ? Wie ist sie nach DIN 32 645 definiert?
- Die Bestimmungsgrenze ist der Gehalt, bei dem unter Zugrundelegung einer festgelegten Wahrscheinlichkeit die relative Ergebnissicherheit, definiert als Quotient aus dem halben zweiseitigen Prognoseintervall und dem zugehörigen Gehalt, einen vorgegebenen Wert annimmt.
- ? Wovon hängt die Bestimmungsgrenze ab? (3)
- von der Empfindlichkeit, dem Rauschen und der Fluktuation des Untergrundes
- ? Wann wird ein Messverfahren als selektiv bezeichnet?
- wenn es (im Idealfall) nur auf eine ausgewählte Grupe ähnlicher Bestandteile reagiert
- ? Wann wird ein Messverfahren als spezifisch bezeichnet?
- wenn es (im Idealfall) nur auf den einen Bestandteil reagiert, der bestimmt werden soll und ähnliche Stoffe kein Signal erzeugen
- ? Beurteilt die Präzision zufällige oder systematische Fehler?
- Die Präzision beurteilt zufällige Fehler (Streuung auf der Zielscheibe)
- ? Beurteilt die Richtigkeit zufällige oder systematische Fehler?
- Die Richtigkeit beurteilt systematische Fehler (Abweichung des Mittelwertes vom wahren Wert)
- ? Beurteilt die Genauigkeit zufällige oder systematische Fehler? (Achtung, Fangfrage)
- Die Genauigkeit beurteilt beide Fehler zusammen.
- ? Wann ist eine Messung genau?
- wenn sie präzise und richtig zugleich ist
- ? Nenne ein Beispiel für präzises, aber nicht richtigs Messen!
- Ansetzen der Standards in falschem Messkolben
- ? Nenne ein Beispiel für richtiges, aber nicht präzises Messen!
- Ungenaues Auffüllen der Standards (mal bis über, mal bis unter den Eichstrich)
- ? Welche Fehler können bei der Probenahme auftreten?
- Nicht repräsentative Probenahme
- ? Welche Fehler können bei der Messung auftreten?
- unzureichende Kalibrierung, Ableseungenauigkeiten
- ? Welche Fehler können bei anderen Arbeitsschritten neben Probenahme und Messung auftreten?
- ungenaue Volumenbestimmung, unzureichendes Mischen, Kontaminationen durch Geräte oder Chemikalien, Verluste
- ? Was sind grobe Fehler?
- solche Fehler, die durch sorgfältiges und sauberes Arbeiten vermieden werden können
- ? Was genügt oft, um den Einfluss der Fehler auf die Ergebnisgenauigkeit abzuschätzen?
- Oft genügt eine Fehlerabschätzung mit Hilfe der gewichtigsten Fehlerquelle.
- ? Wie kann der Fehler bei der Durchführung mehrerer Messungen an derselben Probe abgeschätzt werden?
- Der Fehler kann dann über die Standardabweichung charakterisiert werden.
- ? In welcher Form wird die tatsächliche Ungenauigkeit einer Messung in der Regel angegeben?
- als Größtfehler
- ? Was versteht man unter dem Größtfehler?
- die maximal zu erwartende Abweichung (des wirklichen Wertes, oder?) vom Messergebnis
- ? Wie wird der Größtfehler in der Regel bestimmt?
- als Maximum von abgeschätztem Fehler und Standardabweichung
- ? Auf wie viele gültige Ziffern genau werden Fehler in der Regel angegeben?
- auf eine gültige Ziffer genau
- ? Wie viele Nachkommastellen haben die Ergebnisse?
- genau so viele wie der Fehler
- ? 1. Faustregel: Ist f(X_1, X_2, ...) ein reines Produkt, dann ergibt sich der relative (Größt-)Fehler des Ergebnisses aus...
- ...der Summe der relativen Fehler der Messgrößen X_i
- ? 2. Faustregel: Ist f(X_1, X_2, ...) eine reine Summe, dann ergibt sich der absolute (Größt-)Fehler des Ergebnisses aus...
- ... der Summe der absoluten Fehler der Messgrößen X_i
- ? Beispiel: Gravimetrische Bestimmung des Wassergehaltes (beide Faustregeln sind anzuwenden)...
- siehe Skript
- ? Grenz- oder Richtwerte sind vielfach nicht (öko-)toxikologisch begründet, sondern orientieren sich... (2)
- ... an der allgemeinen Belastungssituation und am technisch Machbaren
- ? Nenne ein Beispiel dafür, dass Grenzwerte nicht (öko-)toxikologisch begründet sind, sondern sich an der allgemeinen Belastungssituation orientieren!
- Klärschlammverordnung: zu hohe Grenzwerte für Schwermetalle im Klärschlamm führen zu einer Verschlechterung der Böden, auf die Klärschlamm aufgebracht wird
- ? Wo befinden sich die entsprechenden Grenzwerte für Deutschland?
- In der Bundesbodenschutzverordnung, basierend auf dem Bundesbodenschutzgesetz (am 1. März 1999 in Kraft getreten)
- ? Wann ist das Bundesbodenschutzgesetz in Kraft getreten?
- Am 1. März 1999
- ? Wovon sind die Grenzwerte in der Bundesbodenschutzverordnung abhängig? (3)
- von der Nutzung der beprobten Fläche, vom Wirkungspfad und von Bodenparametern
- ? Die Grenzwerte der Bundesbodenschutzverordnung werden unterteilt in (3)...
- ... Prüf-, Maßnahmen- und Vorsorgewerte
- ? Wo ist der Begriff Prüfwerte definiert?
- §8 Abs. 1 BBodenSchG
- ? Wie ist der Begriff Prüfwerte definiert?
- Werden diese Werte überschritten, so liegt eine schädliche Bodenveränderung vor. (§8 Abs. 1 BBodSchG)
- ? Wo ist der Begriff Maßnahmenwerte definiert?
- §8 Abs. 1 BBodenSchG
- ? Wie ist der Begriff Maßnahmenwerte definiert?
- Es ist von einer schädlichen Bodenveränderung auszugehen, bei einer Überschreitung der Werte sind entsprechende Maßnahmen zu ergreifen (Sicherung, Sanierung). (§8 Abs. 1 BBodenSchG)
- ? Wovon sind Prüf- und Maßnahmenwerte abhängig?
- von der Nutzung des Geländes
- ? Wo ist der Begriff Vorsorgewerte definiert?
- §8 Abs. 2 BBodenSchG
- ? Wie ist der Begriff Vorsorgewerte definiert?
- Bei deren Überschreitung besteht die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung, es dürfen nur noch bestimmte Stofffrachten auf das Gelände aufgebracht werden. (§8 Abs. 2 BBodenSchG)
- ? Wovon sind Vorsorgewerte abhängig? (3)
- von der Bodenart, dem Humusgehalt und dem pH-Wert
- ? Wo in der Bundesbodenschutzverordnung findet man die Tabellen mit den Grenzwerten?
- in Anhang 2 der Verordnung
- ? Worauf ist beim Vergleich gefundener Bodenwerte mit den Grenzwerten zu achten?
- darauf, dass es sich um das gleiche Analysenverfahren (die gleiche Aufschlussmethode) handelt
- ? Was sind die zwei wichtigen Systeme zur Charakterisierung von Böden?
- Böden werden nach Bodentypen (Entwicklungsstand) und Bodenarten (Korngrößenverteilung) eingeteilt.
- ? Was wird zur Bestimmung des Bodentyps herangezogen?
- Der Profilaufbau, d.h. die für den Boden charakteristische Bodenhorizontkonstellation.
- ? Was sind Bodenhorizonte?
- Zur Bodenoberfläche annähernd parallel verlaufende und einheitlich ausgebildete Bereiche des Bodens.
- ? Wie lautet die Bezeichnung und die Bedeutung der einzelnen Haupthorizonte?
- O: organischer Horizont, A: oberster mineralischer, mit organischer Substanz vermischter Horizont ("Oberboden"), B: mineralischer Horizont unter A ("Unterboden"), mit verändertem Mineralbstand durch Einlagerungn aus Oberboden und/oder Verwitterung, C: Ausgangsgestein für den Boden ("Untergrund"), G: Mineralhorizont im Grundwasserbereich
- ? Welcher Anteil des Bodens wird bei der Einteilung der Bodenarten betrachtet und wie nennt man den Rest?
- Bei der Einteilung nach Korngrößenverteilung betrachtet man lediglich den Feinbodenanteil (=Fraktion mit Korndurchmesser < 2mm), der übrige Boden wird als Grobboden oder Bodenskelett bezeichnet.
- ? Wie erfolgt die Benennung der Bodenart?
- Nach der Korngröße mit dem überwiegenden Anteil. Meist sind mehrere Fraktionen vertreten, deshalb wird die Bezeichnung noch um eine weitere Fraktion erweitert. (z.B. sandiger Schluffboden)
- ? Wie werden die Bodenfraktionen im Labor bestimmt?
- Mittels Siebanalyse.
- ? Wie heißen die Korngrößenfraktionen des Bodens?
- Fein-, Mittel- und Grobton (0-0,2µm), Fein-, Mittel- und Grobschluff (2-63µm), Fein-, Mittel- und Grobsand (0,063-2mm)
- ? Wofür spielt die Bodenart eine wichtige Rolle?
- Für den Wasser- und Lufthaushalt des Bodens (Porengröße) und für das Adsorptionsvermögen des Bodens (für Nähr- und Schadstoffe).
- ? Wie verhalten sich die Kornzahl und die Oberfläche bei gleichem Gesamtvolumen, wenn die Korngröße abnimmt?
- Sie nehmen stark zu. (Oberfläche ~ 1/Radius)
- ? Was ist unbedingt bei der Beurteilung von Bodenbelastungen durch Schadstoffe zu beachten?
- Der natürliche Gehalt dieser Stoffe im Boden, z.B. sind fast alle toxischen Schwermetalle auch in natürlichen Böden vorhanden.
- ? Was ist die "source and sink"-Funktion von Böden und welche Unterscheidung wird deshalb bezüglich einer Schadstoffmenge getroffen?
- Sie dienen einerseits als Auffangbecken für die meisten nicht abbaubaren Stoffe, stellen jedoch gleichzeitig den Übergang dieser Stoffe in die Nahrungskette und ins Grundwasser dar. Man unterscheidet deshalb zwischen Gesamtgehalt und ökologisch wirksamer Menge.
- ? Was ist die Mobilität eines Schwermetalls und was folgt daraus für die Probenahme?
- Mobilität ist die Verlagerung in tiefere Bodenschichten, deshalb ist ein Tiefenprofil bei der Probenahme wichtig.
- ? Welcher Faktor ist beim Übergang in die Nahrungskette neben der Schwermetallmobilität sehr bedeutend?
- Die Pflanzenart. (Bsp.: Cadmiumanreicherung in Spinat und Sellerie)
- ? Was sind Beispiele für Gleichgewichte und Reaktionen denen Schwermetalle im Boden unterliegen?
- Immissionen (Schlämme, Niederschläge), Aufnahme durch Pflanzen, Verwitterung aus primären Mineralien, Oberflächenadsorption, Oxidation und Reduktion, mikrobielle Festlegung
- ? Welche Bodeneigenschaften beeinflussen die Schwermetallaufnahme durch Pflanzen?
- pH-Wert, Kationenaustauschkapazität, Gehalt an organischem Material, Gehalt an Eisen und Aluminium, Redoxpotential des Bodens.
- ? Wie können sich Bodeneigenschaften verändern?
- z.B. sauren Regen (pH-Absenkung), mikrobiellen Abbau organischer Substanzen, Absinken des Redoxpotentials nach starken Regenfällen...
- ? Welche Metalle bezeichnet man als Schwermetalle?
- Metalle mit einer Dichte oberhalb von 5g/cm³.
- ? Was sind Beispiele für Schwermetalle?
- Blei, Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Quecksilber, Chrom, Arsen, Thallium, Plutonium.
- ? Wovon ist potentielle Schadstoffgefahr von Schwermetallen abhängig?
- Von Art der Verbindung, der Dosis und der Dauer der Einwirkung.
- ? Was sind Beispiele für Schwermetallquellen?
- geologisch bedingte Vorkommen (Erzbergbau), Altlasten im Boden, Industrie und Gewerbe (Emissionen, Abfall, Abwasser), Kfz-Verkehr (Emissionen), Landwirtschaft (Agrochemikalien), Abfallwirtschaft (MVA, Deponie, Kompost), Wasserwirtschaft (Klärschlamm, Baggergut, Überschwemmungen, Trinkwasserrohrleitungen).
- ? Wozu können Schwermetallanreicherungen und -kontaminationen führen?
- Potenzierung über die Nahrunskette, phytotoxische Gehalte in Pflanzen, Anreicherung in pflanzlichen und tierischen Geweben, Gesundheitsschäden nach langjähriger Einwirkung.
- ? Was ist für die Erstellung einens Probenahmeplans in Bezug auf Schwermetalle zu beachten?
- Die individuellen Belastungspfade der Schwermetalle, die von deren Verwenden und Umweltverhalten abhängen.
- ? Woher stammen Bleiemissionen?
- Kfz-Verkehr (vor Benzin/Blei-Gesetz bei 70%), Bleihütten und bleiverarbeitenden Betrieben.
- ? Wie verhält sich Blei im Vergleich zu anderen Schwermetallen?
- Immobil, ca. 80% der gesamten Bleibelastung befindet sich in den obersten 20 cm des Bodens.
- ? Ist Zink ein Umweltschadstoff?
- Erst in sehr großen Dosen. Zink ist jedoch phytotoxisch und schädlich für Bodenorganismen, Phytoplankton, Zooplankton und Fische.
- ? Warum wird im UTP Zink statt Blei analysiert?
- Zink ist erst in sehr großem Dosen ein Umweltschadstoff, das Aufschluss- und Analyseverfahren ist für Zink das gleiche wie für die meisten anderen Schwermetalle, Zinkabfälle können leichter und billiger entsorgt werden.
- ? Wo kann man Richt- und Grenzwerte für Zinkgehalte von Böden finden?
- In der Klärschlammverordnung, im Bundesbodenschutzgesetz.
- ? Welches Merkmal haben die spektrometrischen Methoden gemeinsam?
- die Wechselwirkung zwischen Materie und Energie (in Form von Licht)
- ? Was verstehen wir im weitesten Sinne unter Licht?
- das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Strahlung vom Mikrowellenbereich bis zur Röntgenstrahlung
- ? In welchem Wellenlängebereich werden durch sichtbares und ultraviolettes Licht die Valenzelektronen der Moleküle angeregt?
- im Bereich zwischen 200 nm und 800 nm
- ? Was wird im Wellenlängebereich zwischen 200 nm und 800 nm angeregt?
- die Valenzelektronen der Moleküle
- ? Wie verhalten sich Energie und Wellenlänge zueinander?
- Die Energie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge (und umgekehrt :-)
- ? Ordne die Bereiche Sichtbares Licht, Mikrowellen, Röntgenstrahlen, Ultraviolett, Radiowellen, Gammastrahlen und Infrarot nach steigender Energie!
- Radiowellen - Mikrowellen - Infrarot - Sichtbares Licht - Ultraviolett - Röntgenstrahlen - Gammastrahlen
- ! Hier könnte man evtl. noch weitere Fragen zu den unterschiedlichen Bereichen elektromagnetischer Strahlung stellen (Abb. 3.1 im Skript)...
- ? Was bedeutet Lichtabsorption?
- Lichtabsorption bedeutet Energieaufnahme durch Materie.
- ? Unter welcher Voraussetzung kann die Energie des Lichtes von Materie aufgenommen werden?
- Die Energie des Lichtes muss genau mit der Energiedifferenz zwischen dem Ausgangszustand und einem möglichen angeregten Zustand (des Atoms, Moleküls oder Elektrons) übereinstimmen.
- ? Auf welche verschiedenen Arten kann die Energieaufnahme von Molekülen erfolgen? (4)
- Molekülrotationen, Molekülschwingungen, Anregung von Valenzelektronen, Anregung von "inneren" Elektronen
- ? Strahlung welchen Energiebereichs versetzt Moleküle in Rotation?
- Strahlung des Mikrowellenbereichs (Deshalb also dreht sich der Teller in der Mikrowelle :-)
- ? Strahlung welchen Energiebereichs versetzt Molekülteile in Schwingung zueinander?
- Strahlung des Infrarotbereichs (Schwingungen kann ich also noch nicht "sehen" :-)
- ? Strahlung welchen Energiebereichs bringt Valenzelektronen aus Atomen oder Molekülen auf ein höheres Energieniveau?
- Strahlung im sichtbaren Bereich und Ultraviolettstrahlung
- ? Was versteht man unter Valenzelektronen?
- Elektronen der äußeren, energieärmeren Orbitale von Atomen oder Molekülen
- ? Welche Strahlung bringt Elektronen der inneren, energiereicheren Orbitale auf ein höheres Energieniveau?
- die Röntgenstrahlung
- ? Sind die inneren Orbitale eines Atoms oder Moleküls energieärmer oder energiereicher als die äußeren Orbitale?
- Die inneren Orbitale sind energiereicher als die äußeren. [Eigentlich doch merkwürdig, habe ich nicht in der vierten Etage mehr Energie als im Erdgeschoss? Wenn ich aus der vierten springe, bin ich matsch, dazu braucht es viel Energie...]
- ? Wir senden das Licht einer Lichtquelle, die ein kontinuierliches Spektrum aussendet, durch Natriumdampf, fächern es anschliessend auf und projizieren es auf einen Schirm. Was können wir im resultierenden Spektrum beobachten?
- Im Spektrum treten einige scharf begrenzte, schwarze Linien auf.
- ? Womit zerlegt man Licht in sein Spektrum?
- Prima, mit einem Prisma.
- ? Wir bringen ein Gas zum Glühen [Wie macht man das eigentlich?], zerlegen das ausgesandte Licht mit einem Prisma und projizieren es auf einen Schirm. Was können wir beobachten?
- Ein Linienspektrum, das genau dort Linien aufweist, wo ein kontinuierliches Spektrum - würde es durch das gleiche Gas gesandt - schwarze Linien aufwies.
- ? Welcher Art sind die Absorptions- und Emissionsspektren von Atomen?
- Atomspektren sind Linienspektren.
- ? Wie sehen Molekülspektren im Vergleich zu Atomspektren aus?
- Molekülspektren weisen im Gegensatz zu den scharfen Linien von Atomspektren breite Absorptionsbanden auf.
- ? Was versteht man unter Linienumkehr?
- das Phänomen, dass ein Gas genau solche Wellenlängen aussendet, die es auch absorbieren kann.
- ? Von wem wurde das Phänomen der Linienumkehr entdeckt?
- von Kirchhoff und Bunsen
- ? Welche Spektrallinien werden von einem Atom absorbiert?
- genau diejenigen, die es auch emittiert.
- ? Wie verhalten sich Emissions- und Absorptionsspektrum zueinander?
- Sie sind identisch.
- ? Wie kann man sich die Absorption im Bohrschen Atommodell vorstellen?
- als Sprung eines Elektrons von einem niedrigeren Energieniveau (einer niedrigeren Bahn) auf ein höhres Energienieveau (eine höhere Bahn)
- ? Wie kann man sich die Emission im Bohrschen Atommodell vorstellen?
- als Sprung bzw. Fall eines Elektrons von einem höheren Energieniveau (einer höheren Bahn) auf ein niedrigeres Energieniveau (eine niedrigere Bahn)
- ? Sind bei der Absorption nur "Sprünge" vom Grundzustand auf einen angeregten Zustand möglich?
- Nein, es sind auch Sprünge von angeregten auf höher angeregte Zustände möglich.
- ? Sind bei der Emission nur "Sprünge" von einem angeregten Zustand auf den Grundzustand möglich?
- Nein, es sind auch Sprünge von höher angeregten auf niedriger angeregte Zustände möglich.
- ? Wie können Atome außer durch Lichtenergie noch angeregt werden? (2)
- durch elektrische oder thermische Energie
- ? Warum beobachtet man mehrere Linien und nicht nur eine?
- weil es mehrere angeregte Zustände gibt und Übergänge zwischen Grundzustand und angeregten Zuständen sowie zwischen verschiedenen angeregten Zuständen untereinander möglich sind.
- ? Die diskreten Energieniveaus bei Atomen gehen bei Molekülen in ... über
- Energiebänder
- ? Warum gehen die bei Atomen diskreten Energieniveaus bei Molekülen in Energiebänder über?
- weil in Molekülen mehr Elektronen und mehr Atome beteiligt sind.
- ? Was passiert mit den Energiebändern von Molekülen im gasförmigen Zustand unter hohem Druck?
- Die Energiebänder werden breiter (Druck- oder Stoßverbreiterung).
- ? Wie groß ist der Bereich, auf den sich Absorptionsbanden von Molekülen im flüssigen Zustand ausdehnen?
- 50 bis 100 nm und noch größer
- ? Warum sind die Absorptionsbanden von Molekülen im flüssigen Zustand breiter als die von gasförmigen Molekülen?
- weil es im flüssigen Zustand mehr Stöße zwischen den Molekülen gibt
- ? Kann es zur Überlappung mehrerer Molekül-Absorptionsbanden kommen?
- Ja.
- ? Worin unterscheiden sich Molekülspektren von Atomspektren grundlegend?
- Molekülspektren weisen besonders in Flüssigkeiten breite Absorptionsbanden auf (kontinuierliches oder Bandenspektrum). Atomspektren sind hingegen Linienspektren.
- ! Die Stahlung (sichtbares Licht, UV-Strahlung) einer definierten Wellenlänge wird abgeschwächt.
- ? Wovon ist die Schwächung der Lichtintensität abhängig?
- von der Konzentration des gelösten Stoffes
- ? Wie lautet die Differentialgleichung, die die Abschwächung der Intensität I mit der Dicke dx der durchlaufenden Schicht in Abhängigkeit von der Konzentration c des absorbierenden Stoffes angibt?
- dI/I = [-] alpha * c * dx, alpha ist ein geräteabhängiger Proportionalitätsfaktor. [Soll alpha positiv sein, so muss in der Gleichung m.E. das Minuszeichen stehen, da es sich um eine Intensitätsabnahme handelt und dI somit negativ ist.]
- ? Wie lautet die Funktion I = f(I_0, alpha, c, d)?
- I = I_0 * exp( - alpha * c * d)
- ? Was versteht man unter Transmission?
- Unter Transmission versteht man den Quotienten I/I_0, wobei I_0 die anfängliche Intensität und I die Intensität nach Durchlaufen der Probe ist. Der Quotient entspricht dem Anteil des durchgehenden Lichtes.
- ? Wie bezeichnet man den Quotienten I/I_0 (I_0 = Eintrittsintensität, I = Austrittsintensität)?
- Man bezeichnet den Quotienten I/I_0 als Transmission.
- ? Wie ist die Extinktion E definiert? (Sie ist abhängig von der Anfangsintensität I_0 und der Intensität I nach Durchlaufen der Probe)
- E = lg(I_0/I), die Extinktion ist also der dekadische Logarithmus der reziproken Transmission :-)
- ? Wie groß ist die Transmission, wenn die Extinktion 1 beträgt?
- Die Transmission beträgt dann 10%, denn E = lg(I_0/I) = lg(1/Transmission) <=> 1/Transmission = 10^E <=> Transmission = 1/10^E = 1/10^1 = 1/10 = 0,1 = 10%
- ? Wie groß ist die Extinktion, wenn die Transmission 0 ist?
- Die Extinktion ist dann unendlich groß [bzw. gar nicht definiert, weil der Kehrwert der Transmission dann nicht definiert ist]
- ? Wie lautet das Lambert-Beer'sche Gesetz?
- E = lg(I_0/I) = epsilon * c * d, dabei wird epsilon = alpha/(ln 10) = alpha/2,303 als dekadischer Extinktionskoeffizient bezeichnet.
- ? Wovon ist der Extinktionskoeffizient abhängig?
- von der Wellenlänge
- ? Unter welchen Voraussetzungen kann das Lambert-Beer'sche Gesetz durch eine Geradengleichung beschrieben werden?
- Wellenlänge und Schichtdicke müssen konstant sein. Dies ist bei der Verwendung monochromatischen Lichts und von Küvetten konstanter Breite gegeben. Die Steigung a der Geraden ist dann a = epsilon * d, wobei die Wellenlänge in epsilon "steckt".
- ? Welche Bedeutung hat der Achsenabschnitt b?
- Der Achsenabschnitt b resultiert in der Regel aus Abweichungen, die theoretische Gerade geht durch den Ursprung.
- ? Unter welcher Voraussetzung ist das Lambert-Beer'sche Gesetz nur gültig?
- Die Moleküle des absorbierenden Stoffes dürfen nicht in so großer Zahl vorhanden sein, dass sie durch Wechselwirkungen untereinander oder mit anderen Stoffen Veränderungen erleiden.
- ? Ist das Lambert-Beer'sche Gesetz ein Grenzgesetz für große oder kleine Verdünnungen?
- Das Lambert-Beer'sche Gesetz ist ein Grenzgesetz für große Verdünnungen.
- ? Mit zunehmender Konzentration nimmt die Extinktion zu. Bei zu großer Konzentration ist das Lambert-Beer-Gesetz in linearer Form nicht mehr gültig. Bis zu welcher Extinktion kann mit der linearen Lambert-Beer-Beziehung gemessen werden?
- Bis zu einer Extinktion von 1, dies entspricht einer Transmission von 10%. Bei größeren Extinktionen ist die Beziehung nicht mehr linear.
- ? Sind Messungen bei Extinktionswerten > 1 möglich?
- Ja, Messungen sind auch bei Extinktionen > 1 möglich, allerdings ist die Kalibrierfunktion dann keine Gerade mehr sondern eine Kurve, deren Verlauf schwieriger zu bestimmen ist.
- ? Nenne zwei spektrometrische Methoden zur Konzentrationsbestimmung, bei denen das Lambert-Beer'sche Gesetz angewandt wird!
- Photometrie, Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
- ? Woher kommen Stickstoffverbindungen in Gewässern?
- Von organischen N-Verbindungen in pflanzlichen und tierischen Geweben, von löslichen anorganischen Verbindungen (Ammonium, Nitrite, Nitrate).
- ? Was geschieht mit Ammonium und Nitrit in einem mit ausreichend viel Sauerstoff versorgtem Gewässer und was folgt daraus?
- Sie werden rasch zu Nitrat bakteriell oxidiert. Nitrat ist somit ein gutes Maß für die Stickstoffversorgung eines Gewässers.
- ? Was ist das gebräuchlichste Gerät zur bestimmung der Lichtabsorption?
- Das Spektralphotometer.
- ? Was sind die wesentlichen Bestandteile eines Photometers?
- 1) Strahlungsquelle: für sichtbares Licht normaler Wolframdraht (kont. Spektrum), UV-Licht wird nach dem Prinzip der Gasentladungslampe durch eine Deuteriumgasfüllung erzeugt, 2) Intensitätseinstellung: Regelung der abzustrahlenden Energie, 3) Wellenlängeneinstellung: Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbereichs aus dem Gesamtspektrum mittels Spektralgitter, Prisma, farbige Glasfilter (für einfache Routinemessung). 4) Probenbehälter: Küvette aus Glas (sichtbares Licht), Quarz oder Kunststoff für UV-Licht. 5) Strahlungsempfänger: Photozelle (einfach) oder Photomultiplier, Umsetzen des einfallenden Lichtes in elektrisches Signal. 6) Anzeigeinstrument: Umwandeln des elektrischen Signals in ein Messwert
- ? Was ist der Unterschied zwischen einem Einstrahl- und Zweistrahlphotometer?
- Beim Zweistrahlphotometer wird der Lichtstrahl durch einen Spiegel in zwei energetisch und optisch-geometrisch gleiche Strahlenbündel geteilt. Ein Strahlenbündel durchläuft eine Küvette mit der Probelösung und das andere eine mit einer Referenzlösung.
- ? Was haben wir im Praktikum mit der AAS bestimmt?
- Den Zinkgehalt in der Bodenprobe.
- ? In welcher Form muss die Untersuchungssubstanz für die AAS letztendlich vorliegen?
- als Atomdampf, also verdampft und in die Atome dissoziiert
- ? Was wird bei der AAS gemessen?
- Die Intensitätsabnahme des durch den Atomdampf tretenden Lichtes
- ? Je mehr Atome des zu messenden Stoffes in der Flamme enthalten sind, desto ... ist die Intensitätsabnahme für die entsprechenden Wellenlänge.
- ...stärker...
- ? Die AAS ist eine ...methode.
- Relativmethode
- ? Was mus geschehen, bevor von der Größe des Messsignals auf die Konzentration zurück geschlossen werden kann?
- Die Messung muss erst kalibriert werden.
- ? Da die AAS eine Relativmethode ist, muss sie zuerst ... werden.
- ... kalibriert ...
- ? Wie wird die AAS kalibriert?
- Es werden Vergleichsmessungen mit Standardlösungen durchgeführt, deren Konzentration bekannt ist.
- ? Wodurch ist der mathematische Zusammenhang zwischen dem Messsignal und der Konzentration bei der AAS gegeben?
- Durch das Lambert-Beer'sche Gesetz.
- ! siehe Abbildung 3.8 im Skript [1]
- ? Können Edelgase mit der AAS bestimmt werden?
- Nein. [Warum nicht?]
- ? Können Halogene mit der AAS bestimmt werden?
- Nein. [Warum nicht?]
- ? Welche Elemente der ersten sechs Perioden des Periodensystems der Elemente können mit der AAS NICHT bestimmt werden?
- Die Edelgase, die Halogene, sowie die "Schnopo"-Elemente (S, C, H, N, O, Po) können nicht mit der AAS bestimmt werden.
- ! Das Geräteprinzip der AAS ist in Abb. 3.9 des Skriptes [1] dargestellt.
- ? Welches sind die grundlegenden Geräteeinheiten der AAS? (5)
- 1. Lichtquelle, 2. Atomisierungseinheit, 3. Monochromator/Ein- und Austrittsspalt, 4. Detektor, 5. Signalverstärker, Messwertausgabe
- ? Welche Art von Lichtquelle kommt bei der AAS zum Einsatz?
- Elementspezifische Lampe: Die Lampe enthält genau das Element, das nachgewiesen werden soll.
- ? Welche verschiedenen Atomisierungseinheiten gibt es? (4)
- Für die meisten Elemente Flamme oder beheiztes Graphitrohr, ansonsten noch Kaltdampf- und Hydridtechnik
- ? Der Monochromator ist nur für einen schmalen Wellenlängebereich durchlässig. Wofür wird das ausgenutzt? (2)
- 1. Ausblenden eines großen Teils der Fremdstrahlung (vor allem Eigenemission der Flamme), 2. Auswahl einer Linie aus dem Spektrum des nachzuweisenden Elementes.
- ? Welches optische Bauelement findet in modernen AAS-Geräten als Monochromator Verwendung?
- Als Monochromatoren werden Spektralgitter eingesetzt.
- ? Befindet sich der Monochromator vor oder hinter dem Eintritt des Lichtstrahls in die Flamme und warum?
- Der Monochromator befindet sich hinter der Atomisierungsflamme und vor dem Detektor. So kann ein großer Teil der von der Flamme verursachten Fremdstrahlung ausgeblendet werden.
- ? Welche Aufgabe hat der Detektor?
- Der Detektor wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um.
- ? Was kommt als Detektor zum Einsatz?
- Photomultiplier (Sekundärelektronenvervielfacher)
- ? Wie funktioniert ein Photomultiplier? (3 Schritte)
- 1. Photonen schlagen Primärelektronen aus der Photokathode heraus, 2. Die Primärelektronen werden auf eine Dynodenkaskade beschleunigt, 3. An einer Dynode werden Sekundärelektronen gebildet [, die in Richtung der nächsten Dynode beschleunigt werden]
- ? Wie groß ist die Verstärkung, die mit einem Photomultiplier erreicht werden kann?
- Verstärkungen bis zum Faktor 10 hoch 10 werden erreicht.
- ! weitere Verstärkung, Umwandlung in Ausgangssignal an Anzeige, Drucker, Schreiber oder Rechner
- ? Welcher Spektralbereich wird in der Praxis bei der AAS verwendet?
- Der UV-Bereich und der sichtbare Bereich (genauer: Arsen-Resonanzlinie bei 193,7 nm bis Kalzium-Resonanzlinie bei 822,1 nm)
- ? Wo liegt die Arsen-Resonanzlinie?
- bei 193,7 nm
- ? Wo liegt die Kalzium-Resonanzlinie?
- bei 822,1 nm
- ? Was versteht man unter einer elementspezifischen Lampe?
- Man versteht darunter eine Lampe, die genau den Stoff enthält, der auch nachgewiesen werden soll.
- ? Welches Prinzip macht man sich bei der AAS in bezug auf die Wahl der Lichtquelle zunutze?
- Das Prinzip der Linienumkehr: Das Absorptionsspektrum des nachzuweisenden Elements entspricht seinem Emissionsspektrum, so dass dieses Element als Lichtquelle benutzt wird.
- ? Welche zwei Hauptvorteile bietet der Einsatz elementspezifischer Lampen im Vergleich zu Kontinuumstrahlern?
- Durch den Einsatz einer elementspezifischen Lampe wird das Verfahren 1. empfindlicher und 2. selektiver.
- ? Wie gross ist die Bandbreite einer Linie im Atomabsorptions- bzw. -emissionsspektrum?
- Die Bandbreite einer Linie beträgt 0,005 nm.
- ? Wie gross ist die Bandbreite des Spektralbereichs, der mit Hilfe einers Monochromators isoliert werden kann?
- Etwa 0,05 nm.
- ? Warum ist das Verfahren der AAS empfindlicher als z.B. das der Photometrie?
- Gemessen wird die Intensitätsabnahme des durch die Probe geschickten Lichts. Diese Intensitätsabnahme ist bei gleicher Konzentration des zu bestimmenden Elements in der Probe bei beiden Verfahren gleich, nur wird sie bei der Photometrie auf ein "breites", bei der AAS hingegen auf ein "schmales" Ursprungssignal bezogen. Die relative Intensitätsabnahme ist bei der AAS größer, das Messsignal also stärker und damit das Verfahren empfindlicher.
- ? Warum handelt es sich bei der AAS um ein selektives Verfahren?
- Die Bandbreite der Linie des emittierten und absorbierten Lichts ist sehr gering (nur wenige hundertstel nm [???, 0,005 nm sind nicht mal ein hundertstel!]). Dei Überlappung der Linien verschiedener Elemente ist dadurch sehr selten.
- ? Bei welchen Elementen kommt es zu einer Überlappung der Linien?
- Bei Zink und Eisen.
- ? Welche verschiedenen Lampenarten kommen bei der AAS zum Einsatz? (2)
- Hohlkathodenlampen (HKL) und Elektrodenlose Entladungslampen (ELD)
- ? Nenne einen Vorteil der Elektrodenlosen Entladungslampe gegenüber einer Hohlkathodenlampe!
- Durch die höhere Lampenstabilität ergibt sich ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis (signal2noise-ratio :-)
- ? Skizziere den Weg von der Probelösung bis zum gasförmigen Atomdampf bei der Flammen-AAS! (5 Schritte)
- 1. Versprühen der Lösung in der Flamme - 2. Lösungsmittel verdampft, übrig bleiben feinste Salz- oder Oxidpartikel - 3. Partikel schmelzen - 4. Schmelze geht in gasförmige Moleküle über - 5. gasförmige Moleküle dissoziieren
- ? Welche Vorteile hat die Lachgas/Acetylen-Flamme gegenüber der Luft/Acetylen-Flamme? (2)
- 1. geringere Strömungsgeschwindigkeit -> höhere Verweilzeit der Atome im Strahlengang, 2. höhere Temperatur: 2700°C gegenüber 2200°C bei der Luft/Acetylen-Flamme
- ? Acetylen ist die Trivialbezeichnung für ...
- Ethin (C2H2)
- ? Welche möglichen chemischen Abläufe sind bei der Flammen-AAS unerwünscht? (2)
- 1. Ionisierung der Atome, 2. Anregung der Einzelatome auf höhere Energieniveaus
- ? Welche Elemente bilden beispielsweise schwer schmelzbare Oxide?
- z.B. Chrom oder Vanadium
- ? Welche Flamme wird häufig verwendet? (zwei Gase)
- Die Luft/Acetylen-Flamme
- ? Wann kann sich eine zu heiße Flamme nachteilig auswirken?
- Wenn sie zur Ionisierung der Atome des nachzuweisenden Elementes führt.
- ? Welchen Hauptvorteil bietet die Graphitrohr-AAS im Vergleich zur Flammen-AAS?
- Die Graphitrohr-AAS ist empfindlicher, da die einzelnen Atome länger im Strahlengang verweilen.
- ? Bei der Graphitrohr-AAS wird nach dem automatischen Pipettieren der Probe in das Graphitrohr ein Temperatur-Zeit-Programm durchlaufen. Welche Schritte laufen dabei ab? (3)
- 1. Trocknen der Probe, 2. "Thermische Vorbehandlung": Abtrennen der störenden Matrix, 3. Atomisierung
- ? Welche Nachteile birgt die Graphitrohr-AAS? (2)
- 1. schlechte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse durch stärkere Matrixeffekte, 2. Gefahr der Carbidbildung an der Graphitoberfläche (z.B. durch Vanadium oder Bor)
- ? Welche Elemente können mit einem Hydridsystem nachgewiesen werden?
- hydridbildende Elemente, wie Arsen oder Antimon
- ? In welchen Schritten erfolgt die Atomisierung im Hydridsystem? (3)
- 1. Überführen der Elemente in gasförmige Hydride (durch Reduktion, z.B. mit Natriumborhydrid NaBH4), 2. Hydride werden in beheizte Quarzküvette geleitet, 3. Thermische Dissoziation und Anregung der Atome in Quarzküvette
- ? Wodurch werden die Elemente in gasförmige Hydride überführt?
- Durch Reduktion mit z.B. Natriumborhydrid (NaBH4)
- ? Welches Element kann mit der Kaltdampftechnik nachgewiesen werden?
- Quecksilber (Hg)
- ? Warum spricht man von Kaltdampftechnik?
- Weil keine Beheizung notwendig ist, da elementares Quecksilber bereits bei Raumtemperatur leicht flüchtig ist.
- ? Welcher Reaktionstyp verbirgt sich hinter der Umwandlung von Quecksilberverbindungen zu elementarem Quecksilber?
- Eine Reduktion.
- ? Wie werden die Einflüsse von Begleitsubstanzen in der Probe i.a. bezeichnet?
- Sie werden als Interferenzen bezeichnet.
- ? Was versteht man i.a. unter Interferenzen?
- Die Einflüsse von Begleitsubstanzen in der Probe werden i.a. als Interferenzen bezeichnet.
- ? Sind Interferenzen für Probe und Standards gleich?
- Nein, auftretende Interferenzen sind für Probe und Standard in der Regel nicht gleich, sie führen daher zu systematischen Fehlern, wenn man sie nicht berücksichtigt.
- ? Welche Arten von Störeffekten kann man bei der AAS unterscheiden? (3)
- 1. Spektrale Interferenzen, 2. Nicht-spektrale Interferenzen, 3. Andere Störeffekte
- ? Worauf beruhen spektrale Interferenzen?
- Sie beruhen auf der unerwünschten Streuung oder Absorption des eingestahlten Lichts durch Begleitsubstanzen. Sie täuschen eine zu hohe oder zu niedrige Konzentration des gesuchten Elements in der Probe vor.
- ? In welchen Fällen spricht man von spezifischer spektraler Interferenz? (2)
- 1. Wenn eine Spektrallinie einer Begleitsubstanz mit der Resonanzwellenlänge des zu bestimmenden Elements überlappt. Beispiel: Zink und Eisen, 2. Atomemission von Begleitsustanzen in der Flamme
- ? Untergrundabsorption ist ein Sammelbegriff für unspezifische Lichtverluste. Wodurch können diese hervorgerufen werden? (2)
- z.B. 1. durch Streuung der Strahlung an nicht verdampften Partikeln oder durch Absorption der Strahlung durch Moleküle.
- ? Was bewirken nicht-spektrale Interferenzen?
- Sie verändern [verringern immer???] die Gesamtzahl der freien Atome im Grundzustand.
- ? Welches ist immer der kritische Schritt in der AAS?
- Die Erzeugung von Atomen im Grundzustand.
- ? Welche Arten nicht-spektraler Interferenzen werden unterschieden? (3)
- 1. Chemische Interferenzen, 2. Ionisation, 3. Physikalische Interferenzen
- ? Wie werden nicht-spektrale Interferenzen oft auch bezeichnet?
- Als Matrixeffekte!
- ? Wird durch nicht-spektrale Interferenzen eine zu hohe oder eine zu geringe Konzentration vorgetäuscht?
- eine zu geringe Konzentration, weil nicht-spektrale Interferenzen bewirken, dass aus der Probelösung weniger freie Atome im Grundzustand erzeugt werden als aus den Kalibrierlösungen
- ? Wann treten chemische Interferenzen auf?
- wenn das nachzuweisende Element mit Ionen aus der Probelösung Verbindungen eingeht
- ? Wie lassen sich chemische Interferenzen beseitigen? (2)
- 1. Durch Verwendung einer heißeren Flamme oder 2. durch Matrixangleichung (Additionsverfahren)
- ? Wann treten Ionisationen auf?
- bei zu hoher Flammentemperatur
- ? Absorbieren Ionen eines Elementes dieselben Wellenlängen wie das Element im atomaren Zustand?
- Nein, die Elektronenhülle von Ionen hat völlig andere energetische Zustände als die der entsprechenden Atome.
- ? Wann betrachtet man die Ionisation als Interferenz?
- wenn der Ionisationsgrad für Probe und Standards verschieden ist. Dies wird durch Begleitsubstanzen in der Probe verursacht, die das Ionisationsgleichgewicht verändern.
- ? Warum sind Ionisationen grundsätzlich unerwünscht?
- Das Vorliegen von Ionen bedeutet eine geringere Anzahl freier Atome im Grundzustand. Die Empfindlichkeit der Messung wird dadurch vermindert.
- ? Führen Ionisationen zu einer höheren oder niedrigeren Empfindlichkeit der Messung?
- Ionisationen führen zu einer niedrigeren Empfindlichkeit der Messung.
- ? Wie lassen sich Ionisationen des zu messenden Elements verringern?
- durch Zugabe eines leicht[er] ionisierbaren Elements im Überschuss
- ? Wie werden physikalische Interferenzen noch genannt?
- Sie werden auch Transportinterferenzen genannt.
- ? Wann treten physikalische Interferenzen auf?
- wenn die physikalischen Eigenschaften (Viskosität, Oberflächenspannung usw.) von Proben- und Kalibrierlösungen erhebliche Unterschiede aufweisen
- ? Wie lassen sich physikalische Interferenzen beseitigen? (2)
- 1. durch Verdünnen der Probelösung oder 2. durch Matrixangleichung (Additionsverfahren)
- ! Dazu zählen die Eigenemissionen der Flamme sowie Schwankungen der Lampenintensität, des Detektors oder des Verstärkers.
- ? Wodurch lassen sich die Probleme der Flammenemissionen, sowie Schwankungen der Lichtquelle, des Detektors oder des Verstärkers beseitigen?
- durch den einsatz von Einstrahl- oder Zweistrahl-Wechsellicht-Geräten.
- ? Wie funktioniert das Wechsellichtverfahren?
- Beim Wechsellichtverfahren pulsiert der Lichtstrahl, Detektor und Verstärker sind so abgestimmt, dass sie nur das pulsierende Licht der Lampe, nicht aber die nicht pulsierenden Emissionen der Flamme erfassen.
- ? Was ist das besondere am Zweistrahlverfahren?
- Der Lichtstrahl wird abwechselnd durch die Flamme hindurch und an ihr vorbei geleitet. Schwankungen von Lampe, Detektor oder Verstärker werden dadurch erfasst und können entsprechend berücksichtigt werden.
- ? Worin unterscheiden sich Photometrie und Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) in bezug auf die Lichtquelle?
- Bei der Photometrie wird als Lichtquelle ein Kontinuumstrahler eingesetzt, bei der AAS eine elementspezifische Lampe, die ein Linienspektrum aussendet.
- ? Nenne außer der AAS weitere Methoden der Schwermetallanalytik! (6)
- 1. Photometrie, 2. ICP: Inductivly coupled plasma, 3. ICP-MS: Inductivly coupled Plasma mit MS-Kopplung, 4. Polarographie, 5. Inversvoltametrie, 6. Röntgenfluoreszenzspektrometrie (RFA)
- ? Welche zwei Phasen gibt es in der Chromatographie?
- Die stationäre Phase, mit der die in der mobilen Phase (Laufmittel,Elutionsmittel,Fließmittel) gelösten Probenbestandteile in Wechselwirkung treten (zurückgehalten, retardiert werden).
- ? Welche Kombinationen von Aggregatzuständen der stationären und der mobilen Phase gibt es in der Chromatographie?
- Die stationäre Phase kann flüssig oder fest sein, die mobile gasförmig oder flüssig. Es gibt daher die Flüssigkeits-Gas-, die Festkörper-Gas-, die Flüssig-flüssig- und die Festkörper-flüssig-Chromatographie.
- ? Was bewirkt die Trennung in der Chromatographie?
- Die unterschiedliche Ausbildung von Gleichgewichten verschiedener Stoffe.
- ? Was ist das theoretische Trennstufenmodell der Chromatographie?
- Abgeleitet von der fraktionierten Destillation beschreibt es die Anzahl der Gleichgewichtseinstellung entlang einer Trennstrecke. Eine Gleichgewichtseinstellung entspricht einer Trennstufe (einem Trennboden). Je höher die Zahl der Trennstufen ist, desto besser ist die Trennleistung.
- ? Was ist Retention?
- Die Wechselwirkung der Probenbestandteile mit der stationären Phase = "Zurückbehalten".
- ? Welche Gleichgewichte und Trenneffekte der Chromatographie gibt es?
- Adsorptionsgleichgewicht (GGW zwischen mobiler Phase und Oberfläche der festen stat. Phase), Verteilungsggw. (beruht auf unterschiedliche Löslichkeit eines Stoffes in zwei flüssigen Phasen -> Flüssig-Flüssig-Chr.), Verdampfungsggw. (GGW zwischen in stat. Phase gelöstem und in der Dampfphase enthaltenem Stoff), Siebeffekte (Trennung nach Molekülgröße), Ionenaustausch, selektive Bindungen ("Schlüssel-Schloss").
- ? Was versteht man unter amphiphilen Verbindungen?
- Verbindungen, die sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen besitzen
- ? Tenside und Detergentien sind ... Verbindungen
- ... amphiphile ...
- ! [Was sind eigentlich Detergentien?]
- ! 60er Jahre: Detergentiengesetz, darin werden Anforderungen an Tenside und Detergentien festgesetzt.
- ! 1987: Wasch- und Reinigungsmittelgesetz, Anforderungen z.T. unbefriedigend [unzureichend?]
- ! 1986: Tensidverordnung, legt Tests zur Abbaubarkeit fest, Tests in Aussagekraft umstritten.
- ! wesentliche Eigenschaft: Anreicherung an der Phasengrenze eines Mediums
- ! an Wasseroberfläche: hydrophobe Teile ragen nach oben
- ! ab einer bestimmten Konzentration (Kritische Mizellbildungskonzentration: cmc) Zusammenlagerung der Moleküle zu Mizellen: Kugeln, Stäbchen, Scheiben oder Lamellen
- ! in den Mizellen ragen die hydrophoben Teile nach innen
- ? Wovon hängt die kritische Mizellbildungskonzentration (cmc) bei festgelegter Temperatur nur ab?
- von der Molekülstruktur [des Tensids]
- ? Was bewirken die Mizellen, wenn ihre Abstände untereinander genügend klein sind?
- Sie verbessern dann die Fließeigenschaften von Lösungen.
- ! Tenside [nur als Mizellen?] setzen die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten herab -> Festkörper werden leichter benetzt.
- ? Worauf beruht die Waschwirkung von Tensiden?
- Hydrophobe Schmutzteilchen werden benetzt und dann in die Mizelle mit eingeschlossen. Dies führt zu einer dispersen Verteilung der Schmutzteilchen.
- ? Was versteht man unter einer Dispersion?
- die feinste Verteilung eines Feststoffes in einer Flüssigkeit [oder?]
- ? Was versteht man unter einer Emulsion?
- die feinste Verteilung einer Flüssigkeit in einer anderen [oder?]
- ? Worauf beruht die Erniedrigung der Oberflächenspannung?
- Im Skript [1] auf Seite 75 steht eine Erklärung [, die ich jedoch nicht verstehe].
- ! Kriterium: Verhalten bei Zugabe von Wasser
- ! Anionische Tenside: machen den größten Anteil aus, in Wasch und Reinigungsmitteln und zur Körperpflege verwendet
- ! Kationische Tenside: antibakterielle Wirkung, zur Desinfektion, z.B. als Kontaktlinsenpflegemittel
- ! Amphotere Tenside [gehören sie auch zu den ionogenen Tensiden?]: insbesondere zur Körperpflege
- ! in schonenden Körperpflegemitteln, z.T. auch in Spülmitteln
- ! Tenside machen den größten Schadstoffanteil im Klärschlamm aus.
- ? In welchen Konzentrationen treten Tenside im gereinigten Abwasser in etwa auf?
- in Konzentrationen von etwa 0,1 mg/l
- ? Wie gelangen Tenside in den Boden?
- über das Ausbringen von Klärschlamm
- ? In welcher Form liegen Tenside im Klärschlamm vor?
- Die meisten Tenside liegen im Klärschlamm in chemisch unveränderter Form vor. Nur wenige werden unter aeroben Bedingungen in Dimere und Monomere gespalten.
- ? Was kann beim aeroben Abbau von Tensiden in den oberen Bodenschichten entstehen?
- Es können toxische Zwischenprodukte entstehen.
- ? Nenne ein Beispiel für langkettige Tenside!
- z.B. lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS)
- ? Welche Ladung trägt die Oberfläche von Tonmineralen im allgemeinen?
- Die Oberflächen von Tonmineralen sind im allgemeinen negativ geladen.
- ? Woran werden kationische Tenside im Boden gut adsorbiert?
- an Tonminerale, da diese meist eine negativ geladene Oberfläche aufweisen und die kationischen Tenside selbst positiv geladen sind.
- ? Woran werden anionische Tenside im Boden adsorbiert?
- bevorzugt an Eisen- und Aluminiumoxiden und [Eisen- und Aluminium-?] Hydroxiden.
- ? Warum kommt es zu keiner stärkeren Belastung des Grundwassers durch Tenside?
- weil Tenside im Boden größtenteils adsorbiert werden.
- ? Warum führen Tenside im Boden nicht in nennenswertem Maßstab zur Remobilisierung wasserlöslicher Schadstoffe?
- weil die Tensidkonzentrationen im Boden die Mizellbildungskonzentration unterschreiten
- ? Wie wirken Tenside auf Mikroorganismen?
- Auf Mikroorganismen wirken Tenside toxisch.
- ? In welcher Weise werden Mikroorgnismen durch Tenside geschädigt?
- Die Tenside greifen die Zellmembran der Mikroorganismen an.
- ! [Was bedeutet eigentlich estrogen?]
- ? Zu welchen Produkten werden die nichtionischen Alkylphenolpolyethoxylate abgebaut?
- zu Nonylphenol und Octylphenol
- ? Welche Wirkung haben Nonylphenol und Octylphenol auf den Organismus?
- Sie bewirken die Bildung weiblicher Hormone (Vitellogenin), die bei männlichen Fischen zu reduziertem Hodenwachstum und zu geringerer Spermienbildung führt.
- ? Was bedeutet juvenil?
- Du kannst Dich glücklich schätzen, wenn Du noch juvenil bist, denn juvenil (lat.) bedeutet jugendlich. Das Gegenteil ist übrigens senil (lat., greisenhaft).
- ! siehe Tabelle 4.2 im Skript [1] auf Seite 76
- ? Welches sind die in der Dünnschichtchromatographie am häufigsten verwendeten Materialien [als stationäre Phase?] ?
- Am häufigsten wird Kieselgel verwendet, gefolgt von Aluminiumoxid [als stationäre Phase?]
- ? Wie dick ist die Schicht der stationären Phase auf der Unterlage in etwa?
- Die stationäre Phase ist etwa 0,1 bis 0,3 mm dünn.
- ? Was dient als Laufmittel?
- Lösemittel oder Lösemittelgemische
- ? In welcher Form wird die Probe auf die Platte aufgetragen?
- Die Probe wird in einem Lösungsmittel gelöst und punktförmig auf die Platte aufgetragen.
- ! Entwicklung in der Entwicklungskammer... [fehlt noch]
- ? Wieviel Hausmüll und hausmüllähnliche Siedlungsabfälle fallen jährlich in Deutschland an? [Stand 1999?]
- rund 30 Millionen Tonnen Hausmüll und hausmüllähnliche Siedlungsabfälle
- ? Wieviele Siedlungsabfalldeponien gibt es derzeit [1999?] in Deutschland?
- rund 350 Siedlungsabfalldeponien
- ? Wieviel Prozent des Hausmülls und hausmüllähnlicher Siedlungsabfälle landen auf Deponien, wieviel werden verbrannt? [Stand 1999?]
- Mehr als 60% landen auf Deponien, mehr als 30% werden verbrannt.
- ? Wann wurde die TA Siedlungsabfall (TASi) erlassen?
- 1993
- ? Um welche Art von Rechtsvorschrift handelt es sich bei der TASi?
- Die TASi ist eine Verwaltungsvorschrift des Bundes.
- ? Welches Ziel ist in der TASi formuliert?
- Ziel ist, eine "umweltverträgliche Behandlung und Ablagerung der nichtverwertbaren Abfälle sicherzustellen. [...] Die Ablagerung soll so erfolgen, dass die Entsorgungsprobleme von heute nicht auf künftige Generationen verlagert werden."
- ? Eine Hauptforderung der TASi ist, ...
- ... dass spätestens ab dem Jahr 2005 nur noch vorbehandelte Abfälle abgelagert werden dürfen.
- ? Ab wann gilt die Anforderung der TASi, dass nur noch vorbehandelte Abfälle abgelagert werden dürfen?
- Eigentlich gilt dies schon heute, es sind jedoch Ausnahmeregelungen bis zum Jahr 2005 möglich [, die wohl für alle Deponien gelten].
- ! Die TASi legt Grenzwerte fest, die der Abfall einhalten muss, um abgelagert werden zu dürfen.
- ? Wie lassen sich die Grenzwerte der TASi erreichen?
- Die Grenzwerte der TASi lassen sich nur mit einer thermischen Vorbehandlung, nicht mit einer mechanisch-biologischen Vorbehandlug erreichen.
- ? Wofür steht die Abkürzung BMU?
- Sie steht für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.
- ? Wann legte das BMU ein Eckpunktepapier vor, das neben den thermischen Verfahren auch hochwertige mechanisch-biologische Verfahren zuläßt?
- Im August 1999 legte das BMU dieses Eckpunktepapier vor, sechs Jahre nach Erlass der TASi.
- ? Welche Art der Vorbehandlung wird durch das Eckpunktepapier des BMU von 1999 neben den thermischen Verfahren noch zugelassen?
- Neben den thermischen werden auch hochwertige mechanisch-biologische Verfahren zugelassen.
- ? Wofür steht die Abkürzung UBA?
- Sie steht für das Umweltbundesamt.
- ? Worauf basierte das Eckpunktepapier des BMU vom August 1999?
- Es basierte auf einem Prüfbericht des Umweltbundesamtes.
- ? Unter welchen Voraussetzungen schätzt das Umweltbundesamt in ihrem Prüfbericht von 1999 die Ablagerung mechanisch-biologisch behandelter Abfälle als ökologisch vertretbar und als Stand der Technik ein?
- unter der Voraussetzung einer hochwertigen mechanisch-biologischen Behandlung
- ? Was versteht das Umweltbundesamt unter einer hochwertigen mechanisch-biologischen Behandlung?
- Als hochwertig wird die Behandlung dann angesehen, wenn die mechanisch-biologischen Behandlungsanlagen Emissionsgrenzwerte einhalten, die denen der 17. BImSchV für Verbrennungsanlagen entsprechen und wenn die heizwertreiche Fraktion ausgesondert und energetisch verwertet wird.
- ? Wie ergibt sich die Endvergrößerung eines Mikroskopes und wozu wurde Immersionsöl benutzt?
- V=V_Objektiv * V_Okular, Immersionsöl hat eine höhere Brechzahl als Luft -> Vergrößerung der numerischen Apertur -> Vergrößerung des Sehwinkels
- ? Warum werden gefärbte Objekte nicht im Phasenkontrast mikroskopiert?
- Bei der Phasenkontrastmikroskopie wird eine Änderung der Phase, die bei Durchtritt von Licht durch Materie immer auftritt, in eine Amplitudendifferenz umgewandelt. Diese können wir dann wahrnehmen. Der Phasenkontrast schluckt jedoch sehr viel Licht, so dass gefärbte Objekte evtl. nicht mehr wahrgenommen werden können.
- ? Wie groß ist eine durchschnittliche Bakterien- und eine Hefezelle?
- Bakterienzelle: 1 µm, Hefezelle: 5 µm (im Durchmesser)
- ? Welche Nährstoffe werden von den Mikroorganismen benötigt?
- Cohns, Peter mag keinen Kaffee: COHNS P Mg K CaFe
- ? Nennen Sie zwei organische Kohlenstoffquellen für Bakterien!
- Zucker (Glucose, Saccharose), ggf. komplexe C-Quellen wie Hefeextrakt, Fleischextrakt
- ? Nennen Sie zwei Stickstoffquellen für Bakterien!
- Ammonium (NH4+), Nitrit (NO2-), Nitrat (NO3-), ggf. Harnstoff, Soja
- ? Für welche Zellbestandteile der Mikroorganismen wird C, N, P benötigt?
- [C: für alles, P: DNA, N: Proteine, DNA]
- ? Nennen Sie drei Beispiele für Zusatzfaktoren, die das Wachstum sehr anspruchsvoller Mikroorganismen verbessern!
- wachstumsfördernde Stoffe (Suppline), z.B. Vitamine, Aminosäuren, Purine, evtl. auch spezielle Wachstumsbedingungen (pH, osmotischer Druck)
- ? Was versteht man unter einem synthetischen bzw. unter einem komplexen Nährboden?
- synthetisch: Nährboden enthält nur chemisch exakt definierte Verbindungen (wird angesetzt), komplexe Nährmedien entalten Stoffe unbekannter oder nicht genau reproduzierbarer Zusammensetzung
- ? Was ist Agar und wozu dient er, welchen Eigenschaften verdankt Agar seine weite Verbreitung als Verfestigungsmittel für Nährböden?
- ein vielfach vernetztes Polysaccharid aus Rotalgen, welches bei 100°C schmilzt und bis zur Abkühltemperatur von zirka 45°C flüssig bleibt. Agar ist ein Geliermittel, Vorteil gegenüber Gelatine: wird von wenigen Mikroorganismen abgebaut
- ? Was ist Pepton und wozu wird es verwendet?
- Komplexmedium, wird gewonnen durch enzymatische Spaltung proteinhaltiger Produkte - [Wozu verwendet?]
- ? Nennen Sie die physikochemischen Bedingungen, die das Wachstum von Mikroorganismen beeinflussen können (4)!
- Temperatur, pH, osmotischer Druck, Sauerstoff
- ? Welche Vorteile hat ein Vereinzelungsausstrich?
- einfache Durchführung, Trennung von Mischkulturen, Herstellung von Reinkulturen
- ? Was ist eine Reinkultur und wie kann man sie herstellen?
- Eine Reinkultur ist aus einzelner Zelle entstanden, sie enthält nur Bakterien derselben Art. Herstellung mit 13-Strich-Methode, ggf. nach selektiver Anreicherung auf Selektiv-Nährmedium
- ? Woraus besteht Zahnbelag?
- aus organischer Matrix, in der Bakterien eingebettet sind, z.B. Milchsäurebakterien, gram-negative Stäbchen
- ? Welche Grundformen lassen sich bei Bakterienzellen unterscheiden und in welchen Zellverbänden können sie auftreten?
- Kugel (coccus), Stäbchen, kommaförmig (vibrio), spiralförmig (spirillum) - Verbände von coccus: diplo-, strepto-, staphylo-, Sarcinen, Platten, ansonsten mycelähnliche Geflechte
- ? Für welche Untersuchungen eignen sich Versuche mit Kontaktkulturen (Abklatschplatten)?
- Untersuchung von Oberflächen (z.B. Türklinke), wie gut wirkt ein Desinfektionsmittel?
- ? Was unterscheidet Übersichtsfärbungen von Differentialfärbungen?
- Übersichtsfärbung: alle Bakterien werden gleichartig angefärbt, dient nur Kontraststeigerung, z.B. Safranin- und Methylenblaufärbung - Differentialfärbung: neben allg. Konstraststeigerung auch Färbung bestimmter Zellbestandteile, z.B. Zellwände, Nukleinsäuren, Reservestoffeinlagerungen -> Identifizierung möglich, Bsp: Gramfärbung
- ? Was unterscheidet gram-positive von gram-negativen Bakterien?
- gram+: 30 bis 40 Schichten Murein, gram-: eine Mureinschicht
- ? Nennen Sie die einzelnen Schritte der Gramfärbung! (5)
- 1. Hitzefixierung, 2. Kristallviolettbad, 3. Kaliumiodidzugabe, 4. Lösung mit Ethanol, 5. Gegenfärbung mit Safranin
- ? Was ist Murein und wo kommt es vor?
- besteht aus Aminosäuren und Aminozuckern, bildet das Stützskelett der Zellwand
- ? Welche Morphologie und welches Gramverhalten zeigen a) Pseudomonas putida, b) Staphylococcus aureus, c) Streptococcus spec., d) Bacillus subtilis, e) E. coli?
- a) Pseudomonas putida: gram-negatives Stäbchen, b) Staphylococcus aureus: gram-positiv (coccus immer!), traubenförmig, c) Streptococcus spec.: gram-positive Kette, d) Bacillus subtilis: gram-positives Stäbchen, Sporenbildner e) E. coli: gram-negatives Stäbchen
- ? Welche Methoden zur Bestimmung der Bakterienzahl kennen Sie?
- Gesamtzellzahl: Coulter-Counter (Leitfähigkeitsänderung einer Elektrolytlösung bei Durchgang einer Zelle durch enge Öffnung, Zählkammer (definiertes Volumen, mikroskopische Auszählung, nur für Zellzahlen größer 1 Mio Zellen pro ml, Membranfiltermethode (Filtration, Färben des Filters, mikroskopische Auszählung, für Zellzahlen kleiner 1 Mio pro ml), Lebendzellzahl: KBE (Kochscher Plattenguss, Ausstrich-/Oberflächenverfahren, Membranfilter), Titerverfahren, MPN
- ? Was ist die Gesamtzellzahl und was ist die Lebendzellzahl?
- Gesamtzellzahl: alle Zellen, auch tote und beschädigte, Lebendzellzahl: vermehrungsfähige Zellen (können auf Nährböden Kolonien und in Lösungen Suspensionen bilden)
- ? Was verstehen Sie unter einem Titer?
- Das in ml ausgedrückte kleinste Probevolumen, in dem Wachstum oder Stoffwechselleistungen von Mikrorganismen noch nachweisbar sind.
- ? Warum läßt sich durch die Bestimmung der Lebendzellzahl nur ein geringer Anteil der tatsächlich vorhandenen MO erfassen?
- Selektive Bedingungen (aerob, anaerob, Nährstoffangebot, Licht, Salzgehalt, usw.)
- ? Ein Fruchtsaft ist durch bakterielle Kontamination stark getrübt. Sie wollen die Lebendzellzahl je ml messen. In welchen zwei Schritten geht man prinzipiell vor?
- 1. Verdünnen, 2. Lebendzellzahlbestimmung (KBE, Titer, MPN, usw.)
- ? Was bedeutet Sterilität und welche Sterilisationsverfahren gibt es?
- steril: frei von vermehrungsfähigen MO und Sporen, Verfahren: Sterilisation mit feuchter Hitze, mit trockener Hitze, Filtration, Sterilisation mit energiereicher Strahlung (UV), Sterilisation mit chemischen Mitteln
- ? Was ist der Unterschied zwischen Sterilisation und Desinfektion?
- Sterilisation: Keimfreiheit, Desinfektion: Verringerung der Keimzahl auf Wert, der keine Infektion auslöst
- ? Beschreiben Sie gebräuchliche Desinfektionsverfahren und -mittel!
- physikalische Verfahren, thermische Verfahren, UV-Bestrahlung, chemische Verfahren
- ? Welche Ernährungstypen unterscheidet man bei MO, wie sind sie charakterisiert?
- Energiequelle: photo-/chemotroph, Elektronendonator: litho-/organotroph, C-Quelle: auto-/heterotroph, Elektronenakzeptor: Atmung (O2), anaerobe Atmung (z.B. Nitrat, Sulfat, Schwefel, CO2, Fe3+), Gärung
- ? Erklären Sie das Prinzip der Anreicherungskultur und nennen Sie ein Beispiel!
- Milieubedingungen, Wachstumsbedingungen einer Mischpopulation so einstellen, dass der gesuchte Organismus Vorteile hat und die anderen möglichst gehemmt werden, z.B. Clostridienanreicherung (Erde in Kartoffel unter Luftabschluss im Dunkeln), Denitrifikantenanreicherung (Luftabschluss, Dunkelheit, org. C-Quelle, Nitrat)
- ? Warum wird bei der Herstellung der dezimalen Verdünnungsreihe für das Titerverfahren 0,9%ige NaCl-Lösung verwendet?
- Osmotischer Druck würde wegen Gradient des Salzgehalts zwischen Zellinnerem und Lösung zu hoch werden, aqua dest. würde in Zelle eindringen und diese ggf. zum Platzen bringen
- ? Wie lassen sich sporenbildende Bakterien selektiv anreichern?
- Abtöten vegetativer Zellen durch Erhitzen
- ? Welche Bakterien gehören zu den Sporenbildnern, wie sind sie charakterisiert und wo kommen sie vor?
- Clostridium (gram-positiv, streng anaerob, peritrich begeißelt, kommen im Boden vor), Bacillus (gram-positiv, aerob, kommen im Boden vor)
- ? Nennen Sie drei besondere Eigenschaften von Endosporen!
- thermoresistent, weitgehend wasserfrei -> trockenresistent, gegen chemische Einflüsse resistent, strahlenresistent
- ? Wie lassen sich Endosporen im Mikroskop erkennen?
- stark lichtbrechend wegen geringem Wassergehalt, spezielle Färbetechniken
- ? Wann und wie werden bakterielle Endosporen gebildet?
- bei ungünstigen Lebensbedingungen (Stress), z.B. Substratmangel, hohe [oder niedrige] Temperatur, Trockenheit
- ? Wie verhalten sich die Clostridien gegenüber freiem Sauerstoff?
- Sie sterben ab, die Sporen [noch schnell gebildet?] überleben
- ? Wie lassen sich Clostridien anreichern? Woran erkennt man eine erfolgreiche Anreicherung?
- anaerob, im Dunkeln, mit org. C-Quelle - Anreicherung erkennt man an Gasbildung? ...
- ? Wie sind die nitrifizierenden Bakterien charakterisiert, welchem Ernährungstyp lassen sie sich zuordnen, welches sind die Hauptvertreter dieser Gruppe und wo kommen sie vor?
- Ernährungstyp: chemolithoautotroph, wichtigste Vertreter: Nitrosomonas (NH4+ -> NO2-), Nitrobakter (NO2- -> NO3-), Vorkommen: Boden, Klärschlamm
- ? Welche Bedeutung hat die Nitrifikation für die Landwirtschaft?
- Ammonium wird als Dünger ausgebracht, die Pflanzen können diese reduzierte Form des Stickstoffs besser einbauen als z.B. Nitrat. Die Bakterien oxidieren das Ammonium zu Nitrat, welches im Ggs. zu Ammonium sehr gut wasserlöslich ist und damit aus dem Boden ausgewaschen wird -> Grundwassergefährdung, Überdüngung zum Ausgleich dieses Effekts
- ? Welche Bedeutung hat die Nitrifikation in der Abwasserreinigung?
- Vorstufe der Denitrifikation zur N-Elimination -> Reduzierung des Eutrophierungspotentials
- ? Wie lässt sich Nitrosomonas selektiv anreichern?
- Ammonium, aerob, kein Licht, keine C-Quelle (weil autotroph), leicht sauer [Nitrobacter stirbt ab?]
- ? Woran erkennt man das Wachstum von Nitrosomonas?
- Nitrit entsteht
- ? Was verstehen Sie unter Denitrifikation?
- Umwandlung von Nitrat (NO3-) zu molekularem Stickstoff (N2), entspricht der Nitratatmung (chemoorganoheterotroph)
- ? Sind Denitrifikanten aerob, anaerob oder fakultativ anaerob?
- Sie sind fakultativ anaerob.
- ? Brauchen Denitrifikanten org. C-Quellen zum Wachstum?
- ja
- ? Nennen Sie Anreicherungsbedingungen für Denitrifikanten!
- anaerob, Nitrat, im Dunkeln, org. C-Quelle
- ? Welche Bedetung hat die Denitrifikation in der Abwasserreinigung?
- Eliminierung des Stickstoffs durch Überführung in N2, Abbau org. Substanz
- ? Was versteht man unter Antibiotika?
- Substanzen biologischer Herkunft, die das Wachstum von Bakterien hemmen oder die Bakterien abtöten, sind schon in geringen Konzentrationen wirksam
- ? Nennen Sie einige wichtige Antibiotika! Zu welchen Gruppen gehören deren Produzenten?
- Penicillin (Penicillium), Ampicillin, Produzenten gehören oft zu Pilzen
- ? Wie unterscheiden sich bakteriostatische und bakterizide Wirkungen von Substanzen?
- bakteriostatisch: hemmend, bakterizid: abtötend
- ? Wie lässt sich die Wirksamkeit eines Antibiotikums quantitativ bestimmen?
- Agar-Diffusionstest, Hemmhof ausmessen
- ? Beschreiben Sie Wirkungsmechanismen einiger Antibiotika!
- Sie wirken auf die Zellstruktur oder den Energiestoffwechsel, die Biosynthese
- ? Nennen Sie in Stichworten vier Sammelmöglichkeiten für MO in der Luft!
- Sedimentation, Filtration, Impaktion, Impingementverfahren
- ? Wodurch sind MO in der Luft vor UV-Strahlung geschützt?
- durch Pigmente (z.B. Karotinoide), dicke Mureinschicht (gram-positiv besser geschützt als gram-negativ), Schutz durch Staub
- ? Nennen Sie Herkunft und Arten von MO im Freien und in Räumen!
- draußen: Boden, Tiere, drinnen: Mensch (Hautpartikel)
- ? Welche Faktoren beeinflussen die Konzentration von MO in der Außenluft?
- Jahreszeit, Standort -> UV-Strahlung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Luftverschmutzung
- ? Wie kann man die Korngrößenverteilung von Partikeln, die MO-behaftet sind, feststellen?
- mit dem Anderson-Impaktor
- ? Welche Konzentrationen von MO erwarten Sie in einem Innenraum (z.B. Praktikumssaal) [MO/m³]?
- 500 bis 5000 MO pro m³
- ? Welche Mikroorganismen herrschen in der Luftflora vor?
- Kokken (weil gram+), Endosporen, Pilzsporen
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