Chemische Sensoren: Einführung; Elektroanalytische Methoden (Kap. 3 & 4)
Analytische Chemie
Analytische Chemie
Kartei Details
| Karten | 11 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Chemie |
| Stufe | Andere |
| Erstellt / Aktualisiert | 29.12.2016 / 12.01.2020 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20161229_chemische_sensoren_einfuehrung_kap_3
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was sind chemische Sensoren?
miniaturisierte Umwandler, welche selektiv und reversibel auf bestimmte chemische Komponenten oder Ionen reagieren und schliesslich ein konzentrationsabhängiges Signal erzeugen
erkläre das Messprinzip eines Sensors
- Erkennung
- in einer sensitiven Schicht findet eine Wechselwirkung zwischen Analytmolekül und einer immobilisierten Erkennungskomponente (z.B. Ionophor, Enzym) statt
- Ionophor: Molekül, dass Ionen durch eine Membran transportiert
- in einer sensitiven Schicht findet eine Wechselwirkung zwischen Analytmolekül und einer immobilisierten Erkennungskomponente (z.B. Ionophor, Enzym) statt
- Transduktion
- Änderung einer messbaren physikalischen Eigenschaft der sensitiven Schicht
- Sgnalwandlung
- Änderung des Messsignals in ein elektrisches Signal
nenne die wichtigsten Transduktionsmethoden (6)
- Optisch
- Elektrisch
- Magnetisch
- thermisch
- Mechanisch
- Chemisch
was sind die Vorteile eines chemischen Sensors gegenüber klassischen Analysemethoden, wie Spektroskopie oder Chromatographie? (6)
- Einfache und kompakte Bauform; minaturisierbar
- vor Ort einsetzbar; kontinuierliche Messung und somit Überwachung und Regelung möglich
- Probenaufbereitung vielfach nicht nötig
- sehr selektive Messung, daher aber auch limitiertes Anwendungsspektrums eines Sensors
- kurze Ansprechzeit und schnelle Messung
- Bedienerfreundliche "plug n' Measure"
was sind Anwendungsgebiete von chemschen Sensoren?
- BT
- LM
- Umwelt
- klinische Chemie
- Cobas!!!
- Accu check
erkläre folgende Begriffe:
- in-situ oder in-line
- ex-situ oder near-line bzw. off-line
- nicht invasiv
- in-situ oder in-line
- Sensor ist direkt im Prozess eingebaut (Bioreaktor)
- hauptsächlicher Einsatz von Sensoren
- ex-situ oder near-line bzw. off-line
- aus dem Prozess wird eine Probe gezogen und an einem Messgerät untersucht
- Probe wird anschl. nicht mehr dem Prozess zugeführt
- nicht invasiv
- Messungen, ohne das der Sensor in direktem Kontakt mit dem Messmedium steht
aus welchen Komponenten besteht ein Messsystem in der Prozessanalytik? (6)
- Sensor
- Messkabel
- Armatur
- Messgerät (Transmitter)
- Wartungssystem für die automatische Reinigung und Kalibration des Sensors
- Aufzeichnungs- und Steuerungseinheit bzw. Prozessleitsystem
nenne einige Analyte, die mit chemischen Sensoren gemessen werden können (4)
- KAtionen
- Protonen, Ammonium, Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Blei, Kufer, Zink, Silber, u.a.
- Anionen
- Chlorid, Bromid, Nitrat, Nitrit, Carbonat, Sulfid u.a.
- Gase
- Kohlendioxid, Sauerstoff, Ammoniak, flüchtige Amine, u.a.
- enzymatische Biosensoren oder Immunosensoren
- Glucose, Glutamat, Harnstoff, Lactat, u.a.
- Antibiotika, Alkaloide, Vitamine
was sind elektroanalytische MEthoden?
- elektrische Messgrösse (Strom, Spannung) hängt direkt von der interessierenden Analytkonzentration ab
- Umweg über eine physikalische MEssgrösse entfällt
- Instrumentierung und Minaturisierung ist einfach
Erkläre kurz folgende BEgriffe
:
- Konduktometrie
- Potentiometrie
- Amperometrie
- Konduktometrie
- Anlegen einer Wechselspannung an Elektroden, Messung des Stroms zur BEstimmung der LEitfähigkeit von Elektrolyten
- Potentiometrie
- Stromlose Messung der Portentialdifferenz zwischen zwei Elektroden (Mess- und Referenzelektrode)
- Potentialdifferenz ist proportional zur Analytkonzentration => NErnst-Gleichung
- Amperometrie
- Messung eines Stroms, der durch Anlgegen einer konstanten Spannung an eine elektrochemische Zelle (bzw. die dabei ablaufende elektrochemische Reaktion) entsteht
erkläre die Begriffe Aktivität und Konzentration
welche Bedeutung hat die Aktivität für chemische Sensoren?
aufgrund der Anziehungskräfte in stärker konzentrierten Lösungen zwischen den Ionen, habe zur Folge, dass sich die gelösten Teilchen nicht mehr völlig unabhängig voneinander bewegen wie es für ideale Lösungen der Fall sein sollte und für sehr verdünnte Lösungen in guter Näherung erfüllt ist.
In einer ideal verdünnten Lösung eines Elektrolyten sollte die Wahrscheinlichkeit, in der Nähe eines Kations ein anderes Kation oder ein Anion anzutreffen, gleich groß sein, denn die Ionen beeinflussen sich dann gegenseitig nicht.
Mit steigender Konzentration beginnen sich nach und nach geordnetere Verhältnisse auszubilden, das heißt in der Nähe des Kations ist mit zunehmend höherer Wahrscheinlichkeit ein Anion anzutreffen, und umgekehrt
In realen Lösungen sind also die gelösten Teilchen nicht mehr völlig frei beweglich
Dadurch werden geringere Konzentrationen vorgetäusch
- Die Aktivität (a) bezeichnet man die wirkliche Konzentration => \(a = f * c\)
- Aktivitätskoeffizienten (f): je verdünnter die Lösung, desto näher liegt f bei 1
- Konzentration (c) bezeichnet den Stoffgehalt in idealen Lösungen
- Chemische Sensoren erfassen die Aktivität des Analyten, im Gegensatz zu den meisten klassischen Analysemethoden, welche die Konzentration erfassen
- die Aktivitätsmessung in der klinischen Chemie kann ein Vorteil sein, da es den biologisch verfügbaren Anteil eines Analyten wiedergibt
- durch Zugabe eines konzentrierten Hintergrundelektrolyt blebt der Aktivitätskoeff. über einen grossen Konzentrationsbereich nahezu konstant
