Table Of ContentAnleitungen für die chemische Laboratoriumspraxis
Herausgegeben von H. Mayer-Kaupp
Band I
Seith · Ruthardt
Chemische Spektralanalyse
Eine Anleitung zur Erlernung und Ausführung
von Emissions-5p ektralana!Jsen
Sechste, ergänzte Auflage von
Walter Rollwagen
Mit 84 Abbildungen und einer Tafel
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1970
Dr. Walter Rollwagen
o. Professor fiir Experimentalphysik
an der Universităt Miinchen
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Library of Congress Catalog Card Number 75-102382.
ISBN 978-3-642-85894-9 ISBN 978-3-642-85893-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-85893-2
© by Springer-Verlag Berlin Heide1berg 1938, 1941, 1944, 1949,1958, and 1970
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1970.
Softcover reprint of the hardcover 6th edition 1970
Titel·Nr. 4046
Dem Begründer der modernen Emissions-Spektralanalyse
Herrn Professor Dr. rer. nat., Dr. rer. nat. h.c., Dr. med. h.c.,
Dr. der Naturwissenschaften h.c.
Walther Gerlach
zum 80. Geburtstag gewidmet
München, 1. August 1969
Vorwort zur sechsten Auflage
Aus den Besprechungen der 5. Auflage ist zu ersehen, daß mancher
Leser sich eine umfassendere Darstellung insbesondere der Anregungs
arten und Analysenmethoden erwartet hätte. Das hängt wohl damit
zusammen, daß es in deutscher Sprache kein modernes Lehrbuch der
Emissionsspektralanalyse gibt. Es sei deshalb noch einmal betont, daß
diese Anleitung für die Praxis kein Ersatz für ein derartiges Lehrbuch
sein kann und will. Das vordringliche Anliegen liegt nach wie vor bei
dem Bemühen, dem Anfänger diejenigen Einzelheiten zu vermitteln,
deren Kenntnis ihn zu einem gewissenhaften und zuverlässigen Spektro
skopiker werden lassen. Neu eingefügt wurden besonders bewährte halb
quantitative Routineanalysen. Der Abschnitt über photoelektrische
Methoden ist wesentlich erweitert. Bei den quantitativen Analysen sind
Hinweise auf die Gasanalyse in Metallen, auf das Glimmlichtverfahren
und die Additionsmethode zum Spurennachweis dazu gekommen. Der
Abschnitt über die Analysengenauigkeit ist ergänzt.
Zum Teil sind diese Änderungen von Kollegen und Rezensenten an
geregt, denen ich für ihre Kritik und für Verbesserungsvorschläge herz
lich danke. Mein besonderer Dank gilt meiner Sekretärin, Frl. ÜRTH,
für ständige Hilfe, Herrn Ing. FELLNER für Korrekturarbeit und· dem
Springer Verlag, der diese Neuauflage anregte und in altbewährter Sorg
falt unter Leitung von Herrn Dr. MAYER-KAUPP verwirklichte.
München, November 1969 W. RoLLWAGEN
Sektion Physik der Universität München
Vorwort zur fünften Auflage
Am 24. August 1956 verstarb Herr Professor WoLFGANG SEITH.
Sein Tod bedrohte auch den Weiterbestand des vorliegenden Buches,
das sich im Laufe der Jahre manche Freunde erworben hat; pflegte er es
doch mit besonderer Hingabe und widmete sich seiner Verbesserung bei
jeder neuen Auflage. Mein eigenes Arbeitsgebiet hat sich seit Jahren so
sehr von der Spektrachemie entfernt, daß ich selbst für eine Neubearbei
tung nicht mehr in Betracht komme. Ich mußte also Umschau halten,
wer zur Weiterführung geeignet wäre. Auf Grund meiner langjährigen
VI Vorwort des Bearbeiters der fünften Auflage
Freundschaft mit SEITH wird jeder verstehen, daß ich bei der Wahl
ni!::ht nur fachliche Gesichtspunkte berücksichtigte, sondern auch einen
Bearbeiter finden wollte, der über Jahre mit SEITH persönlich verbunden
war. Ich habe deshalb im Einvernehmen mit dem Springer-Verlag Herrn
Professor Dr. RoLLWAGEN gebeten, die Seithsche Arbeit fortzusetzen
und danke ihm auch an dieser Stelle, daß er sich dazu bereit erklärt hat.
Hanau, im April 1957 K. RUTHARDT
Vorwort des Bearbeiters der fünften Auflage
Ein ständig wachsender Kreis in wissenschaftlichen Laboratorien und
technischen Fertigungsstellen bedient sich physikalischer Methoden. Es
handelt sich dabei meist um Personen, die sich nicht mit Physik, zum
mindesten nicht als Hauptfach ihrer Ausbildung, beschäftigt haben. Bei
aller Liebe zur Gründlichkeit und zur Systematik muß es eine Utopie
bleiben, von diesem Kreis generell so fundierte physikalische Kenntnisse
zu fordern, daß er die benutzten Methoden hinsichtlich ihrer physika
lischen Gesetzmäßigkeiteil kritisch wertet. Man darf nicht vergessen, daß
gerade die Grundbegriffe der Physik besonders schwer verständlich sind,
wenn sie nicht zur täglichen geistigen Übung gehören. Soll darum die
vorliegende Anleitung ihrem Leserkreis gerecht werden, dann muß sie
sich auf ein Minimum an physikalischen Zusammenhängen beschränken.
Ich bin für die Neubearbeitung von dem Bestreben ausgegangen, jede
nicht unmittelbar für die Ausschöpfung der Methode notwendige Gesetz
mäßigkeit auszulassen; z. B. sind diesem Ziel Andeutungen über die
Term-Zuordnung der Spektrallinien zum Opfer gefallen, oder Einzel
heiten über die Physik der Gasentladungen, über den lichtelektrischen
Effekt und die Theorie der optischen Instrumente. Es wurde aber sorg
fältig darauf geachtet, die Zusammenhänge so weit aufzuzeigen, daß der
aufmerksame Leser Wesen und Grenze der Methode erkennt und somit
vor einer falschen Einschätzung ihrer Leistungsfähigkeit bewahrt wird.
Gegenüber den vorangegangenen Auflagen schien mir andererseits
notwendig, die handwerklichen Hinweise wesentlich ausführlicher zu
bringen. Dies kommt auch dem ursprünglichen Plan dieser Reihe entgegen
von der ihr Begründer E. ZINTL unter anderem sagt: "Sie sollen aber
jene technischen Kleinigkeiten daraus ersehen, für die der Anfänger
erfahrungsgemäß das meiste Lehrgeld zahlen muß, und die auch den
Fortgeschrittenen oft genug ärgern, da sie in keinem Lehrbuch ver
öffentlicht sind und oft nur als ungeschriebene Spezialerfahrung einiger
Laboratorien vorliegen." Daraus ergab sich zwangsläufig die Notwen-
Vorwort des Bearbeiters der fünften Auflage VII
digkeit, die Disposition des ganzen Buches dem didaktischen Plan enger
anzupassen.
Herr Dr. RUTHARDT hat mir mitgeteilt, daß Herr Professor SEITII
für diese Auflage gleichfalls an eine wesentliche Umarbeitung dachte,
die über die natürlich immer notwendige Anpassung an den augenblick
lichen Stand des Wissens hinausgehen sollte. Ich weiß nicht, in welchem
Sinne diese Umarbeitung geplant war, denn der Abschied von diesem
unvergeßlichen Kollegen kam unerwartet, ohne ein Wort des Ver
mächtnisses. Wer ihn gekannt hat, weiß, daß ihm vor allem am Herzen
lag, seine Sache klar, ehrlich und einfach vorzutragen. Möge es im An
denken an ihn gelungen sein, von diesem Geist in der 5. Auflage mög
lichst viel zu erhalten.
Für die Herstellung der neuen Abbildungen standen mir durch das
freundliche Entgegenkommen von Herrn Professor WALTHER GERLACH
die spektralanalytischen Einrichtungen seines Institutes zur Verfügung.
Ich danke ihm herzlich für diese Hilfe, besonders auch Herrn cand. phys.
FROMM, Frl. cand phys. A. JÄGER aus dem II. phys. Inst., Herrn Prof.
E. PREUSS, der die Spektralaufnahmen zu Abbildung 7 beigesteuert hat,
meiner Sekretärin Frl. F. ÜRTH und den Mitarbeitern des Springer-Ver
lages für die gewissenhafte und präzise Verwirklichung aller Wünsche.
Zahlreiche Herstellerfirmen von Geräten für die Spektralanalyse waren
so freundlich, Bildmaterial beizusteuern.
München, im Oktober 1957 W. RoLLWAGEN
II. phys. Inst. der Universität
Inhaltsverzeichnis
Einleitung . . . . . . 1
Erster Abschnitt
Theoretische und experimentelle Vorbereitung
Erstes Kapitel: Allgemeine Grundlagen. 5
§ 1. Die Lichtemission der Atome . 5
§ 2. Die Farbzerlegung des Lichts . 6
a) Der Prismenspektralapparat 6
b) Der Gitterspektralapparat 10
c) Filter . . . . . 16
§ 3. Die Empfänger . . . . . . 18
a) Die Photoplatte . . . . 18
b) Photozelle und Photozellenvervielfacher 19
§ 4. Die Lichtführung in optischen Anordnungen 21
§ 5. Anregungsarten . . 21
a) Flamme .... 22
b) Bogenentladung 23
c) Funkenentladung . 25
d) Spezial-Entladungen 25
Zweites Kapitel: Experimentelle Grundlagen (Aufgabe 1-24) 26
§ 6. Das Arbeiten mit dem Spektralapparat Aufgabe 1-6 26
Aufgabe 1 : Einrichtung eines Arbeitsplatzes mit Prismen-
spektrograph und erste Aufnahmen 26
Aufgabe 2: Prüfung eines Prismenspektrographen . 32
Aufgabe 3: Prüfung eines Gitterspektrographen . . 37
Aufgabe 4: Lichtverteilung in den Spektrallinien bei
Beleuchtung ohne Hilfslinsen . . . . . 38
Aufgabe 5: Abbildung der Lichtquelle auf den Spalt 39
Aufgabe 6: Gleichmäßige Ausleuchtung des Spaltes ohne
Lichtverlust . . . . . . . . . . . . . . 43
X Inhaltsverzeichnis
§ 7. Das Arbeiten mit dem Projektor (Aufgabe 7 und 8) 45
Aufgabe 7: Prüfung und Wartung des Projektors 45
Aufgabe 8: Bestimmung der Wellenlängen in einem Fe
Spektrum und Herstellung einer Meßlehre
des Fe-Spektrums . . . . . . 47
§ 8. Spektren und letzte Linien (Aufgabe 9-11) . 49
Aufgabe 9: Vergleich der Anregungsarten . 51
Aufgabe 10: Herstellung von Plattenlehren . 51
Aufgabe 11: Herstellung einer Fe-Lehrentafel . 55
§ 9. Das Arbeiten mit dem Photometer (Aufgabe 12-17) 56
Aufgabe 12: Prüfung und Wartung des Photometers . 56
Aufgabe 13: Schwärzungs- (5) und Seidelwerte (W) ver
schieden starker Spektrallinien als Funktion
der Photometer-Spaltbreite . . . . . . . . 60
Aufgabe 14: Schwärzung einer Spektrallinie eines linien
armen Spektrums als Funktion der Spektro
graphen-Spaltbreite . . . . . . . . . . . 62
Aufgabe 15: Vergleich der Messung von L1 S und 5 bei
Benutzung einer linearen und einer logarith-
mischen Skala . . . . . . . . . . . . 62
Aufgabe 16: Prüfung der homogenen Ausleuchtung von
Spektrallinien . . . . . . . . . . . . . . 63
Aufgabe 17: Prüfung auf gleichmäßige Schwächung inner
halb der einzelnen Stufen eines Stufenfilters
und auf die Schwächungswerte als Funktion
der Lichtwellenlänge im Sichtbaren 63
§ 10. Die photographische Platte (Aufgabe 18-22) . . 63
Aufgabe 18: Bestimmung von S =/(log]) und y = tp(A.) 64
Aufgabe 19: Schwärzungskurve und Entwicklungsdauer TE 66
Aufgabe 20: Bestimmung des Schwarzschild-Exponenten p 66
Aufgabe 21: Die Farbempfindlichkeit 67
Aufgabe 22: Die Seidelkurve . . . . . . . . . . . 68
§ 11. Intensitätsverhältnisse von Spektrallinien (Aufgabe 23
und 24) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Aufgabe 23: Intensitätsverhältnis eines Linienpaares in
verschiedenen Schwärzungsbereichen . . . . 72
Aufgabe 24: Intensitätsverhältnis eines Linienpaares auf
kontinuierlichem Untergrund in verschiede-
nen Schwärzungsbereichen . . . . . . . . 73
Inhaltsverzeichnis XI
Zweiter Abschnitt
Analytischer Teil
Drittes Kapitel:
Zusammenfassende Einführung in die Emissionsspektralanalyse 79
Viertes Kapitel: Die qualitative Analyse (Aufgabe 25-35) 84
Aufgabe 25: Reinheitsprüfung und Reinigung von
Spektralkohlen . . . . . . . . 85
Aufgabe 26: Analyse technischer Legierungen . 87
Aufgabe 27: Reinheitsprüfung von Metallen (Koinzidenzen
und Kontroll-Linien) . . . . . . 89
Aufgabe 28: Untersuchung weißer Malerfarben 92
Aufgabe 29: Vorschläge für Übungsanalysen mit
Hinweisen . . . . . . . . . . 94
Aufgabe 30: Analyse von Oberflächenschichten 95
Aufgabe 31: Analyse bei verschiedenen Anregungs-
bedingungen . . . 97
Aufgabe 32: Lokalanalyse . . . . . . . . . . . . 98
Aufgabe 33: Erhitzungsanalyse . . . . . . . . . . 100
Aufgabe 34: Qualitative Analyse höchster N achweisem-
pfindlichkeit durch elektrolytische Anreiche-
rung . . . . . . . . . . 101
Aufgabe 35: Einfluß der Gasatmosphäre . . . . . . . 103
Fünftes Kapitel: Halbquantitative Analyse (Aufgabe 36-38) . 104
Aufgabe 36: Ungefähre Konzentrationsbestimmung durch
Vergleich der Spektren von Probe und
Testen . . . . . . . . . . . . . . 104
Aufgabe 37: Homologe Linien und Fixierungspaar 106
Aufgabe 38: Beispiele aus der Praxis . . . . . . 113
Bewährte Routineverfahren sehr verschiedenartiger
Proben . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Sechstes Kapitel: Die quantitative Analyse (Aufgabe 39--46) 121
Aufgabe 39: Schwärzungsvergleich . . . . 121
Aufgabe 40: Drei- und Zweilinienverfahren . 124
Aufgabe 41: Intensitätsvergleich 130
Aufgabe 42: Das Rechenbrett . . . . . . . 132
