Was ist eine Verbrennungsanalyse?
In der Chemie ist die Verbrennungsanalyse eine Methode, mit der der atomare Aufbau einer Substanz bestimmt wird. Mit dieser Methode kann ein Chemiker eine genau gemessene Masse einer unbekannten Substanz entnehmen und unter kontrollierten Bedingungen verbrennen, um die Verbrennungsprodukte zu analysieren und so die empirische Formel der Probe zu bestimmen. Die empirische Formel einer Substanz bezieht sich auf die Art der Atome, die die Substanz bilden, und die relativen Anzahlen jeder Art von Atom, ausgedrückt als das einfachste Verhältnis, das in ganzen Zahlen möglich ist. Aus diesem Grund wird die empirische Formel in der organischen Chemie manchmal als einfachste Formel bezeichnet.
Während Verbrennungsanalyseverfahren es einem Wissenschaftler ermöglichen können, die empirische Formel einer unbekannten Substanz zu bestimmen, liefert sie keine Informationen über die Molekularformel oder die Strukturformel der Substanz. Diese beiden Formeln liefern zusätzliche Informationen, die durch die Verbrennungsanalyse nicht ermittelt werden können. Die Summenformel ist der Summenformel sehr ähnlich, mit der Ausnahme, dass sie nicht nur den Typ und das relative Verhältnis jedes Atomtyps angibt, sondern auch die absolute Anzahl der Atome in jedem Molekül der Substanz. Die Strukturformel liefert noch mehr Informationen, indem sie genau zeigt, wie die Atome im Molekül miteinander verknüpft sind.
Die Verbrennungsanalyse wird hauptsächlich verwendet, um die empirischen Formeln unbekannter organischer Verbindungen auf Kohlenstoffbasis zu bestimmen. Wenn die Probe der ursprünglichen Verbindung in Gegenwart von Sauerstoff verbrannt wird, werden die Kohlenstoffatome aus der Probe in Kohlendioxid und die Wasserstoffatome in Wasser umgewandelt. Kohlendioxid ist als Kohlenstoffoxid bekannt, da es aus einem Kohlenstoffatom besteht, das mit zwei Sauerstoffatomen verbunden ist. Wasser ist ein Wasserstoffoxid, da es aus zwei Wasserstoffatomen besteht, die mit einem Sauerstoffatom verbunden sind. In ähnlicher Weise werden andere Elemente, die in der Originalprobe vorhanden sind, während des Verbrennungsprozesses in Oxide der Originalelemente umgewandelt.
Ein für die Verbrennungsanalyse verwendetes Gasanalysegerät besteht typischerweise aus einer beheizten Brennkammer, die mit einem Sauerstoffstrom versorgt wird, und einer Anzahl von Fallen. Der Sauerstoffstrom durchströmt die Brennkammer, und während die zu analysierende Probe verbrannt wird, trägt dieser Sauerstoffstrom die Verbrennungsprodukte mit sich. Diese Produkte liegen in Form von Gasen vor, die in den Ausgangsfallen zurückgehalten werden und dort zur Vervollständigung der Analyse gemessen werden können.