Umsetzungen von Polyacroleinen mit reaktionsfähigen Polymeren

Zusammenfassung Durch Radikalketten-Polymerisation von Acrolein erhält man Polymere mit Aldehydgruppen. Diese sind zu vielfältigen Umsetzungen befähigt. In dieser Mitteilung werden nur zwei Arten von Reaktionen behandelt; nämlich die Reaktion der Aldehydgruppen untereinander, wobei unter Disproportionierung Polyhydroxypolycarbonsäuren entstehen. DieseCannizzaro-Reaktion tritt auch an der Oberfläche fester Polyacroleine ein. Eingehend behandelt wird die Umsetzung wäßriger Polyacrolein-Lösungen mit anderen Polymeren, welche Amino-, Hydroxyl-oder Mercaptangruppen enthalten. Die Kennzeichen der entstehenden Verbundpolymeren werden beschrieben und mit denWillstätterschen Symplexen verglichen. Auf Beziehungen dieser Reaktionen zu biochemischen Prozessen wird hingewiesen. Ferner wird die Diffusion von Polymeren durch Membranen mit reaktiven Gruppen (Agar-Agar und Gelatine) untersucht. In einigen Fällen tritt eine Oberflächen-Pfropfung ein.19. Mitt, üiber Polymere Acroleine, vorgetragen auf der 20. wissenschaftlichen Arbeitstagung der Kolloid-Gesellschaft vom 19. bis 20. 10. 1961 in Bad Oeynhausen; 18. Mitt, siehe Angew. Chem.72, 771 (1960).Fräulein Dr.Irmela Löflund und Herrn Dr.Mathias Marx, die an diesen Untersuchungen maßgebend beteiligt waren, möchte ich für ihre Mitarbeit herzlich danken. Herrn Prof. Dr.W. Kern, Direktor des Organisch-Chemischen Instituts, danke ich für mannigfache Förderung und anregende Diskussionen. Die Untersuchungen wurden durch Mittel des Fonds der Chemischen Industrie sowie der Firma Degussa, Frankfurt/Main, unterstützt, wofür ebenfalls herzlichst gedankt sei.     

Quantitative Analyse von Zeolithen mit Hilfe der R?ntgenphotoelektronenspektroskopie

Zusammenfassung Die Oberflächenzusammensetzung von Zeolithen des Typs A, die mit verschiedenen Mengen Eisen ausgetauscht worden waren, wurde mit der Röntgenphotoelektronenspektroskopie (ESCA) untersucht. Die Eisenkonzentrationen an der Oberfläche und in der Gesamtprobe unterscheiden sich beträchtlich. In der Oberflächenschicht wird das Aluminium des Gitternetzwerks nicht durch das Eisen ausgetauscht. Die Oxidationsstufe des Eisens ist +3.Der Fa. Degussa, Wolfgang, danken wir für die Unterstützung dieser Arbeit.     

Anwendung einer Umschmelztechnik bei der Probenvorbereitung von Ferrolegierungen

Zusammenfassung Es wird über Entwicklung und Einsatz eines Umschmelzverfahrens berichtet, das der Probenvorbereitung von Ferrolegierungen für die Bestimmung der Haupt- und Nebenbestandteile — einschließlich Kohlenstoff — an Röntgenfluorescenz- und Vakuumemissionsspektrometern dient. Bei diesem Verfahren wird ein Gemenge von 10 g der Ferrolegierung und 30 g elektrolytischem Reinstoder Armcoeisen in einem Hochfrequenzschleuderofen aufgeschmolzen und in eine Kupferkokille ausgeschleudert. Die erstarrte Probe kann nach dem Abschleifen der Gießhaut unmittelbar analysiert werden. Das Mengenverhältnis von Ferrolegierung und Eisenzusatz wurde durch Versuche ermittelt. Unter den beschriebenen Bedingungen haben die abgegossenen Proben das für die Untersuchung optimale Gefüge, sie sind homogen, zerspringen nicht und können einwandfrei durch Schleifen für die Analyse vorbereitet werden. Diese Umschmelztechnik ist zusammen mit den angegebenen spektrochemischen Analysenverfahren für die Untersuchung von Ferromangan, Ferrochrom und Ferrovanadin seit längerer Zeit im täglichen Einsatz. Es wird versucht, diese Verfahren auch auf die Untersuchung anderer Ferrolegierungen anzuwenden.Für die Mithilfe bei der Durchführung dieser Versuche danken die Verfasser den Herren H. Aukskel und G. Becker.     

Zur elektronenmikroskopischen Untersuchung von Oberflächen mit Hilfe von Kohlehüllen

Zusammenfassung Es werden eine Reihe von Angaben zur Herstellung von Kohlehüllen gemacht, die sich, wie an einigen Beispielen gezeigt werden kann, hervorragend zur Darstellung von Präparaten für die elektronenmikroskopischen Untersuchungen eignen. Infolge ihrer außerordentlichen mechanischen Festigkeit und chemischen Widerstandsfestigkeit können Oberflächenstudien von kolloidalen Teilchen durchgeführt werden, die bisher der Untersuchung nicht zugänglich waren.Die hohe Auflösung, die mit diesem Verfahren erzielt werden kann, und die sonstigen günstigen Eigenschaften der Kohleschichten ergeben eine Reihe von Fortschritten auch dei der Untersuchung von Oberflächen, die bisher mit anderen Abdruckverfahren behandelt worden sind. Darüber und über die Ergebnisse, die bei der Verwendung von Siliciumoxydschi cten als Umhüllungssubstanz und von Siliciumoxydschichten in Verbindung mit Kohleschichten für Abdruckzwecke erzielt wurden, soll in der nächsten Veröffentlichung berichtet werden.Mit 4 AbbildungenHerrn Prof. Dr.G. Jantsch zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Investigation of surface reactions of metals by quantitative distribution analysis with SIMS

Summary Surface reactions like carburization or nitriding are important in metallurgy to improve the properties of the surface. In the reaction of FeAlSi-alloys with CO at temperatures of about 1223 K carburization and oxidation occur. Quantitative distribution analysis of C, O, Al and Si in a layer of a few micrometers within a concentration range from x% to x /g is necessary to study the reaction and to calculate diffusion coefficients. Analysis was performed by combination of bulk analysis (thermal analysis for C, O), in situ microanalysis (EPMA/SEM) and surface analysis (SIMS). The investigations focussed on the capability of SIMS for quantitative distribution analysis of trace elements in surface zones of metals.For SIMS measurements a CAMECA IMS 3f ion probe analyzer was used 1. In the analysis of Al and Si matrix and sputter effects could be minimized by careful optimization of the chemical surface reaction with O₂ (oxygen-leak) during analysis. For quantification with an accuracy of approximately 30% rel. external standards were used. For the determination of O and C Ar⁺-primary ions were used. Quantification of oxygen was only possible by combination with bulk analysis (integration method). Due to selective sputtering crater bottoms were rough. Therefore in these measurements depth could not be determined with stylus techniques. Depth scale was obtained by comparing with measurements of Al and Si.

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Untersuchung von Oberflächenreaktionen von Metallen durch Quantitative Verteilungsanalyse mit SIMS

Zusammenfassung In der Metallurgie werden Oberflächenreaktionen wie Carburierung oder Nitrierung zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften verwendet. Bei der Reaktion von FeAlSi-Legierungen mit CO bei Temperaturen von ca. 1223 K tritt Carburierung und Oxidation auf. Zum Studium der Reaktion und zur Berechnung der Diffusionskoeffizienten ist eine quantitative Verteilungsanalyse von C, O, Al und Si in einer Schicht von einigen Mikrometern und einem Konzentrationsbereich von x% bis x g/g notwendig. Die Untersuchungen wurden mit einer Kombination von Durchschnittsanalyse (thermische Verfahren für C, O), in situ Mikroanalyse (ESMA/REM) und Oberflächenanalyse (SIMS) durchgeführt. Es wurden insbesondere die Möglichkeiten von SIMS für die quantitative Verteilungsanalyse von Spurenelementen in Metalloberflächen untersucht.Die SIMS-Analysen wurden mit einer CAMECA IMS 3f-Ionensonde durchgeführt 1. Bei der Analyse von Al und Si konnten Matrix und Sputtereffekte durch sorgfältige Optimierung der chemischen Oberflächenreaktion mit O₂ (oxygen-leak) während der Analyse minimiert werden. Die Quantifizierung erfolgte mit einer Richtigkeit von ca. 30% rel. unter Verwendung von externen Standards.Für die Bestimmung von O und C wurde mit Ar⁺-Primärionen gesputtert. Die Quantifizierung für Sauerstoff war nur durch Kombination mit der Durchschnittsanalyse (Integrationsmethode) möglich. Die Tiefenskala konnte bei diesen Messungen nicht direkt mit Oberflächenprofilometrie Methoden bestimmt werden, da der Kraterboden durch selektives Sputtern sehr rauh war. Die Tiefe wurde daher durch Normierung auf die Al und Si-Messungen bestimmt.

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Symbols used for Analytical Conditions PI primary ions - i _P primary ions current - d _Z crater depth - d _A diameter of analyzed area - PO₂ pressure in sample chamber if oxygen leak was used     

Anwenderbezogene ESCA-Oberfl?chenuntersuchungen in der industriellen Technik

Zusammenfassung Neben dem Einsatz der photoelektrnenspektroskopischen Oberflächenmessungen (ESCA) in der analytisch-chemischen und festkörperphysikalischen Forschung findet die Photoelektronenspektroskopie zunehmend für Oberflächenuntersuchungen im industriellen Bereich Anwendung.Die hohe Oberflächenempfindlichkeit macht die Meßmethode für Industriebereiche mit hohen Qualitätsansprüchen an Oberflächen von Komponenten sowie zur Entwicklung von schützenden Korrosionsschichten, Beschichtungen und Verbindungen (z.B. Schweißung, Lötung, Klebeverbindungen) besonders geeignet.Anhand von Beispielen mehrerer Untersuchungen wird gezeigt, wie ESCA-Messungen an metallischen Komponen ten zur Lösung von industriellen Fragestellungen beitragen können.

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Application of ESCA surface examinations for industrial engineering

Summary Apart from the use of photoelectron spectroscopic surface measurements (ESCA) in analytical chemistry and physical solid state research, an increasing number of photoelectron spectroscopy measurements are performed in industry.The extreme surface sensitivity of this method qualifies it for the high requirements imposed on component surfaces and the development of protective corrosion layers, coatings and junctions (for example welding, soldering, sticking). Based on examples of several ESCA measurements, it is shown how to contribute to the solution of industrial questions.

     

Derivativ-Chronopotentiometrie

Zusammenfassung Es wird der Aufbau einer chronopotentiometrischen Meßanordnung mit elektronischer Signalwertbestimmung beschrieben. Die digitale Erfassung konzentrationsproportionaler Transitionszeiten im Sekunden- bis Millisekunden-Bereich erfolgt über die 2. Ableitung der Potential-Zeit-Abhängigkeiten. Mit einer Impulsauswahlschaltung können bei der Untersuchung von Mehrstoffsystemen die Zeitsignale einzelner Komponenten selektiert werden. Der Meßvorgang ist über die Potentiale kontrollierbar, die dem Nulldurchgang der Signalspannung im Kurvenverlauf der 2. Ableitung entsprechen.Die Leistungsfähigkeit der Derivativ-Chronopotentiometrie wird durch die Ergebnisse von Untersuchungen mit Thallium(I)-lösungen veranschaulicht. Es werden bei den gegebenen Meßbedingungen stets empirische Transitionszeitwerte erhalten, die für analytische Belange auf experimentellem Wege einzeln korrigiert werden können.Herrn K. H. Häuser danken wir für die tatkräftige Unterstützung beim Aufbau der elektronischen Meßanordnung.     

Methode zur Bestimmung von Spurenkonzentrationen in Luftproben durch heterogene Derivatisierungsreaktionen

Zusammenfassung Am Beispiel der Bestimmung kleiner HCl-Mengen wurden Kriterien und Methoden aufgezeigt, die für den Einsatz heterogener Systeme bei der Derivatisierung und für die Untersuchung heterogener Oberflächenreaktionen von Bedeutung sind. Diese Systeme sind von großem allgemeinem analytischem Interesse für Luftanalysen weil die Probenahme in einem Absorptionsrohr direkt mit der Umsetzung gekoppelt werden kann und gleichzeitig die Möglichkeit einer Speziesbestimmung gegeben ist.Bei der HCl-Analyse zeigte sich, daß im Unterschied zu anderen von uns entwickelten Methoden bei der Umsetzung von Metalloxiden mit HCl zu Oxidchloriden eine Vielzahl von Nebenreaktionen zu berücksichtigen ist, was den Einsatz dieser Meßmethode nur dann gestattet, wenn die Herstellung gleichmäßig stabiler und reproduzierbarer Oberflächen gewährleistet ist.Die Verflüchtigungsanalyse wurde mit dem System CrO₃/HCl in einer Kreislaufapparatur ausführlich untersucht. Die Temperaturund Reaktionsführung wurden optimiert und eine Gaspumpe für kleine Volumina und stark adsorbierende Medien entwickelt. Während bei radioaktiv markiertem⁵¹CrO₃ die Ausbeute der Reaktion durch Reduktion der Oberfläche gering blieb, konnte diese im inaktiven Versuch bis auf 73% gesteigert werden. Der Nachweis erfolgte durch Kopplung der Verflüchtigungsanalyse mit der AAS. Dazu wurde eine speziell konstruierte Graphitrohrküvette in die Kreislaufapparatur eingesetzt. Es konnten noch absolute Konzentrationen von 2–3 ng HCl umgesetzt und nachgewiesen werden. Auch bei Zugabe eines Überschusses von H₂O ist die Reaktion deutlich nachweisbar. Die Linearität des Nachweisverfahrens erstreckt sich über 5 Zehnerpotenzen.Der Wert dieser Untersuchung liegt nicht in der Ausarbeitung eines Verfahrens zur Bestimmung geringer HCl-Mengen, da wir inzwischen bessere Verfahren entwickelt haben. Wir sind jedoch der Auffassung, daß die grundsätzlichen Erkenntnisse einer heterogenen Umsetzung im Probenahmerohr sehr wichtig bei der Ausarbeitung ähnlicher analytischer Verfahren sind. Der Umsatz der zu bestimmenden Spezies mit einer festen stationären Phase in einem Adsorptionsrohr hat den Vorteil, daß Kontamination weitgehend ausgeschlossen werden kann, während es immer schwierig ist, reproduzierbare Oberflächen und damit reproduzierbare Reaktionen zu erzielen.

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Determination of traces in air samples by heterogenous derivatization

Summary The example of the determination of low concentrations of HC1 is used in order to demonstrate methods which apply derivatisation of a gaseous compound at a solid surface. These systems are of general interest for analyses of compounds in air.When metal oxides react with HC1 and form oxide chlorides, a great number of side reactions has to be taken into account. These reactions depend on the surface properties, so that one important point is the production of uniform reproducable surfaces. In the present investigation HCl reacts with CrO₃ and forms CrO₂Cl₂, which is volatile and can be separated by heating. The CrO₂Cl₂ is decomposed in a grahpite tube, which can be used for a direct determination in an atomic spectrophotometry. The limit of detection is 3 ng HCl.In principle this example shows that a derivatisation using a heterogenous reaction is quite complex and should only be used in favourable cases.

     

Bestimmung spezifischer Oberfl?chen aus der Aktivit?t einer IR-Absorptionsbande

Zusammenfassung Durch Symmetrieerniedrigung der Carbonationen an der Oberfläche von Calcitpräparaten wird die infrarotverbotene symmetrische Valenzschwingung aktiviert.Aus der Intensität dieser Infrarotabsorption kann auf die Oberflächenentwicklung geschlossen werden. Am Beispiel von Cadmiumcarbonat wird durch Vergleich dieser Messungen mit röntgenographischen Methoden der Teilchengrößenbestimmung und BET-Messungen der spezifischen Oberflächen gezeigt, daß die Methode geeignet ist, schnelle Oberflächenbestimmungen durchzuführen.Wir. danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem-Verband der Chemischen Industrie für die Förderung dieser Arbeit.     

Study of corrosion phenomena of aluminium bond wire in integrated circuits using several surface- and microanalytical techniques

Summary The corrosion products were identified using laser microprobe mass analysis to be mainly Al oxides (hydroxides), Al sulphates and Al chlorides. Electron probe microanalysis showed the layered structure of the corroded wire and indicated the high chloride concentrations at the Ni contact side of the wire. Laboratory simulation tests with acceleration of the corrosion process, and variation of the critical parameters were performed. Auger and X-ray photoelectron spectroscopy, analytical electron microscopy and secondary ion mass spectrometry were used to study the observed corrosion phenomena. The use of these techniques showed that the Al corrosion and subsequent pitting formation are enhanced by the presence of water as a transport medium and surface electrolyte in an oxygenrich atmosphere, with chloride ions as stimulating and activating species. Using the analytical results, a proposal is made for the corrosion reactions. All critical and important parameters could be traced in the transistor systems by electron microscopy and residual gas (and moisture) analysis using mass spectrometry.

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Studium von Korrosionserscheinungen an Aluminium-Drahtverbindungen in integrierten Schaltkreisen mittels Oberflächen- und Mikroanalyse

Zusammenfassung Als hauptsächliche Korrosionsprodukte wurden mittels LAMMA Aluminium-Oxide bzw.-Hydroxide sowie Aluminium-Sulfate und -Chloride identifiziert. Mittels Elektronenstrahlmikroanalyse konnten das Vorhandensein einer Schichtstruktur auf dem korrodierten Draht und hohe Chlorid-Konzentrationen an der Seite des Nickel-Kontaktes am Draht nachgewiesen werden. Weiters wurden Modellversuche mit beschleunigtem Korrosionsprozeß und Variation der kritischen Parameter durchgeführt. Die auftretenden Korrosionsphänomene wurden mit AES, XPS, Elektronenmikroskopie und SIMS studiert. Der Einsatz dieses Methodenverbundes führte zu dem Ergebnis, daß die Korrosion von Aluminium und der nachfolgende Lochfraß in sauerstoffreicher Atmosphäre durch Wasser, welches als Transportmedium und Oberflächenelektrolyt wirkt, verstärkt wird. Chloridionen wirken korrosionserhöhend. Aufbauend auf den analytischen Ergebnissen, wird ein Vorschlag für die ablaufenden Korrosionsreaktionen gemacht. Alle wichtigen Einflußgrößen im Transistorsystem konnten mittels Elektronenmikroskopie und massenspektrometrischer Restgas-Feuchtigkeits-Analyse ermittelt werden.

     

Die Bestimmung der Oberflächenaktivität von Saponinen

Zusammenfassung Zur Messung der Oberflächenspannung von Saponinlösungen sind nur wirklich statische Methoden geeignet, bei denen die Messung selbst das Adsorptionsgleichgewicht an der Oberfläche nicht stört.Die Abreißmethode mit Platinscheiben nach Verschaffelt hat den Nachteil, daß das Gegengewicht auf der Waage durch wiederholte vorangehende Versuche bis auf einige 0,1 mg eingestellt werden muß.Es wurde daher eine Methode ausgearbeitet, stützend auf Wilhelmys Prinzip, aber angewendet auf rechtwinklige Platinplättchen, die in die Flüssigkeit eintauchen. Ändert sich die Oberflächenspannung, dann wird das Gleichgewicht der Kettenwaage wieder hergestellt durch Änderung der BelastungG bei gleichbleibender Eintauchtiefeh. Man richtet sich so ein, daßh=0 wird, damit die Oberflächenspannung in jedem Augenblick in absolutem Wert gemessen werden kann, undzwar mit Hilfe der Gleichung(4).Die Genauigkeit der Beobachtungen wurde mit neun verschiedenen Plättchen von wechselnden Dimensionen an Wasser, Benzol, Äthanol, Tetrachlorkohlenstoff und Schwefelkohlenstoff geprüft, und war durchaus höher wie 0,1 Proz.Von Sapoalbin und Digitoninlösungen wurde bei steigenden Konzentrationsserien die Oberflächenspannung bestimmt als Funktion der Zeit nach dem Eindringen der Flüssigkeit in das Meßglas. Nach 24 Stunden wurden konstante Gleichgewichtswerte erreicht.Übersetzt von H. Peter (Leipzig).     

Die Anwendung der Neutronenaktivierungsanalyse auf spurenelementuntersuchungen in Nukleinsäuren

Zusammenfassung Es wird ein Verfahren beschrieben, Spurenelemente in Nukleinsäuren nach Neutronenaktivierung und nasser Veraschung des organischen Materials chemisch aufzutrennen und quantitativ zu bestimmen. Dabei wurden nach Trägerzusatz die einzelnen Elemente durch spezifische Komplexbildner bei verschiedenen pH-Werten mit Hilfe von Flüssigextraktionen voneinander getrennt. Durch Vergleich der erhaltenen Gammaspektren mit solchen aus Standards, die unter gleichen Bedingungen aufgenommen wurden, konnten diese Spurenelemente quantitativ bestimmt werden. Für die Ermittlung des spezifischen Gehaltes der Nukleinsäuren an diesen Metallionen war es besonders vorteilhaft, gleichzeitig im selben Arbeitsgang auch den aktivierten Phosphor mitzumessen. Der nach dieser Methode untersuchte Spurenelementgehalt verschiedener Nukleinsäuren wird angegeben.Mit 2 Abbildungen     

Solubilisation von Polymeren durch Nicht-Ionische Tenside

Zusammenfassung Wasserunlösliche Copolymeren von Polyvinylalkohol-Azetat werden in wässerigen Lösungen nicht-ionischer Tenside optisch klar solubilisiert. Aus den Viskositätsmessungen ist zu schließen, daß sich die im Wasser eng gepackten Polymerenketten in den Tensidlösungen aufweiten. Die Trübungstemperatur der wässerigen Polymerenlösungen wird durch Zusatz der nicht-ionischen Tenside erhöht, doch ist der Effekt nicht so erheblich als durch Zusatz von ionischen Tensiden bei höheren Temperaturen. Die Lösungen von hydrophoben Polymeren und nicht-ionischen Tensiden zeigen andere Solubilisationsvermögen als die der Tensidlösungen allein. Diese Erscheinungen werden durch die Bindung der Tenside an die hydrophoben Teile der Polymeren oder, mit anderen Worten, durch Komplexbildung erklärt.

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Summary Some water-insoluble copolymers of polyvinylalcohol-acetate are solubilized transparently in aqueous solutions of non-ionic surfactants. From viscosity measurements it is concluded that the copolymer chains, which areshrunken in water, are uncoiled in the aqueous non-ionic surfactant solutions. Clouding points of the aqueous polymer solutions are increased by addition of the non-ionic surfactants, but the effect is less remarkable than by ionic surfactants, especially at higher temperatures.The mixed solution of a hydrophobic copolymer and a non-ionic surfactant has a solubilisation power which is different from that of the surfactant alone. These phenomena are explained by binding of the non-ionic surfactants to the hydrophobic parts of the copolymers, i. e., by the complex formation.

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mit 7 Abbildungen und 1 Tabelle     

Die Titration von Ammoniumsalzen mit alkoholischer Natronlauge

Zusammenfassung Auf der Basis der unmittelbaren Titration von Ammoniumsalzen in wäßrig-alkoholischer Lösung mit alkoholischer Natronlauge werden gut reproduzierbare Schnellverfahren zur Analyse von Ammoniumsalzen insbesondere in Handelsdüngemitteln (Ammonnitrat, Kalkammonsalpeter, Ammonchlorid, Kalkammoniak, Ammonsulfat, Ammonsulfatsalpeter, Ammonisierlauge der Mischdüngerherstellung) beschrieben, die vorzugsweise für die betriebliche Kontrollanalyse empfohlen werden.Bei der Titration von Ammoniumcarbonatlösungen wird das darin im Gleichgewicht enthaltene Carbaminat nicht erfaßt und ist somit als Differenz gegenüber der Gesamt-Kohlensaure bestimmbar.Die Titrationen wurden mit Thymolphthalein als Indicator visuell durchgeführt, lassen sich aber auch mit potentiometrischer und konduktometrischer Endpunktsanzeige ausführen, wodurch der Einsatz von Titrierautomaten auf elektrometrischer Basis ermöglicht ist.Der Autor dankt Herrn Friedrich Haider für die sorgfältige Durchführung der Versuche und der Direktion der Österreichische Stickstoffwerke Aktiengesellschaft für die Erlaubnis zur Veröffentlichung.     

Mikroanalytische Probleme bei der Weiterverarbeitung von Stahl

Zusammenfassung Bei den Verfahren zur Weiterverarbeitung und Oberflächenbehandlung von Stahl spielt die Güte der Oberfläche naturgemäß eine entscheidende Rolle. Das Studium von Reaktionen an Oberflächen, die Untersuchung von Oberflächeneffekten und die Aufklärung von Störungsursachen im Ablauf dieser Verfahrensschritte stellen neuere Aufgaben des in der Stahlindustrie tätigen Chemikers und Analytikers dar.An einigen Beispielen wird gezeigt, daß in vielen Fällen mit Hilfe von spektrographischen, röntgenfluoreszenzanalytischen und coulometrischen Verfahren bei entsprechender Arbeitstechnik derartige mikroanalytische Probleme gelöst werden können. Der Einsatz der Elektronenstrahl-Mikroanalyse ist wegen der hierbei an die Probenoberfläche zu stellenden Anforderungen nicht immer möglich. Durch die Anwendung der IR-Spektroskopie können oft zusätzliche Informationen gewonnen werden.

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Microanalytical problems in the steel industry

Summary For the procedures and surface treatment of steel the quality of the surface is always of great importance. The study of effects and reactions on surfaces and the clearing of causes of faults during these processes represent newer problems for the analytical chemist in the steel industry.In this paper some examples are given in order to demonstrate that such microanalytical problems can be solved in many cases by the use of spectrographic, X-ray fluorescence, and coulometric methods. The use of the electron microprobe is not always possible as to the requirements of the surface of the samples. By the application of IR spectroscopy it is possible to get in special cases additional information.

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Vortrag anläßlich des VI. Internationalen Symposiums für Mikrochemie, Graz, 7. bis 11. September 1970.

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An der Durchführung der Untersuehungen waren die Herren Dr.L. Schmitz, Dr.K. Ohls, Dr.W. Loose undIng. G. Becker beteiligt.     

Erdalkalianalyse

Zusammenfassung Die Grundlagen des Fällungsaustausches im abgeschlossenen System wurden theoretisch klargestellt und das Kriterium für die Richtung des Reaktionsablaufes gegeben. Am Beispiel einer quantitativen Trennung der Erdalkali-Ionen konnte die Brauchbarkeit des Verfahrens als analytische Methode gezeigt werden.Die Erdalkali-Ionen werden als Oxalate gefällt. Ohne Filtration wird nun das Bariumoxalat durch Zugabe von Ammoniumsulfatlösung in das Bariumsulfat umgewandelt. Nach Filtration, Glühen und Trennung mit verdünnter Salzsäure wird die Oxalatfällung wiederholt. Der Niederschlag wird nach dem Filtrieren dem Fällungsaustausch mit 0,1 n Kaliumoxalat-0,2 n Kaliumcarbonatlösung unterworfen, wobei Strontiumoxalat in Strontiumcarbonat umgewandelt wird, während Calciumoxalat unverändert bleibt. Die Bestimmung des Bariums kann gravimetrisch oder maßanalytisch vorgenommen werden, die Bestimmung des Strontiums und Calciums erfolgt indirekt durch Titration der äquivalenten Oxalatmenge.An diesem Beispiel der Erdalkalitrennung sollte zunächst nur die universelle Brauchbarkeit des Prinzips von Austauschreaktionen an festen Niederschlägen gezeigt werden. Eine endgültige und für alle Zwecke brauchbare Lösung des Problems der Erdalkalitrennung ist hier weder zu geben beabsichtigt noch möglich. Die Lösung kann nur, wenn überhaupt, durch Kombination dieses Prinzips mit den Errungenschaften der Komplexchemie ermöglicht werden, was jedoch einer weiteren Arbeit, die wir demnächst zu veröffentlichen beabsichtigen, vorbehalten bleiben möge.     

Study of the phosphorus embrittlement in heavy metal alloys by a combination of SIMS and TEM

Summary The embrittlement of heavy metals of the type W96FeNi4 at phosphorus concentrations above 100 g/g is a phenomenon of considerable scientific and technical interest. In order to obtain information on the cause of embrittlement the behaviour of phosphorus as a function of technological parameters, particularly the cooling rate after sintering, has to be investigated. By application of SIMS and TEM it could be shown that phosphorus segregates to the grain boundary tungsten-binder during cooling, and that segregation increases with decreasing cooling rate. By quantitative micro trace analysis with SIMS the solubility limit of P in W could be determined. TEM showed that microprecipitates of a typical diameter of 5 nm are formed in the binder phase during cooling. Larger precipitates in the range 100–1000 nm occur at the grain boundaries tungsten-binder. By electron diffraction with computerized evaluation of the patterns these precipitates could be identified as NiP₂ phases. A major methodological result is that the combination of SIMS and TEM exhibits a great potential for the study of the influence of trace elements on material properties.

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Untersuchung der Phosphor-Versprödung von Schwermetallen mittels SIMS and TEM

Zusammenfassung Die Versprödung von Schwermetallen des Typs W96FeNi4 bei Phosphorkonzentrationen von größer als 100 g/g ist von beträchtlichem technischen und wissenschaftlichen Interesse. Um die Ursache für die Versprödung aufzuklären, müssen Informationen über das Verhalten von Phosphor als Funktion technologischer Parameter, insbesondere der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Sintern gewonnen werden. Durch kombinierten Einsatz von SIMS und TEM konnte gezeigt werden, daß Phosphor bei der Abkühlung an die Korngrenze Wolfram — Binderphase segregiert und daß die Segregation mit langsamerer Abkühlgeschwindigkeit zunimmt. Weiterhin konnte die Löslichkeit von Phosphor in den Wolframphasen durch quantitative Mikrobereichsanalyse mit SIMS bestimmt werden. Mittels TEM wurde festgestellt, daß beim Abkühlen Mikropräcipitate mit einem typischen Durchmesser von 5 nm gebildet werden. Größere Präcipitate von ca. 100–1000 nm Durchmesser finden sich an den Korngrenzen. Mittels Elektronenbeugung und Computerauswertung der Beugungsmuster können diese Präcipitate als NiP₂ identifiziert werden. Ein weiteres methodisch orientiertes Ergebnis dieser Untersuchungen ist, daß die Kombination SIMS und TEM ein großes Potential für die Untersuchung des Einflusses von Spurenelementen auf Werkstoffeigenschaften aufweist.

     

Kristallisieren und Schmelzen von verschiedenen Hochpolymeren nach röntgenographischen Messungen

Zusammenfassung Es wird an Hand von röntgenographischen Messungen an verschiedenen Hochpolymeren gezeigt, daß es durch die spezielle Bauart des Makromoleküls bedingte, anisotrope Kristallstrukturen gibt, die allgemein beim Kristallisieren abgeschreckter Proben eingenommen werden. Dabei ist vorausgesetzt, daß durch das Abschrecken die Kristallisation der betreffenden Hochpolymeren ganz oder auch nur teilweise unterdrückt werden kann. Es werden die Ursachen für die stufenweise Kristallisation der angegebenen Polymeren beim Tempern diskutiert. Die Zunahme der Langperiode während des Strukturwechsels Pseudostruktur Kristallstruktur wird dem selektiven Aufschmelzen der kleinsten Teilchen bei gleichzeitigem Wachsen der stabilen Kristalle zugeschrieben. Dies führt zu der Auffassung, daß das Schmelzen der Hochpolymeren in einem Temperaturintervall von der mittleren Kristallitgröße und von der Kristallitgrößenverteilung abhängt. Beide Größen können i. a. durch unterschiedliche thermische Vorbehandlung der Proben verändert werden, wie es am Beispiel des Polyurethans und des Terephthalsäureglykolesters gezeigt wird. Das Schmelzverhalten verschieden verzweigter Polyäthylene, des Teflons und eines Copolymerisates dieses Polymeren mit Hexafluorpropylen kann durch eine Theorie vonFlory qualitativ richtig wiedergegeben werden. Hierbei werden die mittlere Kristallitgröße und die Kristallitgrößenverteilung durch den Einbau nicht kristallisationsfähiger Atomgruppen in das Makromolekül entscheidend bestimmt. Der Schmelzvorgang selbst wird als eine Umwandlung 1. Ordnung angesehen. Copolymere werden als spezielles Zweikomponentensystem aufgefaßt. Diese schmelzen prinzipiell in einem Temperaturintervall.Ich danke der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Bereitstellung eines Teils der Geriäte und sachlichen Mittel.     

Zur Geschwindigkeit der Adsorption von Tensiden

Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur Messung dynamischer elektrischer Oberflächenpotentiale beschrieben. Mit dieser Methode untersuchten wir die Geschwindigkeit der Adsorption von 3 Tensiden an der Wasser/Luft-Grenzfläche. Die bei verschiedenen Adsorptionszeiten theoretisch zu erwartenden Oberflächenkonzentrationen werden aus dem Stofftransport durch Diffusion ermittelt. Durch Vergleich der dynamischen Me\werte untereinander und mit den Gleichgewichtswerten folgt, da\ mit kürzer werdender Adsorptionszeit die Abweichungen von einer Diffusionskinetik grö\er werden. Grundsätzlich wird eine Verlangsamung der Adsorption gefunden. Diese Erscheinung wird als Hemmung bei der Einstellung des Adsorptionsgleichgewichtes diskutiert, wobei die Möglichkeit besonderer Eigenschaften von Ungleichgewichtsfilmen offen gelassen wird. Die beschriebenen Anomalien sind allerdings nur bei kleinen Adsorptionszeiten geschwindigkeitsbestimmend und damit nachweisbar.