Zur infrarotspektroskopischen Erfassung kleiner Wassergehalte in Benzylalkohol, 1,4-Dioxan, Glykol und Glykolderivaten

Zusammenfassung Die bereits an aliphatischen Alkoholen und Ketonen mit Hilfe eines selbstregistrierenden Infrarotspektralphotometers durchgeführten Untersuchungen zur infrarotspektroskopischen Erfassung kleiner Wassergehalte wurden an den mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln Äthylenglykol, Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenchlorhydrin, Glycerin, 1,4-Dioxan und Benzylalkohol fortgesetzt. Für Wasserbestimmungen in diesen Lösungsmitteln erwies sich besonders die OH-Kombinationsschwingung des Wassers im Spektralbereich um 5200 cm^–1 geeignet. Mit Hilfe dieser OH-Absorptionsbande, die Messungen in Küvetten mit Glasfenstern gestattet, können im Direktverfahren Wassergehalte von etwa 1,0–10,0 Vol-% mit guter Genauigkeit, besser als 0,1 Vol-% bestimmt werden; im Kompensationsverfahren sind noch Konzentrationen von 0,1–2,0 Vol-% erfaßbar.Bei dem nicht hydroxylhaltigen 1,4-Dioxan lassen sich mittels dieser Bande Wassergehalte von 0,1–10,0 Vol-% im Direktverfahren bestimmen. Für die quantitative Erfassung sehr kleiner Wassergehalte im Dioxan eignet sich infolge günstiger Eigenabsorptionsverhältnisse besonders gut die OH-Valenzschwingung bei 3600 cm^–1, die hier Wasser-bestimmungen bis herab zu 0,02 Vol-% im Direktverfahren mit hinreichender Genauigkeit ermöglicht.Auch die OH-Deformationsschwingung bei 1600 cm^–1 erweist sich für Wassergehalte von 0,5–10 Vol-% zum qualitativen Nachweis und zur quantitativen Bestimmung verwendbar, soweit bei den betreffenden Lösungsmitteln nicht Fehler durch die Löslichkeit der Steinsalz-Küvettenfenster auftreten.Frühere Mitt.: Wiegel, E., u. H. H. Kirchner: diese Z. 178, 241 (1960/61).     

Felddesorptions-Massenspektrometrie von Biociden des Phenylharnstoff-, Carbamat- und Thiocarbamattyps

Zusammenfassung Das Verhalten von Herbiciden und Insecticiden aus den Verbindungsklassen der Phenylharnstoffe und Carbamate in der Felddesorptions-Massenspektrometrie wurde untersucht. Die erhaltenen Spektren zeichnen sich durch hohe Molekülionenintensitäten und ein charakteristisches Fragmentierungsverhalten aus. Im Hinblick auf die Identifizierung der Biocide in Umweltproben (z. B. aus Gewässern) wurden die Nachweisgrenzen für Standardverbindungen und Testgemische ermittelt. Die günstigsten methodischen Voraussetzungen für die niedrig- und hochauflösende Felddesorptions-Massenspektrometrie in der Spurenanalyse dieser Verbindungen werden beschrieben. Beim elektrischen Nachweis ergibt sich aus der Akkumulierung der FD-Massenspektren mit einem Vielkanalanalysator und der damit erreichbaren Aufzeichnung der Isotopenverteilung eine weitere Information für die Zuverlässigkeit des Nachweises.

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Field desorption mass spectrometry of biocides of the phenylurea and carbamate type

Summary Herbicides, insecticides and fungicides of the phenylurea, carbamate-, and thiocarbamate type have been investigated by field desorption mass spectrometry. The spectra obtained show high molecular ion intensities and a characteristic fragmentation pattern. In view of the identification of these biocides in environmental samples (e.g. from surface water) the limits of detection for standard compounds and test mixtures were evaluated. The optimal methodological parameters for trace analyses of these compounds in low and high resolution field desorption mass spectrometry are described. For electrical detection the accumulation of the spectra with a multichannel analyser and the thus available registration of the isotopical distribution of the molecular ions yield an additional information which further improves the reliability of the identification of environmental chemicals.

     

Adsorption-polarised electrodes for endpoint indication in potentiometric titration

Zusammenfassung Die APE-indication eignet sich besonders gut für Titrationen in gemischten Lösungsmitteln, weil kein Diaphragma benötigt wird. Infolge der geringeren DK wird in der Regel die Löslichkeit von Salzen verringert und die Adsorption an der Indicatorelektrode erhöht. Dadurch wird die Anzeige des Endpunktes verschärft, die Trennung ähnlicher Ionen aber erschwert. Als Beispiel wurden die volumetrische und coulometrische Titration der Halogenide in Eisessig- und Aceton-Wassergemischen untersucht. Im Vergleich zu herkömmlichen Indikationsverfahren bringt die APE-Indikation in Lösungsmittelgemischen wesentliche Fortschritte für die Spuren- und Mikrobestimmung von Chlorid. Die Standardabweichung der volumetrischen und coulometrischen Spurenbestimmung in Eisessig beträgt s=4 ppb Cl^–, das entspricht bei Durchführung als Mikrotitration in 20 l Probe 7×10^–9 g Cl^–.Wir danken dem Minister für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Landesamt für Forschung, sowie dem Verband der chemischen Industrie, Fonds der Chemie, für finanzielle Unterstützung.     

Spektrochemische Bestimmung von 18 Spurenelementen in Silicium

Zusammenfassung Es wird ein spektralanalytisches Verfahren zur quantitativen Bestimmung von 18 Spurenelementen (Al, As, Au, B, Ba, Ca, Co, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Pb, Sb, Sn, Ti, W, Zn) in Silicium mitgeteilt. Der Materialbedarf ist sehr gering (10 mg Siliciumpulver), und die Empfindlichkeit der quantitativen Bestimmungsmethode erreicht die Grenzen der spektrographischen Nachweisbarkeit (5 · 10^–7 bis 5 · 10^–3 g Verunreinigung/g Silicium).Die 18 Spurenelemente können gleichzeitig mit einer einzigen Spektralaufnahme bestimmt werden.Bei der Analyse wird das zu prüfende Silicium in Pulverform untersucht. Das feingepulverte Silicium wird in die Bohrung einer Spektralkohlenelektrode eingeführt und mit einem Wechselstromabreißbogen in einer Argon-Schutzgasatmosphäre angeregt.Zur Auswertung der Analyse wurden pulverförmige Vergleichstandards hergestellt und allgemeine Arbeitskurven angewandt.Der Verfasser sagt aufrichtigen Dank seinen Mitarbeitern: Frau V. Juvancz für die chemische Analyse der Standardlegierungen, Herrn V. Zombori für die Überlassung des hochreinen Siliciums und Frau E. Töreki für ihre Hilfe bei den Messungen.     

Über die Reduktion der Titanchloride

Es wird über den Verlauf der Reduktion eines Ti(IV)-chlorid-Wasserstoff-Gemisches in der elektrischen Entladung in Gegenwart einer Na-Elektrode berichtet. Titanmetall entsteht in feinverteilter Form. An der Reduktion ist im verwendeten Entladegefäß Natrium wegen der Rückreaktion von HCl stärker beteiligt als der Wasserstoff.Die Teilung des Vorganges in zwei Stufen durch Herstellung von Ti(II)-chlorid mit Wasserstoff in der elektrischen Entladung und nachträgliche Umsetzung mit Natrium bei 300°C führt zu feinem, aber gut kristallisiertem Titanmetall.Aus Ti(II)-chlorid-haltigen NaCl–KCl-Schmelzen läßt sich bei rd. 800°C Titan kompakt abscheiden.Die Löslichkeit von Ti(II)-chlorid in verschiedenen nichtwäßrigen Lösungsmitteln wird geprüft und die Leitfähigkeit gemessen. In gleicher Weise werden auch Ti(IV)-chlorid und Dicyclopentadienyltitanchlorid untersucht.

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Mit 4 Abbildungen     

Photometrische Bestimmung von Nickel, Aluminium und Mangan in Rohst?hlen

Zusammenfassung Es wird eine Methode zur Bestimmung kleiner Mengen Nickel, Aluminium und Mangan in RohstÄhlen und Eisenerzen angegeben. Die drei Elemente lassen sich nach Abtrennung störender Kationen mit guter Genauigkeit photometrisch bestimmen. Die Gesamtdauer der Analyse betrÄgt nach dem Auflösen der Probe 45–60 min.Wir danken FrÄulein Mathilde Kuchtner für experimentelle Mitarbeit und für die Sorgfalt bei der Durchführung der umfangreichen Analysen. Herrn Dr. Hartleif, Hörder Hüttenunion, und Herrn Chefchemiker Willmer, Bochumer Verein, sei auch an dieser Stelle für die freundliche überlassung von Rohstahlproben gedankt.     

Fundamental studies on plasma-jet spectrometry

Summary A plasma-jet generator as a new light source was described and various studies were carried out to obtain the optimum working conditions for emission spectrometry. The variation of spectral line intensity and the distribution of temperature in the plasma flame were examined.The background intensity was reduced and the sensitivity of the measurement increased by use of a mixture of argon and helium as tangential gas. It became possible to carry out the determination of aluminium, which was rather difficult by flame spectrometry and atomic-absorption spectrometry with the usual combustion flame because a stable oxide was formed in the flame.In addition, the detection limit was calculated and calibration curves were obtained with good linearity. Effects of acids and organic solvents were investigated, too.

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Zusammenfassung Im Rahmen allgemeiner Untersuchungen über die Emissionsspektrometrie mit Hilfe des Plasma-Jet wurden ein Generator beschrieben und die optimalen Arbeitsbedingungen festgelegt. Die Veränderlichkeit der Linienintensität und die Temperaturverteilung in der Plasmaflamme wurden geprüft. Als Tangentialgas wurde ein Argon-Helium-Gemisch verwendet, wodurch die Untergrundintensität reduziert und somit die Empfindlichkeit der Messung erhöht wurde. Es wurde so möglich, die Bestimmung von Aluminium durchzuführen, die mit den üblichen Verbrennungsflammen nicht ausführbar ist, da in dieser ein stabiles Oxid gebildet wird. Außerdem wurden für eine Anzahl von Elementen die Nachweisgrenzen berechnet und Eichkurven (mit guter Linearität) aufgestellt. Schließlich wurde der Einfluß von Säuren und organischen Lösungsmitteln untersucht.

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Dedicated to Prof. Dr. H.Kaiser on his 60th birthday.     

Molekularer Zustand und Analytik des Systems Triphenylzinnhydroxid/Bis-triphenylzinn-oxid

Zusammenfassung Triphenylzinnhydroxid und Bis-triphenylzinn-oxid können durch IR-Analyse nebeneinander bestimmt werden, jedoch nur in fester Phase (Nujol-Aufschlämmung). Es wurde gezeigt und durch Deuterierung nach-gewiesen, daß Triphenylzinnhydroxid bei 896 cm^–1 eine für die Hydroxid-gruppe charakteristische Absorptionsbande hat, die von einer Bande bei 3606 cm^–1 begleitet wird. Die deuterierte Verbindung absorbiert ent-sprechend bei 662 und 2664 cm^–1. Eichkurven zur quantitativen Bestim-mung der Komponenten werden angegeben. Löst man die Komponenten oder ihre Mischungen z.B. in Schwefelkohlenstoff, so resultieren stets gleiche Spektren, die die Identität der Lösungen beweisen und zeigen, daß in Lösung nicht mehr das Hydroxid, sondern mit größter Wahrschein-lichkeit das Bis-triphenylzinn-oxid vorliegt. Das Verhalten bei der Mole-kulargewichtsbestimmung und bei der acidimetrischen Titration in nicht-wäßrigen Lösungsmitteln wird kurz beschrieben und diskutiert.Veröffentlicht anläßlich des 100 jährigen Jubiläums der Farbwerke HoechstWir danken Herrn Ing. Reineke (Werk Gendorf) für die Bereitstellung von Präparaten und Herrn Dr. Scherer (Chemische Verfahrenstechnik) für wertvolle Hinweise bei der Diskussion der Spektren.     

Fluorimetric microdeterminations in organic solvents by using mercurated fluorescein

Summary To identify and determine amounts above 10^–10 mole of such substances as thiols, dithiocarbamates and thioureas in organic solvents, the use of an alcoholic solution of tetramercurated fluorescein (TMF) with oxine or prominal has been suggested. The determination is based on the displacement of oxine or prominal from their complexes with TMF and recording the change in fluorescence. The fluorescence of TMF complexes relative to the prominal complex as reference has been established for aqueous and organic solvent media. Fluorimetric titration with TMF-oxine and TMF-prominal is illustrated by determination of butanethiol in chloroform and thiomalic acid in hexanol.

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Zusammenfassung Zum Nachweis und zur Bestimmung von Thiolen, Dithiocarbamaten, Thioharnstoffderivaten und ähnlichen Verbindungen in organischen Lösungsmitteln wird die Verwendung einer alkoholischen Lösung von tetramercuriertem Fluoreszein (TMF) mit Oxin bzw. mit Prominal vorgeschlagen. Die Bestimmung beruht auf der durch Dekomplexierung verursachten Fluoreszenzänderung. Die Fluoreszenz von TMF-Komplexen wurde mit der von Prominalkomplexen in Wasser und in organischen Lösungsmitteln verglichen. Als Beispiel für fluorimetrische Titrationen mit TMF—Oxin wurde die Bestimmung von Butanthiol in Chloroform, für die Titration mit TMF—Prominal die Bestimmung von Thioäpfelsäure in Hexanol beschrieben. Der Schnittpunkt zweier Geraden zeigt den Endpunkt an.

     

Negative ion field desorption mass spectrometry of anionic surfactants

Summary Negative ion field desorption mass spectrometry has been applied to detergents containing anionic surfactants. The mass spectra demonstrate a high selectivity for the detection of the sulphonates (concentration limit 10^–5 mol/l). The spectra do not contain fragment ions nor ionization products from non-ionic components of the mixture.

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Felddesorptions-Massenspektrometrie negativer Ionen zur Analyse von anionischen Tensiden

Zusammenfassung Die Felddesorptions-Massenspektrometrie negativer Ionen wurde zur direkten Mischungsanalyse von Detergentien, die anionaktive Tenside enthalten, angewendet. Die Massenspektren zeigen eine hohe Selektivität der Methode für den Nachweis der Sulfonate (Konzentrationsgrenze 10^–5 mol/l). Die Spektren enthalten weder Fragmentionen noch Ionisierungsprodukte nichtionischer Komponenten der Mischung.

     

Interlaboratory determinations of isotopically enriched metals by field desorption mass spectrometry

Summary The isotopic distribution of stable isotopes in six enriched metals (calcium, copper, barium, rubidium, strontium and thallium) has been determined by field desorption mass spectrometry. A first evaluation of the interlaboratory reproducibility of the application of this method for trace determination of metals was made using three different types of mass spectrometers in three different laboratories. The standard deviations for the most abundant isotopes of the metals investigated are between +-0.1 and +-0.5%. Within these standard deviations, the values obtained by the three mass spectrometry groups are the same. To support the accuracy of our quantification, thermal ionization mass spectrometry has been employed and confirms the results of the field desorption method.

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Ringversuche zur Bestimmung des Anreicherungsgrades von Stabilisotopen in Metallen mit Felddesorptions-Massenspektrometrie

Zusammenfassung Die Isotopenverteilung von stabilen Isotopen in sechs angereicherten Metallen (Calcium, Kupfer, Barium, Rubidium, Strontium und Thallium) wurde mit der Felddesorptions-Massenspektrometrie quantitativ bestimmt. Drei verschiedene Typen von Massenspektrometern in drei verschiedenen Laboratorien wurden für diese Untersuchungen benutzt und es ergab sich eine erste Wertung für die Reproduzierbarkeit dieses Verfahrens bei der Spurenbestimmung von Metallen. Die Standardabweichungen für das jeweils häufigste Isotop der untersuchten Metalle lag zwischen +-0.1 und +-0.5 %. Die quantitativen Resultate der drei massenspektrometrischen Arbeitsgruppen stimmten gut überein und lagen alle innerhalb dieses Bereichs der Standardabweichung. Um die Richtigkeit dieser Quantifizierung abzustützen, wurden die Proben der angereicherten Metalle ebenfalls mit der Thermionisations-Massenspektrometrie gemessen. Dieses zweite, unabhängige Verfahren bestätigt eindeutig die Ergebnisse der Felddesorptions-Massenspektrometrie.

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Quantitative Field Desorption Mass Spectrometry, Part XXVII; for part XXVI see ref. [20]     

Zur relativkonduktometrischen Bestimmung von Stickstoff in einigen siliciumnitridhaltigen Werkstoffen

Zusammenfassung Zur Bestimmung von Stickstoff in siliciumnitridhaltigen Werkstoffen wird eine rasche relativkonduktometrische Methode beschrieben, die durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:1. Der Aufschluß erfolgt bei 680 ° C im Inertgasstrom durch Schmelzen mit LiOH. 2. Ammoniakgas und Feuchtigkeit werden über eine geheizte Leitung rasch aus der heißen Zone entfernt. Die Feuchtigkeit wird durch KOH absorbiert. 3. Die Endbestimmung des Ammoniaks erfolgt nach Absorption in 0,05 N H₂SO₄ auf relativkonduktometrischem Wege.Die Methode wurde im Arbeitsbereich 0,3–3,6 mg N getestet, empfindlichere Bereiche sind durch Verwendung eines verdünnteren Absorptionsmittels einstellbar. Siliciumnitridhaltige Proben mit Stickstoffgehalten von 6,6–38,5% wurden mit guter Reproduzierbarkeit (relative Standardabweichung 0,9–2,8%) analysiert. DieRichtigkeit der Werte wurde durch Vergleich mit 2 unabhängigen anderen Methoden überprüft. Der Zeitbedarf einer Bestimmung liegt bei 8 min.Die Autoren danken Herrn Prof. Dr. Hanns Malissa und Herrn Prof. DDr. Richard Kieffer für die großzügige Unterstützung und Förderung dieser Zusammenarbeit. Herrn Prof. Dr. Peter Ettmayer und Herrn Dr. Georg Dufek danken wir für wertvolle Anregungen. Frl. Brigitte Wopenka danken wir für ihre Mithilfe bei der praktischen Arbeit.     

Über die Temperaturabhängigkeit des Quellungsgleichgewichts von Gelen aus vernetztem Polymethylmethacrylat und organischen Lösungsmitteln

Zusammenfassung Für die Steigung der Quellungskurve werden Ausdrücke in verschiedenen Konzentrationsmaßen angegeben. Aus den Beziehungen folgt, daß nur bei der Wahl eines temperaturunabhängigen Konzentrationsmaßes das Vorzeichen der Steigung der Quellungskurve durch das Vorzeichen der letzten Verdünnungswärme allein bestimmt wird.Nach zwei Methoden wurden Quellungsmessungen an mit Äthylenglykoldimethacrylat vernetzten Gelen aus Polymethylmethacrylat in verschiedenen Lösungsmitteln ausgeführt. Die Meßergebnisse in den untersuchten aromatischen Lösungsmitteln zeigen, daß die Steigung der Quellungskurven in dem untersuchten Temperaturbereich von 5–180°C das Vorzeichen ändert. Die Temperatur, bei der der Vorzeichenwechsel erfolgt, ist abhängig vom Lösungsmittel und nimmt zu mit abnehmendem Vernetzergehalt. Als Ursache für dieses Verhalten wird eine Umwandlung des Polymeren angenommen, die mit Anomalien in der Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls in Einklang steht. Die Analogie zur Stereokomplexbildung zwischen reinen syndiotaktischen und isotaktischen Polymethylmethacrylaten in aromatischen Lösungsmitteln wird aufgezeigt. Die Vernetzungsdichte wurde mit Hilfe von Spannungs-Verformungsmessungen bestimmt. Die Auswertung nach der statistischen Theorie vonFlory-Huggins ergab, daß der Wechselwirkungsparameter mit steigender Polymerkonzentration stark zunimmt.

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Summary For the slope of the swelling curve different expressions in different concentration units are given. From these relations follows, that only with temperature-independent concentration units the sign of the slope of the swelling curve is determined by the sign of the differential partial molar enthalpy of the solvent at the swelling maximum solely. With two methods swelling measurements were made on gels of polymethylmethacrylate, which was crosslinked with ethyleneglycoldimethacrylate and swollen in different solvents. With aromatic solvents the sign of the slope of the swelling curves changed in the investigated temperature range from 5–180°C. The temperature, at which this change occurs, depends on the solvent and increases with decreasing crosslink density. As the reason for this behaviour a transition of the polymer is assumed, which is in accordance with the temperature dependence ofYoungs modulus. The analogy to the stereocomplex formation between pure syndiotactic and isotactic polymethylmethacrylates in aromatic solvents is pointed out. The crosslink density was determined by means of stress-strain measurements. The evaluation according to the statistical theory ofFlory andHuggins showed, that the interaction parameter increases strongly with increasing polymer concentration.

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Mit 9 Abbildungen und 1 Tabelle     

Determination of trace amounts of hydrogen chloride and chloride by GC or AAS

Summary Two improved analytical methods for the determination of chloride (hydrogen chloride) in the ppb-range are presented. One method combines a derivatization of chloride with 7-oxabicyclo(4.1.0)heptane with gas-chromatographic separation and detection. The other one uses a derivatization with phenylmercury nitrate. Reagent and product are separated by extraction with trichloromethane or benzene and the product is determined by atomic absorption spectrometry. The detection limit for the gas-chromatographic method is 10 ng Cl^–/ml or 0.5 ng Cl^– per sample, for the atomic absorption spectrometric method 0.2 ng Cl^–/ml or 0.3 ng Cl^– per sample.

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Bestimmung von Spuren Chlorwasserstoff und Chlorid mit Hilfe der GC oder AAS

Zusammenfassung Es werden zwei hochempfindliche analytische Bestimmungsmethoden für Chlorid (Chlorwasserstoff) im ppb-Bereich vorgestellt. Bei der einen Methode wird eine Derivatisierung von HCl mit 7-Oxabicyclo(4.1.0)heptan durchgeführt und das Reaktionsprodukt gas-chromatographisch bestimmt. Die andere Methode verwendet eine Derivatisierung von HCl mit Phenylquecksilbernitrat. Das Reaktionsprodukt wird vom Reagens durch Extraktion mit Trichlormethan oder Benzol abgetrennt und anschließend atomabsorptionsspektralphotometrisch bestimmt. Die Nachweisgrenze für das gas-chromatographische Verfahren liegt bei 10 ng Cl^–/ml bzw. 0,5 ng Cl^– pro Probe, für die atomabsorptionsspektralphotometrische Methode bei 0,2 ng Cl^–/ml oder 0,3 ng Cl^– pro Probe.

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Prof. Dr. W. Fresenius zum 70. Geburtstag gewidmet     

Methoden der Spurenanalyse und ihre Anwendungsgrenzen

Zusammenfassung Die notwendigen Begriffe für die Spurenanalyse, Empfindlichkeit, Nachweisgrenze und Garantiegrenze für Reinheit werden definiert und an praktischen Beispielen erläutert. Bei den elektrochemischen Verfahren können 10^–9 bis 10^–10 m Lösungen noch bestimmt werden; in der Photometrie liegt die Nachweisgrenze einiger Verfahren bei 10^–7 m Lösungen. In der spektrochemischen Analyse sind nach der Theorie absolute Mengen bis 10^–13 g zu erfassen; die Atomabsorptionsspektroskopie erreicht dieselbe Größenordnung. In der Massenspektroskopie sind bei Ausschaltung des Untergrundes auf der Platte 10^–16 g, das sind ungefähr 100000 Ionen, noch erkennbar. Die Aktivierungsanalyse ermöglicht in Sonderfällen den Nachweis von 10^–14 g. Die katalytischen Nachweisreaktionen gestatten zwar den Nachweis sehr kleiner Mengen; zur Zeit sind aber nur sehr wenige spezifische Reaktionen zur Anwendung in der Spurenanalyse bekannt.

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Summary The necessary terms for trace analysis, sensitivity, limit of detection and guarantee-limit are defined and illustrated by some practical examples. With electrochemical methods it is possible to determine 10^–9 to 10^–10 m solutions whereas the detection limit with photometrical methods is 10^–7 m solution. In spectrochemical analysis, theoretically, it is possible to detect up to 10^–13 g absolute amounts of substances. The atomic-absorption spectrochemical method approaches the same limit. In mass spectroscopy, after eliminating the background of the photographic plate, 10^–16 g, that means about 100,000 ions, can be detected. In activation analysis the detection limit is 10^–14 g (in special cases). Catalytic reactions permit the determination of very small amounts of substances, however, at present very few selective reactions are known for the application in trace analysis.

     

Analysis of mo and its high-purity compounds,with preconcentration of impurities

Summary A procedure for concentrating microimpurities (especially W) in high-purity Mo by extraction chromatography (stationary phase trioctylammonium hydrochloride) has been developed. Extraction with 1-phenyl-3-methyl-4-benzoylpyrazol-5-one in molten naphthalenediphenyl mixture was also examined, but proved less useful. The extraction of W in the presence of macroamounts of Mo is suppressed in the extraction chromatography, allowing quantitative separation of these two elements. The electrochemical behaviour of Mo and W in each other's presence has been studied and a polarographic technique for determination of 10^–6 M developed. The polarographic results for W are not affected by the presence of a 100-fold ratio of Mo. If the extraction chromatography and polarographic analysis are combined, the detection limit for W in Mo appears to be 10^–5%.

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Die Analyse des Molybdäns und seiner hochreinen Verbindungen. Anreicherung der Verunreinigungen

Zusammenfassung Anreicherungsverfahren für Mikrobeimengungen (in erster Linie von Wolfram) in hochreinem Molybdän mit Hilfe der Extraktions-Chromatographie (unbewegliche Phase Trioktylammoniumchlorid) und der Extraktion mit leicht schmelzenden Extraktionsmitteln (PMBP-Naphthalin-Diphenyl) wurden untersucht. Die Unterdrückung der Wolfram-Extraktion durch Makromengen Molybdän wurde bei der Trennung ausgenützt. Das elektrochemische Verhalten von Mo und W bei gemeinsamer Anwesenheit wurde untersucht und die Methodik der polarographischen Bestimmung von 10^–6 M Wolfram ausgearbeitet. Die Anwesenheit eines 100fachen Überschusses an Molybdän beeinflußt die Ergebnisse für Wolfram nicht. Bei Kombination des extraktions-chromatographischen Verfahrens mit der Polarographie beträgt die Bestimmungsgrenze für Wolfram in Molybdän 10^–5%.

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Presented at the 8th International Microchemical Symposium, Graz, August 25–30, 1980.     

A complex of spectrochemical,mass-spectrometric and atomic-absorption methods for the analysis of thin layers of gallium arsenide and silicon semiconductors

Summary A combination of methods is proposed for analysis of the distribution patterns of dopants, adventitious impurities and major components in semiconductors; it is based on (a) controlled chemical etching of semiconductor layers and spectral, atomic-absorption (AAS) and mass-spectrometry (MS) analysis of the etching solutions, and (b) removal of layers by vacuum spark and simultaneous analysis by mass-spectrometry. Application of these methods in studies of Si and GaAs has shown the following. 1. Chemical etching with specially selected solutions provides good resolution across sample layers and sufficient accuracy of removal of layers, but is not recommended for studies of contaminants. 2. Emission spectral analysis of etching solutions provides sufficient sensitivity (detection limit 10¹⁶–10¹⁷ atoms/cm³) for studies of the distribution of B, As and Sb in Si, and of Cu, Zn and Fe in GaAs, but the accuracy is not good enough for determination of the ratio of the major components of composite semiconductors. 3. The most efficient method for studying the distribution of impurities across crystals and films is mass spectrometry. This method makes it possible to determine simultaneously a large number of trace contaminants at a sensitivity of 10¹⁵–10¹⁶ atoms/cm³. The rather low accuracy of the spark-source mass spectrometry method is not a serious disadvantage when impurity profiles are being studied. 4. A great advantage of mass spectrometry is the possibility of determining gaseous impurities (N₂, O₂) and C, Si and S. 5. Determination of the distribution pattern of major components of multicomponent semiconductors requires high accuracy, which is most easily achieved by AAS.

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Zusammenfassung Eine Kombination von Methoden zur Analyse der Verteilungsmuster der Dotierungsstoffe, der Fremdstoffe und der Hauptbestandteile von Halbleitern wurde vorgeschlagen; sie beruht a) auf der kontrollierten chemischen Anätzung der Halbleiterschichten und der Untersuchung der Ätzlösungen durch Spektralanalyse, Atomarabsorption und Massenspektrometrie; b) auf der Funkenabtragung der Schichten im Vakuum und der gleichzeitigen Analyse durch Massenspektrometrie. Die Anwendung dieser Methoden auf die Untersuchung von Si und GaAs ergab folgendens: 1. Die chemische Anätzung mit speziell ausgewählten Lösungen brachte gute Ergebnisse quer durch die Probenschichten und hinreichende Genauigkeit bei der Abtragung der Schichten, empfiehlt sich aber nicht für die Untersuchung der Verunreinigungen. 2. Die Emissionsspektralanalyse der Ätzlösungen ist hinreichend empfindlich (Nachweisgrenze 10¹⁶ bis 10¹⁷ Atome/cm³) für das Studium der Verteilung von B, As und Sb in Si sowie von Cu, Zn und Fe in GaAs, aber die Genauigkeit ist nicht hinreichend für die Bestimmung der Verteilung der Hauptbestandteile zusammengesetzter Halbleiter. 3. Die bestgeeignete Methode zur Untersuchung der Verteilung von Verunreinigungen in Kristallen und Filmen ist die Massenspektrometrie. Damit lassen sich gleichzeitig Verunreinigungsspuren mit einer Empfindlichkeit von 10¹⁵ bis 10¹⁶ Atomen/cm³ bestimmen. Die eher geringe Genauigkeit der funkengesteuerten Massenspektrometrie ist kein ernster Nachteil bei der Untersuchung von Verunreinigungsprofilen. 4. Ein großer Vorteil der Massenspektrometrie ist die Möglichkeit der Bestimmung gasförmiger Verunreinigungen (N₂, O₂) sowie von C, Si und S. 5. Die Bestimmung der Verteilungsmuster der Hauptbestandteile erfordert hohe Genauigkeit, die am besten durch Atomarabsorptionsspektrometrie gewährleistet ist.