Some developments in reaction and solution microcalorimetry,with particular reference to its use in biochemistry and cellular biology

The field of isothermal microcalorimetry as applied to systems of interest for aqueous solution chemistry, biochemistry and in cellular biology is briefly reviewed. Some techniques recently developed in the author's laboratory are described.     

Zur Ermittlung und rechnerischen Überprüfung thermodynamischer Daten aus experimentell gefundenen Werten, 7. Mitt.: Dampfdruckmessungen an binären,azeotropen Systemen und ihre Auswertung mit Hilfe des Matrizenkalküls

Zusammenfassung An Hand zweier binärer Systeme (Äthylamin/n-Butan und Benzol/Äthanol) wird die Anwendbarkeit verschiedener Ansätze zur Berechnung der Aktivitätskoeffizienten und zur Zerlegung der Totaldrucke in die Partialdrucke diskutiert. Die Koeffizienten desMargules-Ansatzes werden mit Hilfe des Matrizenkalküls hergeleitet. Für stark assoziierende Systeme wird die parktische Anwendbarkeit von Ansätzen mit logarithmischen Zusatzgliedern und ihre Auswertbarkeit nach der Methode der kleinsten Quadrate besprochen. DerMargules-Ansatz mit wenigstens vier Parametern vermag die Verhältnisse im stark verdünnten Bereich richtig wiederzugeben und ist zufolge seiner thermodynamischen Konsistenz jedem Ansatz mit logarithmischen Gliedern vorzuziehen. Voraussetzung für seine uneingeschränkte Anwendbarkeit ist allerdings die Benützung einer modernen elektronischen Rechenanlage.

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Various statements for the calculation of activity coefficients are discussed for the two binary systems ethylamin/n-butane and benzene/ethanol. The statement ofMargules is deduced under application of the matrix calculation. Statements with logarithmic terms are used for systems with considerable association. The methode ofGauss of the smallest squares is shown to be applied in first and second approximation. The statement ofMargules with at least four parameters is able to describe correctly the thermodynamic conditions in very diluted concentrations. This statement must therefore be preferred to all these ones with logarithmic terms. In making use of the statement ofMargules a modern electronic computer has to be employed, if the number of the parameters increases.

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Mit 4 Abbildungen     

Optimization of a wet chemical continuous flow analysis method exemplified by the determinations of kjeldahl nitrogen and total phosphorus

The optimization of a rather complex wet chemical analysis method, such as the measurement of Kjeldahl nitrogen or total phosphorus with the Technicon AutoAnalyzer, is extremely tedious when purely empirical approaches are used. A mathematical model of the different stages of the measuring method (digestion, neutralization and color reaction) is described. The system can then be optimized for maximum measuring sensitivity. Optimization is done by solving numerically the non-linear optimization problem with constraints. The starting values for the optimization algorithm were found by varying these values systematically within the tolerated range, with checks that none of the constraints were violated. The theoretical results predict an increase in sensitivity by a factor of 15 compared to the method used previously. In practice, the sensitivity was increased by a factor of 10 for the total phosphorus method. For the simultaneous low-level determinations of Kjeldahl nitrogen and total phosphorus some problems of stability remain.     

Ein Dreikomponenten-Zweiphasensystem für die schnelle Flüssigkeits-Chromatographie

Zusammenfassung Für die Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie wird ein Dreikomponenten-Zweiphasensystem beschrieben. Die Mischungslücke besteht zwischen dem wenig polaren Methylenchlorid und dem stark polaren Wasser und kann durch Zugabe von Äthanol als Lösungsvermittler geschlossen werden. Durch den Anteil der stark polaren Komponente in den jeweils koexistenten Phasen ist die Polarität von stationärer und mobiler Phase als stationäre gebunden und aus der mobilen immer wieder regeneriert. Durch Verteilungs-Chromatographie in der Mischungslücke ist eine Vielzahl von Stoffklassen der Trennung zugänglich, so z.B. Corticosteroide, Östrogene, Phenole, Phenolcarbonsäuren usw.

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A three-component two-phase system for high speed liquid chromatography

Summary High pressure liquid chromatography with a three-component two-phase system is described. For the less polar methylenechloride and the highly polar water a wide range of incomplete miscibility exists which can be decreased with ethanol. The water content of the coexistent phases determines the polarity of the stationary and the mobile phases. The more polar phase is adsorbed on silicagel as the column support material and serves as the stationary phase. Numerous compounds can be separated by partition chromatography between the coexistent phases, for instance; corticosteroids, estrogens, phenols, phenol-carboxylic acids and so on

     

Analytical quality control by solid sampling GFAAS in the production of animal tissue reference materials: lead and cadmium in bovine liver reference materials

Summary The function of solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry (SS-GFAAS) in the laboratory-internal preparation, production and standardization of bovine liver reference material is described. Analytical quality assurance was achieved by using a wet digestion decomposition procedure and GFAAS (WD-GFAAS) as well as three different methods of SS-GFAAS. It will be shown, that SS-GFAAS is an adequate and efficacious method of analytical quality control in the production of reference materials. Details are given about the preliminary steps of sample selection and preparation, applying SS-GFAAS both as a screening method and for the detection of contamination during the production of the reference materials. The element contents of the four bovine liver materials measured after decomposition with nitric acid in the open system by GFAAS and also by Flame-AAS, using the slotted tube atom trap, are compared statistically with the results obtained by SS-GFAAS. In solid sampling analyses three different systems were applied: a solid sampling ZAA-spectrometer with platform-boat, a D₂AA-spectrometer with solid sampling graphite tube and platform-drawer and an autoprobe-D₂AA-spectrometer with solid sampling autoprobe and graphite tube.     

Ueber die Titration der Schwefels?ure mit Benzidinchlorhydrat

Zusammenfassung In Vorstehendem wurde zunächst die Ausführung der von einem von uns ausgearbeiteten Schwefelsäuretitration mittelst Benzidinchlorhydrats nochmals genau beschrieben, sodann wurden die Bedingungen festgestellt, unter denen verschiedene Schwefelsäuremengen am genauesten zu bestimmen waren. Es hat sich dabei herausgestellt, dass die Schwefelsäure bis zu 0,01g H₂SO₄ herunter nach der beshriebenen Methode auf 1–2 genau bestimmt werden kann. Die Anwendung der Methode auf verschiedene Fälle (Ammoniumsulfat, Alaun, Zinksulfat-heptahydrat, Mohr'sches Salz, Mangansulfat-tetrahydrat), wobei die Metalle in einigen Fällen vorher ausgefällt wurden, bestätigten die zuvor festgestellten Regeln; ausserdem wurde gezeigt, dass beim Ausfällen von Zink, Eisen und Mangan nach dem angegebenen Verfahren Schwefelsäure nicht mitgerissen wird. Die Zeit, welche eine derartige Bestimmung, auch wenn die beschriebenen Ausfällungen vorgenommen werden müssen, bei einiger Uebung erfordert, ist sehr kurz, weil alles Auswaschen und so weiter in Fortfall kommt, so dass auch hier ein Vortheil gegenüber dem gewichtsanalytischen Verfahren vorhanden ist.     

Strukturaufklärung gemischter Komplexe von Eisen(II), Kobalt(II) und Nickel

Iron(II), cobalt(II) and nickel form complexes of the formula [Me(TTA)₂B¹] with 1-(2′-thenoyl)-3,3,3-trifluoroacetone (HTTA) and 2-pyridinalphenylimines (B¹) or bis-(2-pyridinal-R-diimines) (B²) and — in dependence of the -R group in the B² compounds — complexes of the formula [Me₂(TTA)₄B₂] and [Me₂(TTA)₂B²]. The octahedral geometry of the complexes can be unequivocally proven by means of electron spectra, IR spectra and from magnetic measurements. The labelling of solid [Ni(TTA)₂B¹] complexes with the nickel isotopes⁵⁸Ni or⁶²Ni permits an allocation of the Me-O- and Me-N-valency oscillations in the FIR.     

Theory of chirality functions,generalized for molecules with chiral ligands

The theory of chirality functions described in a previous publication is generalized to allow for chiral ligands. In the earlier theory, all symmetry operations of the molecular frame could be thought of as permutations of the ligands among the sites; in the present work, improper rotations not only permute the ligands, but convert them into mirror images. The group that generates all isomers from a given ordered molecule belonging to a frame with n sites is now the hyperoctahedral group of order 2ⁿ n! consisting of all possible combinations of permutations and site reflections. The representation theory of these groups is described, and applied to the problem of constructing qualitatively complete chirality functions, and of deciding which ligand partitions, and which isomer mixtures, are chiral. It is found useful to classify chiral representations of the covering group as ligand specific and class specific. The ligand specific representations describe chiral properties which are common to all frames and arise purely from the chirality of the ligands, while the class specific representations describe the chiral properties of the frame. A number of examples are explicitly worked out.     

Über die Cyclisierung von Histidinderivaten

Cyclisierung vonl-Histidin-methylester und Histamin über die (nicht isolierten) N-Phenylthiocarbonyl-derivate (Ia) führt durch intramolekulare Harnstoffbildung zu Derivaten des neuartigen bicyclischen Ringsystems Imidazo(1,5-c)tetrahydrooxopyrimidin (II, III).Dieses ist relativ beständig gegen saure Hydrolyse; Einwirkung von basischen Reagenzien (Alkali und Amine) und von Lithiumaluminiumhydrid führt unter Öffnung des Pyrimidinringes (zwischen 4 und 5) zur Bildung von 4(5)-substituierten Imidazolderivaten, wobei mit Aminen N-Carbonsäure-amide (V bis IX) und mit LAH in der Seitenkette N-methylierte Produkte (X, XI) entstehen.Untersuchungen an offenkettigen Modellsubstanzen mit ähnlicher Struktur (XVI, XVII) führten zu ähnlichen Ergebnissen — Abspaltung von Imidazol und entsprechender Substitution der zweiten Komponente, die in manchen Fällen primär als Isocyanat abgespalten wird. Für diese Reaktionen wird ein möglicher Mechanismus diskutiert.DieR _F-Werte einiger Imidazolderivate wurden bestimmt.     

Determination of isotopic composition of lithium by neutron activation analysis; comparison with mass spectrometry

An activation analysis method is described for routine determination of⁶Li-abundances in various lithium compounds on the basis of the reaction sequence⁶Li(n,α)T and¹⁶O(t, n)¹⁸F and the measurement of¹⁸F. Irradiations of diluted equeous solutions of samples containing CrO₃ as internal flux monitor were carried out at a thermal neutron flux density of ϕ≤10¹¹ n·cm⁻²·sec⁻¹. Interferences from variations in neutron self-shielding oxygen concentration and triton range do not exceed 0.5% when using the dilution technique. The results for⁶Li abundances from 3.52 to 7.60% with standard deviations of 1 to 2.5% were confirmed by mass spectrometric measurements.