540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
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Untersuchungen zur Hydrophobierung von Miscanthus X giganteus für den Einsatz in Dämmstoffsystemen
(2018)
Chemie ist viel einfacher, als es häufig heißt. Dieses Buch soll dazu beitragen, ihr Interesse an diesem Fach zu wecken oder zu vertiefen. Alle grundlegenden Prinzipien der Chemie werden nachvollziehbar dargestellt. Querbezüge und Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Fachgebieten werden gezeigt. Sie werden keine Formel finden, deren Herleitung Sie nicht nachvollziehen können. Am Ende fast jeden Kapitels gibt es Übungsaufgaben. Ausführliche Lösungen gibt es natürlich auch. Das sollte nicht nur für die Prüfungen der ersten Semester reichen, sondern Ihnen auch ein sicheres Fundament für Ihr weiteres Studium bieten.
The application of Raman and infrared (IR) microspectroscopy is leading to hyperspectral data containing complementary information concerning the molecular composition of a sample. The classification of hyperspectral data from the individual spectroscopic approaches is already state-of-the-art in several fields of research. However, more complex structured samples and difficult measuring conditions might affect the accuracy of classification results negatively and could make a successful classification of the sample components challenging. This contribution presents a comprehensive comparison in supervised pixel classification of hyperspectral microscopic images, proving that a combined approach of Raman and IR microspectroscopy has a high potential to improve classification rates by a meaningful extension of the feature space. It shows that the complementary information in spatially co-registered hyperspectral images of polymer samples can be accessed using different feature extraction methods and, once fused on the feature-level, is in general more accurately classifiable in a pattern recognition task than the corresponding classification results for data derived from the individual spectroscopic approaches.
Polyurethane (PU) coatings were successfully produced using unmodified kraft lignin (KL) as an environmentally benign component in contents of up to 80 wt%. Lignin samples were precipitated from industrial black liquor in aqueous solution working at room temperature and different pH levels (pH 2 to pH 5). Lignins were characterized by UV-Vis, FTIR, pyrolysis-GC/MS, SEC and 31P-NMR. Results show a correlation between pH level, OH number and molecular weight Mw of isolated lignins. Lignin-based polyurethane coatings were prepared in an efficient one step synthesis dissolving lignin in THF and PEG425 in an ultrasonic bath followed by addition of 4,4-diphenylmethanediisocyanate (MDI) and triethylamine (TEA). Crosslinking was achieved under very mild conditions (1 hour at room temperature followed by 3 hours at 35 °C). The resulting coatings were characterized regarding their physical properties including ATR-IR, TGA, optical contact angle, light microscopy, REM-EDX and AFM data. Transparent homogeneous films of high flexibility resulted from lignins isolated at pH 4, possessing a temperature resistance up to 160 °C. Swelling tests revealed a resistance against water. Swelling in DMSO depends on index, pH of precipitation and catalyst utilization for PU preparation. According to AFM studies, surface roughness is between 10 and 28 nm.
According to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommendation, analytical pyrolysis (Py) is defined as the characterization in an inert atmosphere of a material or a chemical process by a chemical degradation reaction(s) induced by thermal energy [1]. Thermal degradation under controlled conditions is often used as a part of an analytical procedure, either to render a sample into a suitable form for subsequent analysis by gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), gas chromatography coupled with the mass spectrometry (GC/MS), with the Fourier-transform infrared spectroscopy (GC/FTIR), or by direct monitoring as an analytical technique in its own right [2].
Gas chromatography (GC) is a type of chromatography. According to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommendation, gas chromatography is defined as a separation technique in which the mobile phase is a gas. Gas chromatography is always carried out in a column [1]. GC is a separation and detection method for sample mixtures, whose components can be volatilized without thermal decomposition.
Die Freiheit in Forschung und Lehre ist zusammen mit der Wissenschaftsfreiheit eines der bürgerlichen Grundrechte in Deutschland. Aber die Forschungsfreiheit kann nicht grenzenlos sein. Industrie wie akademische Institute müssen ihre Entwicklungen dokumentieren. Nur so ist ein Stoff später für die Vermarktung zulassungsfähig und nur so lässt sich belegen, wer die Urheberrechte daran hat.
Pyrolysis–Gas Chromatography
(2018)
The methodology of analytical pyrolysis-GC/MS has been known for several years, but is seldom used in research laboratories and process control in the chemical industry. This is due to the relative difficulty of interpreting the identified pyrolysis products as well as the variety of them. This book contains full identification of several classes of polymers/copolymers and biopolymers that can be very helpful to the user. In addition, the practical applications can encourage analytical chemists and engineers to use the techniques explored in this volume.
The structure and the functions of various types of pyrolyzers and the results of the pyrolysis–gas chromatographic–mass spectrometric identification of synthetic polymers/copolymers and biopolymers at 700°C are described. Practical applications of these techniques are also included, detailing the analysis of microplastics, failure analysis in the automotive industry and solutions for technological problems.
Im Rahmen der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit wurde das Potenzial der einfachen Halbleitergassensoren zum Einsatz in komplexen Fragestellungen erforscht. Ein im wahrsten Sinne des Wortes brandaktuelles Thema, das hier in den Fokus geraten ist, ist die Detektion explosionsfähiger Substanzen. 42547 – so hoch war die Anzahl der Terroranschläge im Zeitraum 2000 bis 2016, die unter Einsatz von energetischen Materialien begangen wurden. Bei mehr als der Hälfte waren Menschenopfer zu beklagen. Terrorismus ist eine Gefahr und neue explosionsfähige Stoffmischungen, deren Analysedaten in keiner Datenbank eines Detektors enthalten sind, bilden zurzeit ein enormes Bedrohungspotential - solche Gefahrstoffe sind mit etablierten bibliothekgestützten Verfahren schwer nachweisbar. In dieser Arbeit wurde ein bibliothekfrei arbeitender Detektor entwickelt, der schnell und verlässlich die Explosionsfähigkeit unbekannter Substanzen anhand der Auswertung ihrer Reaktionsverläufe bewerten konnte. Es wurde gezeigt, dass der Einsatz von Halbleitergassensoren in Kombination mit Photodioden und einem Drucksensor unter Voraussetzung der durchdachten Reaktionsführung und Anwendung von auf die Aufgabenstellung zugeschnittenen Auswertealgorithmen zielführend ist und eine extrem hohe Detektionsrate von 99,8% ermöglicht. Des Weiteren wurde ein einfacher Herstellungsweg für Halbleitergassensoren ausgehend von der vorhandenen Precursorbibliothek gefunden, der in Zukunft gezielte Manipulation der sensorischen Eigenschaften der Halbleitergassensoren durch Variieren des eingesetzten Precursors sowie der Sensorherstellungsparameter erlaubt. Die auf diesem Weg gefertigten Sensoren wurden in den entwickelten Detektor integriert und zeigten großes Potential neben bibliothekfreier Einschätzung der Explosionsfähigkeit einer unbekannten Substanz auch Aussagen über deren Identität treffen zu können.
For the last 20 years, solid-phase microextraction (SPME) in headspace (HS) mode has been used as a valuable sample preparation technique for identifying degradation products in polymers and the determination of residual monomers and other light-boiling substances in polymeric materials. For more than 10 years, our laboratory has been involved in projects focused on the application of HS-SPME-gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) for the characterization of polymeric materials from many branches of manufacturing and building industries. This article describes the application of this technique for identifying volatile organic compounds (VOCs), additives, and degradation products in industrial rubber, car labeling reflection foil, and bone cement materials. The obtained analytical results were then used for troubleshooting and remedial action of the technological processes as well as for the health protection of producers and users.
The elucidation of conformations and relative potential energies (rPEs) of small molecules has a long history across a diverse range of fields. Periodically, it is helpful to revisit what conformations have been investigated and to provide a consistent theoretical framework for which clear comparisons can be made. In this paper, we compute the minima, first- and second-order saddle points, and torsion-coupled surfaces for methanol, ethanol, propan-2-ol, and propanol using consistent high-level MP2 and CCSD(T) methods. While for certain molecules more rigorous methods were employed, the CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//MP2/aug-cc-pV5Z theory level was used throughout to provide relative energies of all minima and first-order saddle points. The rPE surfaces were uniformly computed at the CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//MP2/aug-cc-pVTZ level. To the best of our knowledge, this represents the most extensive study for alcohols of this kind, revealing some new aspects. Especially for propanol, we report several new conformations that were previously not investigated. Moreover, two metrics are included in our analysis that quantify how the selected surfaces are similar to one another and hence improve our understanding of the relationship between these alcohols.
Ob im Studium oder in der Praxis - bei der technischen Chemie kommt man schnell an seine Grenzen. Aber keine Sorge, "Technische Chemie für Dummies" hilft Ihnen, bei diesem komplexen Thema den Durchblick zu behalten. Nach einem allgemeinen Überblick über die Entwicklungen, Herausforderungen und Konzepte der technischen Chemie und einer verständlichen Übersicht über die nötige Mathematik lernen Sie, was man bei der praktischen und theoretischen Vorarbeit beachten muss, um die chemische Reaktion später in einem größeren Maßstab durchführen zu können. Anschließend erfahren Sie alles über Reaktionsmodellierung, Katalysatoren und chemische Reaktoren. Idealisierte Modelle helfen Ihnen dabei, aber auch die Umsetzung unter realen Bedingungen kommt nicht zu kurz. Der Verfahrenstechnik ist ein eigener Teil gewidmet, damit auch Trenntechnik, Strömungsmechanik, Fluidströmungen, Dimensionierung und Co. bald kein Problem mehr für Sie sind.