Wikipedia - Benutzerbeiträge [de]

MTT-Test

2013-03-09T14:22:58Z

Shakiestone:

[[Datei:MTT Plate.jpg|miniatur|[[Mikrotiterplatte]] eines MTT-Assays]]
Der '''MTT-Test''' ist ein Test zur Bestimmung der [[Zellviabilität]].

== Prinzip ==
[[Zelle (Biologie)|Zellen]] werden [[in vitro]] mit dem namensgebenden [[Farbstoff]], einem gelben [[Tetrazoliumsalz]], behandelt, um ihre Lebensfähigkeit beziehungsweise den Anteil lebender Zellen im Vergleich zu einer Kontrollprobe von Zellen zu messen. Dies ist beispielsweise nach Testung einer giftigen Substanz notwendig.

Der Nachweis der Zellvitalität mittels MTT-Test beruht auf der [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] des gelben, wasserlöslichen Farbstoffs 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT) in ein blau-violettes, wasserunlösliches [[Formazan]]. Früher wurde angenommen, dass MTT durch mitochondriale [[Succinat]]-Dehydrogenasen reduziert wird, Untersuchungen in den letzten Jahren legen jedoch nahe, dass die Reduktion hauptsächlich von den pyridinhaltigen Reduktionsäquvivalenten [[NADH]] und [[NADPH]] und nur teilweise von Succinat abhängig ist. Die Menge des umgesetzten und letztendlich gemessenen Farbstoffs entspricht damit der [[Glykolyse]]rate der Zellen per se und ist somit weniger ein Maß für die [[Zellatmung]] (wie früher angenommen). Die Reduktion von MTT durch NADH und NADPH ist abhängig von [[Enzym]]en des [[Endoplasmatisches Retikulum|Endoplasmatischen Retikulums]]. Die partielle Reduktion von MTT durch Succinat in den [[Mitochondrium|Mitochondrien]] dagegen ist abhängig von dem Enzym [[Succinat-Dehydrogenase]] (mitochondrialer Komplex II).

== Literatur ==
* Mosmann, T.: Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to proliferation and cytotoxicity assays. In: ''Journal of Immunological Methods'' Bd. 65, S. 55-63 (1983). PMID 6606682.
* Berridge, M. V., Tan, A. S., McCoy, K. D. & Wang, R.: The Biochemical and Cellular Basis of Cell Proliferation Assays That Use Tetrazolium Salts. In: ''Biochemica'' (1996). [http://www.roche-applied-science.com/PROD_INF/BIOCHEMI/No.4_96/p14-19.pdf PDF]
* Berridge, M., V & Tan, A. S.: Characterization of the Cellular Reduction of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT): Subcellular Localization, Substrate Dependence, and Involvement of Mitochondrial Electron Transport in MTT Reduction. In: ''[[Archives of Biochemistry and Biophysics]]'' Bd. 303, S. 474-482 (1993).

{{DEFAULTSORT:Mtt-Test}}

[[Kategorie:Biochemische Nachweisreaktion]]

Polylinker

2013-03-09T14:19:29Z

Shakiestone:

Ein '''Polylinker''' oder auch '''Multiple Cloning Site''' ('''MCS''') ist ein künstlich geschaffenes DNA-[[Oligonukleotid]] aus rund 50[[Basenpaar|bp]], welches in ein [[Plasmid]] eingesetzt wird und dessen [[DNA-Sequenz|Sequenz]] direkt hintereinander verschiedene [[Restriktionsschnittstellen]] für [[Restriktionsendonuklease]]n enthält.

Es bietet die Möglichkeit mit Hilfe von [[Restriktionsenzym]]en Fremd-DNA in das Plasmid einzubauen. Durch die Nutzung des Polylinkers kann sichergestellt werden, dass das Plasmid nicht durch Restriktionsenzyme geschnitten und dadurch geschädigt wird.
Außerdem ist der wiederholte Einbau der Fremd-DNA an derselben oder nahezu selben Stelle möglich.

Damit die Fremd-DNA nur innerhalb der MCS eingebaut wird, ist es notwendig, dass die in Frage kommenden Restriktionsschnittstellen sich nur innerhalb der MCS befinden und nicht im Rest des Plasmids.
Dies kann durch die Nutzung von Restriktionsenzymen, die keine Restriktionsschnittstellen im Originalplasmid haben, bewerkstelligt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Restriktionsschnittstellen durch Mutation des Plasmids zu entfernen.

Polylinker ermöglichen ein flexibles [[Klonierung|Klonieren]], da aus den verschiedenen Restriktionsschnittstellen die jeweils am besten passende ausgewählt und verwendet werden kann. Die Schnittstellen sind dabei einzigartig (''unique'') auf dem Vektor und sollten auch innerhalb des einzuklonierenden Stückes DNA nicht vorkommen.

Die MCS gehört zur Standardausstattung eines künstlich hergestellten Plasmids und enthält in der Regel 20 oder mehr verschiedene Schnittstellen.

== Literatur ==

* David P. Clark: ''Molecular Biology-Understanding the Genetic Revolution, Das Original mit Übersetzungshilfen.'' 1.Auflage, Elsevier, München 2006, ISBN 3-8274-1696-5.

[[Kategorie:Genetik]]
[[Kategorie:Molekularbiologie]]

Shikimisäureweg

2013-02-18T20:06:00Z

Shakiestone:

{{Infobox GO-Terminus
| Typ = P
| GO = 0033587
| Eltern = Metabolismus der [[Carbonsäuren]]
}}Der '''Shikimisäureweg''' oder '''Shikimatweg''' ist die Bezeichnung für einen biochemischen [[Stoffwechselweg]], der in [[Pflanzen]] und den meisten [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] vorkommt. Er hat grundlegende Bedeutung durch die Biosynthese der proteinogenen [[Aromaten|aromatischen]] [[Aminosäuren]] [[Phenylalanin]], [[Tyrosin]] und [[Tryptophan]]. Darüber hinaus liefert er wichtige Ausgangsstoffe für den [[Sekundäre Pflanzenstoffe|pflanzlichen Sekundärstoffwechsel]].

== Reaktionsfolge ==
=== Hauptpfad ===
Im Großen und Ganzen läuft der Shikimisäureweg in den verschiedenen dazu befähigten Organismen ähnlich ab, im Detail existieren jedoch Unterschiede. Deshalb sei darauf hingewiesen, dass sich das folgende Reaktionsschema auf den relativ gut erforschten Shikimisäureweg des Bakteriums ''[[Escherichia coli]]'' bezieht.<ref name=Metzler>D. E. Metzler: ''Biochemistry. The Chemical Reactions of Living Cells. Volume 2.'' Elsevier Science, 2003; S. 1420–1471 ; ISBN 0-12-492541-3. </ref>

[[Datei:Shikimate pathway 1.png|zentriert|500px|Schritt 1 und 2: Von Phosphoenolpyruvat und Erythrose-4-phosphat über 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat zu 3-Dehydrochinat.]]

Als Startpunkt des Shikimisäureweges wird die vom [[Enzym]] [[3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat-Synthase]]<ref>{{EC|2.5.1.54}}</ref> katalysierte Reaktion von [[Phosphoenolbrenztraubensäure|Phosphoenolpyruvat]] und [[Erythrose-4-phosphat]] festgelegt. Dabei entsteht 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat, welches im nächsten Schritt von der [[3-Dehydrochinat-Synthase]]<ref>{{EC|4.2.3.4}}</ref> zu 3-Dehydrochinat zyklisiert wird.<ref name=Stryer>J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer: ''Biochemie.'' 6. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Elsevier GmbH, München 2007; S. 773–775; ISBN 978-3-8274-1800-5.</ref>

[[Datei:Shikimate pathway 2.png|zentriert|500px|Schritt 3 und 4: Von 3-Dehydrochinat über 3-Dehydroshikimat zu Shikimat.]]

Aus 3-Dehydrochinat entsteht durch eine vom Enzym [[3-Dehydrochinat-Dehydratase]]<ref>{{EC|4.2.1.10}}</ref> vermittelte Wasserabspaltung 3-Dehydroshikimat, das danach von der [[Shikimatdehydrogenase]]<ref>{{EC|1.1.1.25}}</ref> zu [[Shikimisäure|Shikimat]] reduziert wird.<ref name=Stryer />

[[Datei:Chorismate pathway 1.png|zentriert|450px|Schritt 5 und 6: Vom Shikimat über Shikimat-3-phosphat zu 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat.]]

Darauf folgt die [[Adenosintriphosphat|ATP]]-abhängige [[Phosphorylierung]] des Shikimats durch die [[Shikimatkinase]]<ref>{{EC|2.7.1.71}}</ref> zu Shikimat-3-phosphat. Die von der [[5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase]]<ref>{{EC|2.5.1.19}}</ref> katalysierte Reaktion mit einem weiteren Molekül Phosphoenolpyruvat ergibt dann 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat.<ref name=Stryer />

[[Datei:Chorismate pathway 2.png|zentriert|450px|Schritt 7: Vom 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat zum Chorismat.]]

Nach Abspaltung der [[Phosphatgruppe]] durch die [[Chorismatsynthase]]<ref>{{EC|4.2.3.5}}</ref> wird daraus [[Chorisminsäure|Chorismat]].<ref name=Stryer />

[[Datei:Prephenate biosynthesis.png|zentriert|330px|Schritt 8: Vom Chorismat zum Prephenat.]]

Die [[Chorismat-Mutase]] katalysiert über eine [[Claisen-Umlagerung]] die Umwandlung von Chorismat in [[Prephensäure|Prephenat]].<ref name=Stryer /><ref>{{EC|5.4.99.5}}</ref>

=== Verzweigungen des Syntheseweges ===
[[Datei:Tyrosine biosynthesis.svg|miniatur|links|Biosynthese von Tyrosin aus Prephenat.]]
[[Datei:Phenylalanine biosynthesis.png|miniatur|links|Biosynthese von Phenylalanin aus Prephenat.]]
Die Synthesewege der beiden Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin teilen sich erst beim Prephenat. Für die Tyrosinsynthese wird Prephenat durch eine [[Prephenatdehydrogenase]]<ref>{{EC|1.3.1.12}} und {{EC|1.3.1.13}}</ref> in 4-Hydroxyphenylpyruvat umgewandelt. Im Phenylalaninzweig des Syntheseweges katalysiert die [[Prephenatdehydratase]]<ref>{{EC|4.2.1.51}}</ref> die Reaktion von Prephenat zu [[Phenylpyruvat]]. In einem letzten [[Transaminierung]]sschritt entstehen aus den beiden Vorstufen die jeweiligen Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin. Alternativ kann aber auch zuerst Prephenat zu Arogenat transaminiert werden, das dann entweder durch eine [[Arogenatdehydratase]]<ref>{{EC|4.2.1.91}}</ref> in Phenylalanin oder durch eine [[Arogenatdehydrogenase]]<ref>{{EC|1.3.1.43}}, {{EC|1.3.1.78}} und {{EC|1.3.1.79}}</ref> in Tyrosin umgewandelt wird.<ref name=Metzler /><ref name=Stryer />

[[Datei:Biosynthesis of tryptophan.svg|miniatur|Biosynthese von Tryptophan aus Chorismat.]]
Schon beim Zwischenprodukt Chorismat zweigt der Syntheseweg der aromatischen Aminosäure Tryptophan vom Hauptpfad ab. Im ersten Schritt wandelt die [[Anthranilatsynthase]]<ref>{{EC|4.1.3.27}}</ref> Chorismat in [[Anthranilsäure|Anthranilat]] um, das mittels der [[Anthranilatphosphoribosyltransferase]]<ref>{{EC|2.4.2.18}}</ref> mit [[Phosphoribosylpyrophosphat]] zu N-(5-Phosphoribosyl)-anthranilat reagiert. Eine durch die [[Phosphoribosylanthranilatisomerase]]<ref>{{EC|5.3.1.24}}</ref> katalysierte [[Amadori-Umlagerung]] führt zu 1-(2-Carboxyphenylamino)-1-desoxyribulose-5-phosphat. Die [[Indol-3-glycerolphosphat-Synthase]]<ref>{{EC|4.1.1.48}}</ref> stellt den Ringschluss zu Indol-3-glycerolphosphat her. Die beiden letzten Teilreaktionen, nämlich die Abspaltung von [[Glycerinaldehyd]]-3-phosphat zum Zwischenprodukt [[Indol]] und dessen Kondensation mit [[Serin]], katalysiert die [[Tryptophansynthase]]<ref>{{EC|4.2.1.20}}</ref>, was Tryptophan liefert.<ref name=Metzler /><ref name=Stryer />

== Biologische Bedeutung ==
Pflanzen beherrschen als autotrophe Lebewesen den Shikimisäureweg, er ist Teil ihres [[Stoffwechsel|Primärstoffwechsels]], liefert aber auch Vorstufen für [[sekundäre Pflanzenstoffe]]. Abgesehen von den proteinogenen aromatischen Aminosäuren [[Tryptophan]], [[Phenylalanin]] und [[Tyrosin]] resultiert eine Fülle weiterer Substanzen mit aromatischen Ringen letztendlich aus dem Shikimatweg, wobei die nachfolgende Aufzählung keineswegs abschließend ist und der Shikimatweg auch mit anderen Synthesewegen kombiniert sein kann:<ref name=Metzler /><ref>P. M. Dewick: ''Medicinal Natural Products: A Biosynthetic Approach.'' 3. Auflage, John Wiley & Sons Ltd., 2009; S. 137–186; ISBN 978-0-470-74167-2.</ref>
* [[Ubichinone]] und [[Plastochinon]]e
* [[Tocopherol|Vitamin E]], [[Vitamin K]], [[Folsäure]]
* [[Siderophore]]
* [[Lignin]]
* [[Phenylpropanoide]]
* [[Isoflavone]], [[Anthocyane]], [[Lignane]], [[Stilben|Stilbenoide]]
* [[Zimtsäure]]derivate
* [[Cumarin]], [[Vanillin]]
* [[Benzoesäure]]derivate ([[Salicylsäure]], [[Gallussäure]], [[p-Aminobenzoesäure]])
* manche [[Alkaloide]] ([[Morphin]], [[Colchicin]])

Aber auch bei vielen [[Bakterien]], [[Pilze]]n und [[Protozoen]] wurde der Shikimisäureweg nachgewiesen.<ref name=Metzler /><ref name=Roberts />
[[Vielzellige Tiere|Tieren]] fehlen dagegen die entsprechenden Enzyme. Deshalb sind die Aminosäuren Phenylalanin und Tryptophan für sie [[Essenzielle Stoffe|essentiell]], Tyrosin kann nur direkt aus Phenylalanin synthetisiert werden.<ref name=Metzler />

Neben dem Shikimisäureweg existieren weitere Möglichkeiten für die Biosynthese aromatischer Ringstrukturen, wie beispielsweise der [[Polyketide|Polyketidweg]] und die [[Nukleotide|Nukleotid]]-Biosynthese.

== Sonstiges ==
* Die in der Landwirtschaft als [[Herbizid|Breitbandherbizid]] eingesetzte Verbindung [[Glyphosat]] unterbricht den Shikimisäureweg, indem sie das Enzym 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase (EC 2.5.1.19) hemmt.<ref name=Stryer />

* Da vielen Krankheitserregern das Vorhandensein des Shikimisäureweges gemeinsam ist, werden die Enzyme dieses Stoffwechselweges als aussichtsreicher Angriffspunkt bei der Entwicklung von Medikamenten mit sehr breitem Wirkungsspektrum angesehen, das sich auf [[Bakterielle Infektion|Bakterien-]], [[Mykose|Pilz-]] und [[Protozoeninfektion]]en erstreckt.<ref name=Roberts>C. W. Roberts et al.: ''The shikimate pathway and its branches in apicomplexan parasites.'' In: ''J. Infect. Dis.'' 185 Suppl. 1, Feb 2002, S. S25–36. PMID 11865437.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Shikimic acid pathway|Shikimisäureweg}}
* [http://www.genome.jp/dbget-bin/show_pathway?map00400 Biosynthese von Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan über den Shikimisäureweg] bei der [[Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes|KEGG]] (englisch)

{{SORTIERUNG:Shikimisaureweg}}
[[Kategorie:Stoffwechselweg]]

[[es:Ruta del ácido shikímico]]
[[it:Via dello shikimato]]
[[ja:シキミ酸経路]]
[[ru:Шикиматный путь]]

Benutzer:Steffen 962/Archiv Formeln

2013-02-17T12:47:23Z

Shakiestone:

Zusammenstellung selbst erstellter Formelschemata

{{TOC}}

== A ==
<gallery perrow="5">
Datei:Acebutolol synthesis 01.svg|[[Acebutolol]] Synthese
Datei:N-acylbenzoquinoneimine-N-oxide.svg|N-Acylbenzochinonimin-N-oxid
Datei:Ambazone synthesis 01.PNG|Synthese von [[Ambazon]]
Datei:Aniracetam synthesis 01.svg|[[Aniracetam]] - Synthese 1
Datei:Aniracetam synthesis 02.svg|[[Aniracetam]] - Synthese 2
Datei:Anthranilic acid synthesis 01.svg|[[Anthranilsäure]] Synthese 1
Datei:Anthranilic acid synthesis 02.PNG|[[Anthranilsäure]] Synthese 2
Datei:Atovaquone synthesis 01.svg|[[Atovaquon]] - Synthese
Datei:Aurin synthesis 01.png|[[Aurin]] Synthese
</gallery>

== B ==
<gallery perrow="5">
Datei:Benzo(a)pyrene synthesis 01.svg|[[Benzo(a)pyren]] - Synthese
Datei:Benzotriazol synthesis.png|1H-[[Benzotriazol]] Synthese
Datei:Benzotriazol Protolysegleichgewichte.png|[[Benzotriazol]] Protolysegleichgewichte
Datei:Benzotriazole tautomerism.svg|[[Benzotriazol]] Tautomeriegleichgewicht
Datei:Bispirin synthesis 1.svg|[[Bispidin]] - Synthese
Datei:Diazaadamantane synthesis 1.svg|[[Bispidin]] - Umsetzung mit Formaldehyd
Datei:Brodifacoum stereochemistry.svg|[[Brodifacoum]] - Stereoisomere
Datei:Brodifacoum synthesis 01.svg|[[Brodifacoum]] - Synthese
Datei:Bromothymol blue protolysis.svg|[[Bromthymolblau]] - Protolysegleichgewicht
Datei:Bupropion hydrolysis.png|[[Bupropion]] - Hydrolyse
Datei:Bupropion metabolites.png|[[Bupropion]] - Metaboliten
Datei:Sec Butyllithium structure.svg|[[sec-Butyllithium]]
</gallery>

== C ==
<gallery perrow="5">
Datei:Citronellol enantiomers.svg|[[Citronellol]] - Enantiomere
Datei:Clemastine synthesis 1.png|[[Clemastin]] - Synthese 1
Datei:Clomipramine synthesis 01.svg|[[Clomipramin]] - Synthese 1
Datei:Clomipramine synthesis 02.svg|[[Clomipramin]] - Synthese 2
Datei:Cubane synthesis 1.PNG|[[Cuban]] - Synthese von Cuban-1,4-dicarbonsäure
Datei:Cubane synthesis 3.png|[[Cuban]] - Synthese von Cuban
Datei:Cubane to cyclooctatetraene.svg|[[Cuban]] - Reaktion zu Cyclooctatetraen
Datei:Cyano acetylene synthesis01.svg|[[Cyanoacetylen]] - Synthese
Datei:Cyanuric triazide structure.svg|[[Cyanurtriazid]]
Datei:Cyanuric triazide synthesis 02.svg|[[Cyanurtriazid]] - Synthese
Datei:Cyclizine synthesis01.svg|[[Cyclizin]] - Synthese
Datei:Cyclobutanone structure.svg|[[Cyclobutanon]]
Datei:Cycloheptane NBS bromination.PNG|[[Cycloheptan]] - Bromierung mittels NBS
Datei:Cycloheptane NCS chlorination.PNG|[[Cycloheptan]] - Chlorierung mittels NCS
Datei:Cycloheptane rearrangement to methylcyclohexane.PNG|[[Cycloheptan]] - Umlagerung zu Methylcyclohexan
</gallery>

== D ==
<gallery perrow="5">
Datei:Dess-Martin-Oxidation mechanism.png|[[Dess-Martin-Oxidation]] Mechanismus
Datei:Dextromoramide structure.svg|[[Dextromoramid]] Struktur
Datei:Dextromoramide synthesis01.svg|[[Dextromoramid]] Synthese
Datei:Diaminodinitroethylene isomers.PNG|[[Diaminodinitroethylen]] Isomere
Datei:FOX-7 nitration.PNG|Nitrierung von [[Diaminodinitroethylen]] 1
Datei:FOX-7 nitration 02.PNG|Nitrierung von [[Diaminodinitroethylen]] 2
Datei:FOX-7 oxydation.PNG|Oxydation von [[Diaminodinitroethylen]]
Datei:FOX-7 protolysis equilibrium.png|[[Diaminodinitroethylen]] Protolysegleichgewicht
Datei:FOX-7 base hydrolysis.png|[[Diaminodinitroethylen]] Protolysegleichgewicht und basische Hydrolyse
Datei:FOX-7 synthesis.PNG|[[Diaminodinitroethylen]] Synthese 1
Datei:FOX-7 synthesis 02.PNG|[[Diaminodinitroethylen]] Synthese 2
Datei:Diborane 01.svg|[[Diboran]] - Struktur
Datei:Diborane 02.svg|[[Diboran]] - Struktur
Datei:Dichlofluanide structure.svg|[[Dichlofluanid]] - Struktur
Datei:Dichlofluanide synthesis 01.svg|[[Dichlofluanid]] - Synthese
Datei:Dicyclohexylcarbodiimide synthesis 1.PNG|[[Dicyclohexylcarbodiimid]] Synthese
Datei:DHA dimer monomer.png|[[Dihydroxyaceton]] Dimer und Monomer
Datei:1,2-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,2-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,3-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,3-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,4-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,4-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,5-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,5-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,6-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,6-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,7-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,7-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:1,8-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|1,8-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:2,3-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|2,3-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:2,6-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|2,6-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:2,7-Diisopropyl naphthalene structure.svg|[[Diisopropylnaphthalin|2,7-Diisopropylnaphthalin]] - Struktur
Datei:Dinitromethane 01.svg|[[Dinitromethan]]
Datei:Dinitromethane synthesis 01.svg|[[Dinitromethan]] - Synthese 1
Datei:Dinitromethane synthesis 02.svg|[[Dinitromethan]] - Synthese 2
Datei:Dinitromethane tautomerism 01.svg|[[Dinitromethan]] - Tautomerie
Datei:Dinitromethane reaction 01.svg|[[Dinitromethan]] - Umsetzung zum 2,2-Dinitro-1,3-propandiol
Datei:Dinitromethane reaction 02.svg|[[Dinitromethan]] - Cyclodimerisierung zum Dinitrofuroxan
Datei:Dinitromethane reaction 03.svg|[[Dinitromethan]] - Reaktion mit Dimethylsulfat
Datei:Diphenacoum stereochemistry.svg|[[Diphenacoum]] - Stereochemie
Datei:Diphenhydramine synthesis 01.svg|[[Diphenhydramin]] - Synthese
Datei:Dipropyl disulfide structure.svg|[[Dipropyldisulfid]] - Struktur
</gallery>

== E ==
<gallery perrow="5">
Datei:Entacapone synthesis 01.svg|[[Entacapon]] Synthese 1
Datei:Esmolol synthesis 1.PNG|[[Esmolol]] Synthese 1
Datei:Ethylene glycol monoisopropyl ether structure.svg|[[Ethylenglycolmonoisopropylether]]
Datei:Ethylene glycol monoisopropyl ether synthesis01.svg|[[Ethylenglycolmonoisopropylether]] Synthese 1
Datei:Ethinyl azide structure.svg|[[Ethinylazid]]
Datei:Ethynyl azide synthesis 01.svg|[[Ethinylazid]] - Synthese
Datei:Ethynyl azide reactions 01.svg|[[Ethinylazid]] - Reaktionen
Datei:3-Ethylpentane structure.svg|[[3-Ethylpentan]]
Datei:3-Ethylpentane synthesis 01.svg|[[3-Ethylpentan]] - Synthese
</gallery>

== F ==
<gallery perrow="5">
Datei:Flecainide synthesis 01.svg|[[Flecainid]] Synthese
Datei:Fluazolate structure.svg|[[Fluazolat]] Struktur
Datei:Fluorouracil tautomerism.svg|[[Fluorouracil]] Tautomerie
</gallery>

== G ==
<gallery perrow="5">
Datei:Gabapentin synthesis.png|[[Gabapentin]] Synthese
Datei:Gabapentin Lactamisierung.PNG|[[Gabapentin]] Lactamisierung
</gallery>
== H ==
<gallery perrow="5">
Datei:Heptane isomers.svg|[[Heptane]] Isomere
Datei:Hexane isomers.svg|[[Hexane]] Isomere
Datei:Hexanitroethane reactions01.svg|[[Hexanitroethan]] Reaktionen 1
Datei:Hexanitroethane reactions02.svg|[[Hexanitroethan]] Reaktionen 2
Datei:Hexanitroethane reactions02a.svg|[[Hexanitroethan]] Reaktionen 2a
Datei:Hexanitroethane synthesis.svg|[[Hexanitroethan]] Synthese
Datei:Hexatriacontane structure.svg|[[Hexatriacontan]]
Datei:Hydroxybenzotriazole structure.svg|[[Hydroxybenzotriazol]]
Datei:Hydroxybenzotriazole synthesesis1.svg|[[Hydroxybenzotriazol]] Synthese 1
Datei:Hydroxybenzotriazole synthesesis2.svg|[[Hydroxybenzotriazol]] Synthese 2
Datei:Hydroxybenzotriazole tautomerism.svg|[[Hydroxybenzotriazol]] Tautomerie
</gallery>

== I ==
<gallery perrow="5">
Datei:Imipramine synthesis.svg|[[Imipramin]] Synthese
Datei:Isobornyl acrylate structure.svg|[[Isobornylacrylat]]
</gallery>

== L ==
<gallery perrow="5">
Datei:Lewisite structures.svg|[[Lewisit]] Isomere
</gallery>

== M ==
<gallery perrow="5">
Datei:Meclozine synthesis 01.svg|[[Meclozin]] - Synthese 1
Datei:Meclozine synthesis 02.svg|[[Meclozin]] - Synthese 2
Datei:Mesoxalic acid hydration equilibrium.svg|[[Mesoxalsäure]] - Hydratgleichgewicht
Datei:Methadone synthesis 01.svg|[[Methadon]] Synthese
Datei:2-Methylhexane structure.svg|[[2-Methylhexan]] Struktur
Datei:Methyltetrahydrofuran enantiomers.svg|[[2-Methyltetrahydrofuran]] Stereochemie
Datei:Methyltetrahydrofuran synthesis1.svg|[[2-Methyltetrahydrofuran]] Synthese 1
Datei:Modafinil Synthese 01.PNG|[[Modafinil]] Synthese
</gallery>

== N ==
<gallery perrow="5">
Datei:Neopentane 3D 1.png|[[Neopentan]] 3D
Datei:Nifedipine synthesis 01.svg|[[Nifedipin]] - Synthese
Datei:Nitromethane tautomerism.svg|[[Nitromethan]] Tautomerie
Datei:Nitrosyl azide structure.svg|[[Nitrosylazid]]
Datei:Nitrosyl azide synthesis.svg|[[Nitrosylazid]] - Synthese
Datei:Nitrosyl azide reaction 01.svg|[[Nitrosylazid]] - Zerfall
Datei:Nitryl azide structure.svg|[[Nitrylazid]]
Datei:Nitryl azide synthesis.svg|[[Nitrylazid]] - Synthese
Datei:Nitryl azide reaction 01.svg|[[Nitrylazid]] - Zerfall
</gallery>

== O ==
<gallery perrow="5">
Datei:Octane isomers part1 n-octane.svg|[[Octane]] Isomere 1
Datei:Octane isomers part2 methylheptane.svg|[[Octane]] Isomere 2
Datei:Octane isomers part3 dimethylhexane.svg|[[Octane]] Isomere 3
Datei:Octane isomers part4 ethylhexane.svg|[[Octane]] Isomere 4
Datei:Octane isomers part5 trimethylpentane.svg|[[Octane]] Isomere 5
Datei:Octane isomers part6 ethylmethylpentane.svg|[[Octane]] Isomere 6
Datei:Octane isomers part7 tetramethylbutane.svg|[[Octane]] Isomere 7
Datei:Octane stereo isomers 3 3 methylheptane.svg|[[Octane]] Stereoisomer 3-Methylheptan
Datei:Octane stereo isomers 6 2 3 dimethylhexane.svg|[[Octane]] Stereoisomer 2,3-Dimethylhexan
Datei:Octane stereo isomers 7 2 4 dimethylhexane.svg|[[Octane]] Stereoisomer 2,4-Dimethylhexan
Datei:Octane stereo isomers 10 3 4 dimethylhexane.svg|[[Octane]] Stereoisomer 3,4-Dimethylhexan
Datei:Octane stereo isomers 12 2 2 3 trimethylpentane.svg|[[Octane]] Stereoisomer 2,2,3-Trimethylpentan
Datei:2-Octenol isomers.svg|[[2-Octen-1-ol]] - Strukturen
</gallery>

== P ==
<gallery perrow="5">
Datei:Paraldehyde stereochemistry.PNG|[[Paraldehyd]] Stereoisomere 1
Datei:Paraldehyde stereochemistry 2.PNG|[[Paraldehyd]] Stereoisomere 2
Datei:Paraldehyde Metaldehyde synthesis.PNG|[[Paraldehyd]] und [[Metaldehyd]] Synthese
Datei:Pethidine synthesis.PNG|[[Pethidin]] - Synthese
Datei:Phenanthren Bromierung.PNG|[[Phenanthren]] Bromierung
Datei:Phentermine synthesis 01.svg|[[Phentermin]] - Synthese
Datei:Phenylpyruvic acid synthesis.png|[[Phenylbrenztraubensäure]] - Synthese
Datei:Phenylpyruvic acid tautomerism.png|[[Phenylbrenztraubensäure]] - Tautomerie
Datei:Pyridine hydrogenation.png|[[Piperidin]] Synthese
Datei:Pramiracetam synthesis.svg|[[Pramiracetam]] Synthese
Datei:Praziquantel synthesis 01.PNG|[[Praziquantel]] - Synthese
Datei:Propadien synthese 01.PNG|[[Propadien]] Synthese
Datei:Propargyl alcohol dimerization.svg|[[Propargylalkohol]] - Dimerisierung
Datei:Propyne protolysis equilibrium.PNG|[[Propin]] Protolysegleichgewicht
Datei:Propiolic acid synthesis 01.svg|[[Propiolsäure]] - Synthese
Datei:Propylhexedrine synthesis 01.PNG|[[Propylhexedrin]] Synthese
Datei:Pterin synthesis 01.png|[[Pterin]] Synthese 1
Datei:Pterin synthesis 02.png|[[Pterin]] Synthese 2
Datei:Pterin tautomerism 01.png|[[Pterin]] Tautomeriegleichgewicht
Datei:Pyridoxine synthesis01.svg|[[Pyridoxin]] Synthese 1
Datei:Pyridoxine synthesis02.svg|[[Pyridoxin]] Synthese 2
Datei:Pyridoxine synthesis03.svg|[[Pyridoxin]] Synthese 3
Datei:Pyritinol synthesis01.svg|[[Pyritinol]] Synthese
</gallery>

== R ==
<gallery perrow="5">
Datei:Ranitidine synthesis part 1.PNG|[[Ranitidin]] Synthese Teil 1
Datei:Ranitidine synthesis part 2a.PNG|[[Ranitidin]] Synthese Teil 2a
Datei:Ranitidine synthesis part 3.PNG|[[Ranitidin]] Synthese Teil 3
Datei:Ranitidine synthesis part 1.svg|[[Ranitidin]] Synthese Teil 1
Datei:Ranitidine synthesis part 2a.svg|[[Ranitidin]] Synthese Teil 2a
Datei:Ranitidine synthesis part 3.svg|[[Ranitidin]] Synthese Teil 3
Datei:Rimantadine synthesis 1.PNG|[[Rimantadin]] Synthese 1
</gallery>

== S ==
<gallery perrow="5">
Datei:Sibutramin synthesis.PNG|[[Sibutramin]] Synthese 1
Datei:Silicon tetraazide 01.svg|[[Siliciumtetraazid]]
Datei:Silicon tetraazide synthesis 01.svg|[[Siliciumtetraazid]] - Synthese 1
Datei:Silicon tetraazide synthesis 02.svg|[[Siliciumtetraazid]] - Synthese 2
Datei:Stilbene isomers.svg|[[Stilben]]-Isomere
Datei:Stilbene isomerization.svg|[[Stilben]] - Isomerisierung
Datei:Stilbene synthesis01.svg|[[Stilben]] - Synthese
Datei:Stilbene cyclization.svg|[[Stilben]] - Zyklisierung
Datei:Syntin trans cis isomers.svg|[[Syntin]] - Stereochemie
Datei:Syntin synthesis 01.svg|[[Syntin]] - Synthese
</gallery>

== T ==
<gallery perrow="5">
Datei:Tegafur enantiomers.svg|[[Tegafur]] Enantiomere
Datei:Tetraazidomethane 01.svg|[[Tetraazidomethan]]
Datei:Tetraazidomethane chemistry 01.svg|[[Tetraazidomethan]] - Chemie
Datei:Tetraazidomethane synthesis 01.svg|[[Tetraazidomethan]] - Synthese
Datei:Tetrachlorvinphos structure.svg|[[Tetrachlorvinphos]]
Datei:Tetrahydrofuran synthesis01.svg|[[Tetrahydrofuran]] - Synthese 1
Datei:Tetrahydrofuran peroxide formation.svg|[[Tetrahydrofuran]] - Peroxidbildung
Datei:Tetramethylbutane.svg|[[Tetramethylbutan]]
Datei:Tetramethylbutane 3D 1.png|[[Tetramethylbutan]] - 3D
Datei:Tetramethylbutane synthesis 1.svg|[[Tetramethylbutan]] - Synthese
Datei:Tetrazole synthesis 02.PNG|[[Tetrazol]] Synthese
Datei:Tetrazoles tautomerism 01.PNG|[[Tetrazol]] Tautomerie
Datei:Tetrazole synthesis 01.png|[[Tetrazol]]derivate Synthese 1
Datei:Thiodicarb synthesis 1.svg|[[Thiodicarb]] Synthese 1
Datei:Thiourea tautomerism.svg|[[Thioharnstoff]] - Tautomerie
Datei:Thymin synthesis.png|[[Thymin]] Synthese 1
Datei:Thymine synthesis 2.png|[[Thymin]] Synthese 2
Datei:Thymine tautomerism.svg|[[Thymin]] Tautomere
Datei:Thymin Tautomerie.PNG|[[Thymin]] Tautomeriegleichgewicht
Datei:Tilidine synthesis.PNG|[[Tilidin]] Synthese
Datei:Tolfenamic acid.svg|[[Tolfenaminsäure]]
Datei:Tolfenamic acid synthesis 01.svg|[[Tolfenaminsäure]] Synthese
Datei:1,2,3-Triazole tautomerism.svg|[[1,2,3-Triazol]] Tautomerie
Datei:1,2,3-Trihydroxy-9,10-anthraquinone synthesis01.svg|[[1,2,3-Trihydroxy-9,10-anthrachinon]] - Synthese
Datei:2,2,3-Trimethylbutane structure.svg|[[2,2,3-Trimethylbutan]]
Datei:2,2,3-Trimethylbutane synthesis 01.svg|[[2,2,3-Trimethylbutan]] - Synthese
Datei:Trinitromethane tautomerism.svg|[[Trinitromethan]] Tautomerie
Datei:Tropane synthesis01.svg|[[Tropan]] - Synthese
</gallery>

== U ==
<gallery perrow="5">
Datei:Uracil tautomerism.svg|[[Uracil]] Tautomerie
</gallery>

== V ==
<gallery perrow="5">
Datei:Von Richter reaction mechanism.svg|[[Von-Richter-Reaktion]] Mechanismus
Datei:Von Richter reaction history 01.svg|[[Von-Richter-Reaktion]] historischer Mechanismusvorschlag 1
Datei:Von Richter reaction history 02.svg|[[Von-Richter-Reaktion]] historischer Mechanismusvorschlag 2
{{TOC}}

Anthranilsäure

2013-02-17T12:47:15Z

Shakiestone:

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Anthranilic acid structure.svg|100px|Strukturformel von Anthranilsäure]]
| Suchfunktion = C7H7NO2
| Andere Namen = * 2-Aminobenzoesäure
* ''o''-Aminobenzoesäure
* 2-Carboxyanilin
* Benzolcarbonsäure-2-amin
* Benzolamincarboxol (alte Bezeichnung)
| Summenformel = C7H7NO2
| CAS = 118-92-3
| PubChem = 227
| Beschreibung = farblose bis gelbliche, süß-schmeckende Blättchen<ref>Ullrich Jahn in: ''Römpp Online - Version 3.5'', '''2009''', Georg Thieme Verlag, Stuttgart.</ref>
| Molare Masse = 137,14 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 1,41 g·cm−3<ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=17990|Name=Anthranilsäure|CAS=118-92-3|Datum=29. Dezember 2007}}.</ref>
| Schmelzpunkt = 146–148 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS"/>
| Siedepunkt = Zersetzung ab 200 °C<ref name="GESTIS"/>
| Dampfdruck = 0,1 [[Pascal (Einheit)|Pa]] (52,6 °C)<ref name="GESTIS"/>
| pKs = 2,05<ref name="CRC">[[CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification]], Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.</ref>
| Löslichkeit = schlecht in Wasser (5,72 g·l−1 bei 25 °C)<ref name="GESTIS"/>
| Brechungsindex = 1,578 (144 °C)<ref>{{Literatur | Autor=H. A. Frediani | Titel=Refractive Index Measurements at and above Melting Point of Solids | Sammelwerk=Industrial & Engineering Chemistry Analytical Edition | Band=14 | Nummer=5 | Jahr=1942 | Seiten=439–441 | DOI =10.1021/i560105a023}}</ref>
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS"/>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|07}}
| GHS-Signalwort = Achtung
| H = {{H-Sätze|319}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS"/>
| Quelle GefStKz = <ref name="GESTIS"/>
| Gefahrensymbole = {{Gefahrensymbole|Xi}}
| R = {{R-Sätze|36}}
| S = {{S-Sätze|-}}
| MAK =
}}
'''Anthranilsäure''' (2-Aminobenzoesäure, ''o''-Aminobenzoesäure) ist eine [[Aromaten|aromatische]], farblose bis blassgelbe, blau [[Fluoreszenz|fluoreszierende]] [[Carbonsäure]], die als Zwischenprodukt für Farbstoffe, Pharmazeutika, Kosmetika, fotografische Chemikalien und Feinchemikalien, Schmierstoffadditive und Korrosionsschutzmittel verwendet wird. Sie wurde 1841 von [[Carl Julius Fritzsche]] (1808–1871) beim alkalischen Abbau von [[Indigo]] entdeckt.

Neben der Anthranilsäure existieren zwei weitere stellungs[[isomer]]e Formen: die [[3-Aminobenzoesäure]] (''m''-Aminobenzoesäure) und die 4-Aminobenzoesäure ([[P-Aminobenzoesäure|''p''-Aminobenzoesäure]]).

== Gewinnung und Darstellung ==
Eine technische Herstellung von Anthranilsäure erfolgt durch eine [[Hofmann-Umlagerung]] von [[Phthalimid]] in Gegenwart von [[Natriumhydroxid]] und [[Natriumhypochlorit]].<ref name="Hauptmann"/>

:[[Datei:Anthranilic acid synthesis 01.svg|530px]]

Bei einem anderen Herstellungsverfahren wird [[2-Nitrotoluol]] einer intramolekularen [[Redoxreaktion]] unterworfen.<ref name="Hauptmann">S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: ''Lehrbuch der Organischen Chemie'', VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980.</ref>

:[[Datei:Anthranilic acid synthesis 02.PNG|300px]]

== Verwendung ==
Anthranilsäure dient weiterhin als Ausgangsstoff für die [[Synthese (Chemie)|Synthese]] von Anthranilsäurederivaten, die wegen ihrer Ähnlichkeit zur [[Salicylsäure]] als [[Nichtopioid-Analgetikum|Nichtopioid-Analgetika]] genutzt werden. Anthranilsäure selbst hat diese Wirkung nicht. Die Ausfuhr des Stoffes aus Deutschland ist teilweise erlaubnispflichtig (siehe [[Grundstoffüberwachungsgesetz]]), da sie als Ausgangsstoff für süchtigmachende Substanzen dienen kann.

Anthranilsäure spielt heute als Ausgangsmaterial für die Synthese der als [[Riechstoff]]e bedeutenden Anthranilsäureester und von [[Indigo]] sowie von [[Arzneistoff]]en und [[Pflanzenschutzmittel]]n (Akarizide) eine wichtige Rolle. Anthranilsäure kann zur Bestimmung und zum Nachweis von [[Silber|Ag]], [[Cadmium|Cd]], [[Cer|Ce]], [[Cobalt|Co]], [[Kupfer|Cu]], [[Quecksilber|Hg]], [[Mangan|Mn]], [[Nickel|Ni]], [[Blei|Pb]], [[Palladium|Pd]], [[Uran|U]] und [[Zink|Zn]] genutzt werden.

Anthranilsäure ist auch Ausgangsstoff für die Herstellung von [[Methylrot]], eines [[Azofarbstoff]]s, dessen [[Natriumsalz]] als [[Säure-Base-Indikator]] eingesetzt wird. Dazu wird die [[Aminogruppe]] der Anthranilsäure mit [[Natriumnitrit]] und [[Salzsäure]] diazotiert und dann eine [[Azokupplung]] mit [[N,N-Dimethylanilin]] durchgeführt.<ref>Autorengemeinschaft: ''[[Organikum]]'', 22. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2004, S. 645.</ref>

:[[Datei:Preparation of Methyl Red.png|600px|Darstellung von Methylrot durch Azokupplung]]

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Weblinks ==
* [http://diss.kib.ki.se/2004/91-7349-913-7/thesis.pdf#search=%221841%20%22Anthranilic%20acid%22%22 Synthesis of Heterocycles from Anthranilic acid and its Derivatives] (PDF-Datei; 1,08 MB)
* [http://www.chemie.uni-hamburg.de/bibliothek/2004/DissertationHusen.pdf Synthese und Cyclisierung von Anthranilohydroxamsäuren] (PDF-Datei; 587 kB)

{{SORTIERUNG:Anthranilsaure}}
[[Kategorie:Benzolcarbonsäure]]
[[Kategorie:Aminobenzol]]

[[en:Anthranilic acid]]
[[es:Ácido antranílico]]
[[fi:Antraniilihappo]]
[[fr:Acide anthranilique]]
[[hu:Antranilsav]]
[[it:Acido antranilico]]
[[ja:アントラニル酸]]
[[nl:Antranilzuur]]
[[no:Antranilsyre]]
[[pl:Kwas antranilowy]]
[[pt:Ácido antranílico]]
[[ru:Антраниловая кислота]]
[[zh:邻氨基苯甲酸]]

Oligomere Proanthocyanidine

2012-03-28T16:05:14Z

Shakiestone:

'''Oligomere Proanthocyanidine''', auch '''oligomere Procyanidine''' '''OPC''' oder '''PCO''' (englisch: oligomeric proanthocyanidins), sind in Pflanzen natürlich vorkommende Stoffe, die zur Gruppe der [[Flavanole]] gehören und den übergeordneten [[Polyphenole]]n zuzuordnen sind. OPC sind zumeist [[Dimer]]e oder [[Trimer]]e von [[Catechine]]n.

== Vorkommen ==
1948 von Jack Masquelier während einer Studie zur Verfütterbarkeit von Erdnusshäutchen entdeckt. In Tierversuchen stellte er fest, dass in den Häutchen Stoffe vorhanden sind, die sich gut zur Behandlung von Venenkrankheiten eigneten. Bei der Identifikation stieß er auf Verbindungen und nannte diese OPC. Sie kommen in vielen anderen Pflanzen vor und sind von jeher Bestandteil der [[Nahrung]] des Menschen. Vor allem in [[Weintraube|Traubenkernen]] (Traubenkernmehl), der Schale und dem Laub roter Trauben, in den roten Häutchen von Erdnüssen, in Kokosnüssen, in Ginkgoblättern (Ginko biloba), in Äpfeln, [[Lärchenholz]] und in der Rinde der [[See-Kiefer|Strandkiefer]] ''(Pinus Maritima)'' kommen diese vor. Besonders die äußeren Pflanzenteile wie Rinde oder Schalen, aber auch Kerne und Kerngehäuse enthalten größere Mengen an OPC. Oligomere Proanthocyanidine finden sich auch lageabhängig in unterschiedlicher Konzentration im [[Rotwein]], deutlich weniger im [[Weißwein]].

OPC, wie viele andere [[sekundäre Pflanzenstoffe]], dienen den Pflanzen hauptsächlich zum Schutz vor [[UV]]-Strahlung, klimatischen Bedingungen und vor [[Prädator]]en.

== Biologische Wirkung ==
Neben antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften wurde durch OPC auch eine dosisabhängige Wachstumshemmung von [[Dickdarmkrebs]]zellen beobachtet.<ref>Y.J.Kim et al.:Anticancer effects of oligomeric proanthocyanidins on human colorectal cancer cell line, SNU-C4. [http://www.wjgnet.com/1007-9327/11/4674.asp World J. Gastroenterol. 11(30) (2005), 4674-4678]</ref> OPC sind möglicherweise [[Katalysator]]en, die die positiven Wirkungen von [[Vitamin A]], [[Vitamin C|C]] und [[Vitamin E|E]] verstärken können. Eine Expertengruppe der [[Mount Sinai School of Medicine]], [[New York City|New York]], fand in Tierversuchen heraus, dass Polyphenole in Traubenkernextrakt die Plaquebildung als Vorstufe für [[Alzheimer-Krankheit|Alzheimer]] und somit die typischen Gedächtnisausfälle verhindern oder wenigstens hinauszuzögern könnten.<ref>Traubenkerne schützen vor Plaques. [http://www.focus.de/gesundheit/ratgeber/gehirn/news/alzheimer-traubenkerne-schuetzen-vor-plaques_aid_311957.html FOCUS Online, 18. Juni 2008]</ref> Die Wirkung von OPC scheint durch die Anwesenheit anderer Substanzen im Sinne eines [[Synergismus]] günstig beeinflussbar zu sein. Zu diesen Substanzen gehören [[Ascorbinsäure]] (Vitamin C), sowie [[Taxifolin]], [[Rutin]], [[Hesperidin]] und [[Quercetin]], wie auch weitere Bioflavonoide. Nur etwa 80% reines Taxifolin enthält neben anderen Polyphenolen auch OPC und hat ein breites Wirkspektrum auf den menschlichen Organismus. Hierzu zählen neben den positiven Wirkungen bei [[Kardiovaskuläres System|kardiovaskulären Erkrankungen]] (gefäßerweiternd und gefäßstabilisierend, blutdrucksenkend) die Bindungsfähigkeit [[Reaktive Sauerstoffspezies|Reaktiver Sauerstoffspezies ROS]], die [[Antioxidantien|antioxidativen]] und [[Kanzerogen|antikanzerogenen]] Eigenschaften.<ref>Mladenka P, Zatloukalová L, Filipský T, Hrdina R. Cardiovascular effects of flavonoids are not caused only by direct antioxidant activity. Free Radic Biol Med. 2010 Sep 15;49(6):963-75; PMID 20542108.</ref>

OPC, je nach Zusammensetzung, werden unterschiedlich stark resorbiert, unterliegen jedoch nach [[Resorption]] einer teilweisen [[Metabolisierung]], die dazu führt, dass nicht die gesamte zugeführte OPC-Menge in einer aktiven Form im [[Blut]] zur Verfügung steht. Die im Blut gefundenen OPC unterscheiden sich daher chemisch von denen, die mit der Nahrung zugeführt wurden. Außerdem ist beobachtet worden, dass die OPC noch vor Resorption durch darmständige Mikroorganismen zum Teil abgebaut werden. Die in Studien beobachteten Wirkungen eingenommener OPC oder OPC-reicher Nahrung sind nicht stets auf OPC selbst beschränkt. So ist noch nicht endgültig geklärt, ob mögliche Metaboliten, die durch bakterielle Zersetzung im Darm oder durch den menschlichen [[Stoffwechsel]] entstehen, die eigentlichen Wirksubstanzen sind.

== Verwendung ==
OPC (oligomere Procyanidine) werden als Bestandteil von [[Nahrungsergänzungsmittel]]n auf den Markt gebracht, wobei die in diesem Zusammenhang aufgestellten Werbeaussagen, insbesondere die Behauptungen zu gesundheitlichen und physiologischen Wirkungen, mit Hinblick auf einen gesicherten naturwissenschaftlichen oder medizinischen Erkenntnisstand in weiten Teilen nicht haltbar sind.

Das [[Bundesverwaltungsgericht (Deutschland)|Bundesverwaltungsgericht]] hat festgestellt, dass OPC-haltige Mittel nicht generell als Funktions[[Arzneimittel#Definitionen|arzneimittel]] einzustufen seien, da keine verlässlichen wissenschaftlichen Studien über eine signifikante Wirkung auf den menschlichen Organismus existieren und somit nicht von einer [[pharmakologisch]]en Wirksamkeit ausgegangen werden dürfe. Die Einordnung der OPC als [[Lebensmittelzusatzstoff]]e, die für die Beurteilung der Verkehrsfähigkeit von OPC-haltigen Nahrungsergänzungsmitteln von Bedeutung ist (rechtlich gesehen sind Nahrungsergänzungsmittel Lebensmittel), war längere Zeit unklar. Gemäß §2 Abs. 3 [[Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch|LFGB]] sind solche Stoffe den Zusatzstoffen gleichgestellt, die weder selbst als Lebensmittel verzehrt noch als charakteristische Zutat eines Lebensmittels verwendet werden. Hingegen ist nicht definiert, welcher Stoff als „charakteristisch“ gilt. Das Bundesverwaltungsgericht kam 2007 zu dem Urteil, dass OPC als charakteristischer Bestandteil bestimmter Nahrungsergänzungsmittel angesehen werden können und den Zusatzstoffen nicht gleich gestellt seien. Da so gesehen für OPC eine Zulassungspflicht wie bei Lebensmittelzusatzstoffen entfällt, sind OPC-haltige Nahrungsergänzungsmittel als rechtmäßig verkehrsfähig anzusehen.<ref>BVerwG, [http://lexetius.com/2007,3342 Urteil vom 25. Juli 2007-3 C21.06]; OVG Münster </ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Natürliches Polyphenol| Oligomere Proanthocyanidine]]
[[Kategorie:Sekundärer Pflanzenstoff| Oligomere Proanthocyanidine]]

[[en:Proanthocyanidin]]

Oligomere Proanthocyanidine

2012-03-28T15:54:05Z

Shakiestone: wrong iw

Hesperetin

2012-03-14T15:58:46Z

Shakiestone:

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Hesperetin.svg|200px|Strukturformel von Hesperetin]]
| Suchfunktion = C16H14O6
| Andere Namen = * (''S'')-2,3-Dihydro-5,7-dihydroxy-2-(3-hydroxy- 4-methoxyphenyl)-4''H''-1-benzopyran-4-on
* (''S'')-2,3-Dihydro-5,7-dihydroxy-2-(3-hydroxy- 4-methoxyphenyl)-4-benzopyron
* Hesperetol
* (''S'')-3',5,7-Trihydroxy-4'-methoxyflavanon
| Summenformel = C16H14O6
| CAS = * 520-33-2
* 69097-99-0
| PubChem = 72281
| Beschreibung = Blättchen<ref name="Römpp">Thieme Chemistry (Hrsg.): ''[[Römpp Lexikon Chemie|Römpp Online]].'' Version 3.1. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2007.</ref>
| Molare Masse = 302,28 [[Gramm|g]]·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Schmelzpunkt = 216–218 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="merck index">{{cite book | title = [[Merck Index|The Merck Index]] | edition = 12th edition | publisher = [[Merck & Co.]] | location = Whitehouse Station, New Jersey, USA | year = 1996}}.</ref>
| Löslichkeit = * wenig löslich in Wasser, [[Benzol]], [[Chloroform]]<ref name="merck index" />
* löslich in [[Ethanol]]<ref name="alexis">[http://www.alexis-biochemicals.com/-Hesperetin.5+M53e724c8a7f.0.html Datenblatt des Herstellers Alexis Biochemicals], 2. Juni 2008.</ref>
* löslich in verdünnten [[Alkalien]]<ref name="merck index" />
| Quelle GHS-Kz = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|/}}
| EUH = {{EUH-Sätze|/}}
| P = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P =
| Quelle GefStKz = <ref name="Roth">{{Carl Roth|7743|Name=|Datum=2. Juni 2008}}</ref>
| Gefahrensymbole = {{Gefahrensymbole|Xn}}
| R = {{R-Sätze|22}}
| S = {{S-Sätze|22|45}}
| MAK =
}}

'''Hesperetin''' ist das [[Aglykon]] des [[Hesperidin]]s und gehört zur Gruppe der [[Flavonoide]].<ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|W431300|Datum=3. April 2011|Name=Hesperetin}}</ref>

== Geschichte ==
Hesperetin wurde 1928 erstmals durch [[Hydrolyse]] von [[Hesperidin]] erhalten.<ref>Shinoda, J. & Kawagoye, M. (1928): ''Polyhydroxychalcones, polyhydroxyhydrochalcones and polyhydroxyflavanones. III. Synthesis of hesperetin.'' In: ''Yakugaku Zasshi.'' Bd. 48, S. 938–941.</ref>

== Vorkommen ==
Hesperetin kommt neben [[Hesperidin]] in Schalen von [[Orange (Frucht)|Orangen]] und anderen [[Zitrusfrucht|Zitrusfrüchten]] vor.

== Eigenschaften ==
Das natürliche Hesperetin ist [[Chiralität (Chemie)|chiral]]. Der [[Optische Rotationsdispersion#Spezifischer Drehwinkel|spezifische Drehwert]] des natürlichen (''S'')-(−)-Hesperetins beträgt −37,6 ° (c = 1,8 M in Ethanol bei 27 °C).<ref name="merck index" />

== Pharmakologische Wirkung ==
Hesperetin hemmt als starkes [[Antioxidantien|Antioxidans]] die [[Lipidperoxidation]] und kann Nervenzellen vor bestimmten schädigenden Einflüssen schützen ([[Neuroprotektion]]).<ref>J. Cho (2006): ''Antioxidant and neuroprotective effects of hesperidin and its aglycone hesperetin.'' In: ''Arch. Pharm. Res.'' Bd. 29, S. 699, PMID 16964766.</ref>

Weiterhin senken Hesperetin und seine [[Metabolit]]en den [[Lipide|Lipidgehalt]] des Blutes, wobei es auch Hinweise auf eine Hemmung der [[Cholesterin]]biosynthese gibt.<ref>H. K. Kim, ''et al.'' (2003): ''Lipid-lowering efficacy of hesperetin metabolites in high-cholesterol fed rats.'' In: ''Clin. Chim. Acta.'' Bd. 327, S. 129, {{DOI|10.1016/S0009-8981(02)00344-3}}.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Siehe auch ==
* [[Neohesperidin-Dihydrochalkon]]

[[Kategorie:Natürliches Polyphenol]]
[[Kategorie:Dihydropyran]]
[[Kategorie:Keton]]
[[Kategorie:Polyphenol]]

[[en:Hesperetin]]
[[fr:Hespérétine]]
[[pl:Hesperetyna]]

Vitexin

2012-02-16T16:31:02Z

Shakiestone:

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Vitexin.svg|220px|Strukturformel von Vitexin]]
| Suchfunktion =
| Andere Namen = *8-C-Glucosyl-apigenin
*Apigenin-8-C-Glucosid
*8-β-D-Glucopyranosyl-5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)-4H-chromen-4-on
| Summenformel = C21H20O10
| CAS = 3681-93-4
| PubChem = 24872951
| Beschreibung = gelbes Pulver<ref name="Sigma" />
| Molare Masse = 432,38 g·[[mol]]−1
| Aggregat =
| Dichte = 
| Schmelzpunkt = 260−263 °C<ref> {{Literatur | Autor=S.K. Kapoor, P.I. Ahmad, A. Zaman | Titel=Chemical constituents of ''ailanthus excelsa'' | Sammelwerk=Phytochemistry | Band=10 | Nummer=12 | Jahr=1971 | Seiten=3333 | DOI =10.1016/S0031-9422(00)97424-7}}</ref>
| Siedepunkt = 
| Sublimationspunkt = 
| Dampfdruck = 
| Löslichkeit = 
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|FLUKA|49513|Name=Vitexin|Datum=15.1.2012}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="Sigma" />
| Quelle GefStKz = <ref name="Sigma" />
| Gefahrensymbole = {{Gefahrensymbole|-}}
| R = {{R-Sätze|-}}
| S = {{S-Sätze|-}}
| LD50 = 1 mg·kg−1 (LD25, Maus, intraperitoneal)<ref>{{ChemID|3681-93-4}}</ref><ref>''Planta Medica''. Vol. 43, S. 396, 1981.</ref>
}}

'''Vitexin''' ist eine natürlich vorkommende, gelbe [[chemische Verbindung]]. Als ''8-C-Glucosyl-apigenin'' ist Vitexin ein [[Derivat (Chemie)|Abkömmling]] des [[Apigenin]]s, einem Pflanzenfarbstoff aus der Gruppe der [[Flavonoide]]. Das ''C-Glycosid'' ist strenggenommen kein echtes [[Glycoside|Glycosid]], wird jedoch oft dieser Gruppe zugerechnet. Vitexin wirkt wie auch viele andere Flavonoide [[Antioxidans|antioxidativ]]. In isolierter Form ist es ein kristallines Pulver.

== Vorkommen ==
Vitexin kommt in der [[Passiflora incarnata|Passionsblume]]<ref>T. Dingermann, K. Hiller, G. Schneider, I. Zündorf: Schneider Arzneidrogen. 5. Auflage, Elsevier 2004, ISBN 3-8274-1481-4, Seite 195.</ref> und häufig auch in [[Weißdorn]]blättern<ref>T. Dingermann, K. Hiller, G. Schneider, I. Zündorf: Schneider Arzneidrogen. 5. Auflage, Elsevier 2004, ISBN 3-8274-1481-4, Seite 199.</ref> vor. Es wurde ferner in den Blättern einiger [[Bambus]]sorten<ref>Zhang, Y; Jiao, J; Liu, C; Wu, X; Zhang, Y (2007). "Isolation and purification of four flavone C-glycosides from antioxidant of bamboo leaves by macroporous resin column chromatography and preparative high-performance liquid chromatography". Food Chemistry. {{DOI|10.1016/j.foodchem.2007.09.037}}.</ref> sowie bei [[Knöteriche]]n (''Persicaria'')<ref>R. Hänsel, K. Keller, H. Rimpler, G. Schneider(Hrsg.): ''Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis. Band 6: Drogen P–Z.'' 5. Auflage, Springer Berlin/Heidelberg/New York 1994, ISBN 3-540-52639-0, S. 74.</ref>, [[Roggen]] (''Secale cereale'')<ref>R. Hänsel, K. Keller, H. Rimpler, G. Schneider(Hrsg.): ''Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis. Band 6: Drogen P–Z.'' 5. Auflage, Springer Berlin/Heidelberg/New York 1994, ISBN 3-540-52639-0, S. 649.</ref> und in den Samen des [[Bockshornklee]] (''Trigonella foenum-graecum'')<ref>R. Hänsel, K. Keller, H. Rimpler, G. Schneider(Hrsg.): ''Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis. Band 6: Drogen P–Z.'' 5. Auflage, Springer Berlin/Heidelberg/New York 1994, ISBN 3-540-52639-0, S. 1000.</ref> nachgewiesen.

== Strukturverwandte ==
Ein [[Isomer]] des Vitexins ist das Isovitexin (Apigenin-6-C-Glucosid).

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Glycosid]]
[[Kategorie:Pflanzenfarbstoff]]
[[Kategorie:Natürliches Polyphenol]]

[[en:Vitexin]]
[[fr:Vitexine]]

Flavonoide

2012-02-15T01:05:06Z

Shakiestone:

[[Datei:Flavan acsv.svg|thumb|Die Grundstruktur der Flavonoide, Flavan]]
Die '''Flavonoide''' sind eine Gruppe von [[Sekundäre Pflanzenstoffe|sekundären Pflanzenstoffen]], zu denen ein Großteil der Blütenfarbstoffe gehört. Sie leiten sich chemisch vom Grundgerüst des [[Flavan]] (2-Phenylchroman) ab und bestehen aus zwei aromatischen Ringen, die durch einen [[Tetrahydropyran]]-Ring verbunden sind. In der Natur gibt es rund 8000 Verbindungen, deren Vielfalt durch verschiedene Oxidationsstufen im sauerstoffhaltigen Ring, unterschiedliche Substitutionen an den aromatischen Ringen und das Anhängen von [[Kohlenhydrate|Zucker]]n ([[Glykoside|Glykosid]]-Bildung) entsteht. Die Biosynthese verläuft über den [[Shikimisäureweg]].

Flavonoide sind universell in Pflanzen vorhanden, somit auch in der menschlichen Nahrung. Ihnen werden besonders [[Antioxidantien|antioxidative]] Eigenschaften zugeschrieben. Etliche flavonoidhaltige Pflanzen werden medizinisch genutzt.

Die Flavonoide wurden in den 1930er-Jahren durch den [[Nobelpreis]]träger [[Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt]] entdeckt und zunächst als [[Vitamine|Vitamin]] P bezeichnet. Das "P" im Vitamin P steht für "[[Permeabilität]]sfaktor".

== Name ==
Einige Pflanzen wie die Färber-Eiche (''[[Quercus tinctoria]]''), der [[Färberwau]] (''Reseda lutea'') oder der [[Färbermaulbeerbaum]] (''Maclura tinctoria'') wurden in der Vergangenheit zum Gelbfärben verwendet. Nachdem man ihre Inhaltsstoffe identifiziert hatte, nannte man diese Gruppe von Farbstoffen Flavone, nach dem [[latein]]ischen Wort ''flavus'' für gelb. Als man erkannte, dass sehr viele Inhaltsstoffe gleichartig aufgebaut waren, von denen viele anders gefärbt oder farblos sind, nannte man die Stoffgruppe Flavonoide.<ref name="Pharmakognosie"/>

== Vorkommen ==
Flavonoide sind im [[Pflanzen]]reich universell verbreitet und kommen sowohl in [[Samenpflanzen]] als auch in [[Moose]]n und [[Farne]]n vor. Nur von wenigen Mikroorganismen ist die Bildung von Flavonoiden bekannt, so etwa vom [[Gießkannenschimmel]] ''[[Aspergillus candidus]]''. [[Tiere]] können keine Flavonoide bilden. Das Vorkommen in manchen Tierarten, etwa in den Flügeln mancher [[Schmetterlinge]], ist auf die Aufnahme pflanzlicher Flavonoide mit der Nahrung und ihre Einlagerung in den Körper zurückzuführen. <ref name="Luckner"/> Nach anderen Angaben sind die Flavonoide auf die Pflanzen beschränkt.<ref name="Pharmakognosie"/>

== Struktur, Vielfalt und Untergruppen ==
Das Grundgerüst der Flavonoide besteht aus zwei aromatischen Ringen, die über eine C3-Brücke verbunden sind. Ring A zeigt meist das Substitionsmuster des [[Phloroglucin]]s auf, was auf seine [[Acetogenin]]herkunft hinweist. Ring B und die C3-Brücke stammen aus dem [[Shikimisäureweg]], Ring B ist dabei meist an 4' hydroxyliert, häufig auch an 3' oder 3' und 5'. Die C3-Brücke ist bei den allermeisten Flavonoide (Ausnahme [[Chalkone]]) zu einem O-heterozyklischen Ring geschlossen (Ring C). Die Grundstruktur der Flavonoide ist somit das [[Flavan]] (2-Phenylchroman). Seltener ist Ring B versetzt auf die Position 3 (Isoflavan, abgeleitet davon die [[Isoflavone]]), oder 4 (Neoflavan). <ref name="Pharmakognosie"/>

Insgesamt sind bereits über 8000 verschiedene Flavonoide beschrieben worden (Stand 2006). Die Ausgestaltung, besonders der Oxidationsgrad an der C3-Brücke, dient zur Gliederung der Flavonoide in die verschiedenen Untergruppen.
<ref name="Pharmakognosie"/>

Die Flavonoide werden nach dem Oxidationsgrad der C3-Brücke in verschiedene Gruppen unterteilt. Sechs große Untergruppen kommen in den meisten höheren Pflanzen vor: [[Chalkone]], [[Flavone]], [[Flavonole]], [[Flavandiole]], [[Anthocyanidine]] und [[Kondensierte Tannine]]. Die [[Aurone]] sind sehr weit verbreitet, aber nicht ubiquitär. Auf wenige Gruppen beschränkt sind etwa die [[Isoflavone]] (v.a. in [[Fabaceae]]), und 3-Deoxy-Anthocyanidine, die als Vorstufe der [[Phlobaphene]] bspw. von ''[[Vitis vinifera]]'', ''[[Arachis hypogaea]]'' und ''[[Pinus sylvestris]]'' gebildet werden. <ref name="Winkel-Shirley"/>

Die strukturelle Vielfalt der Flavonoide geht zurück auf die Vielzahl der Substitutionsmuster an den Ringen A und B, sowie darauf, dass die Flavonoide meist nicht frei, sondern als [[Glykoside]] vorliegen. Es sind über 80 verschiedene Zucker nachgewiesen. Für das [[Quercetin]] sind 179 verschiedene Glykoside beschrieben worden.<ref name="Basiswissen"/>

{| class="prettytable"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Untergruppe
! Grundstruktur
! Beispiele
|-
| [[Chalkone]]
| [[Datei:Chalcones.svg|150px]]
| [[Isoliquiritigenin]], [[Xanthohumol]]
|-
| [[Flavone]]
| [[Datei:Flavon num.svg|150px]]
| [[Luteolin]], [[Apigenin]]
|-
| Flavonole
| [[Datei:Flavonol num.svg|150px]]
| [[Morin (Farbstoff)|Morin]], [[Quercetin]], [[Rutin]], [[Kaempferol]], [[Myricetin]], [[Isorhamnetin]], [[Fisetin]]
|-
| Flavanole
| [[Datei:Flavan-3-ol.svg|150px]]
| [[Catechin]], [[Gallocatechin]], [[Epicatechin]], [[Epigallocatechingallat]]
|-
| Flavanone
| [[Datei:Flavanone num.svg|150px]]
| [[Hesperetin]], [[Naringenin]], [[Eriodictyol]]
|-
| Flavanonole
| [[Datei:Flavanonol num.svg|150px]]
| [[Taxifolin]]
|-
| [[Isoflavone]]
| [[Datei:Isoflavon num.svg|150px]]
| [[Genistein]], [[Daidzein]], [[Licoricidin]]
|-
| Anthocyanidine ([[Anthocyane]])
| [[Bild:Anthocyanidine.svg|150px]]
| [[Cyanidin]], [[Delphinidin]], [[Malvidin]], [[Pelargonidin]], [[Peonidin]], [[Petunidin]]
|-
| [[Aurone]]
| [[Bild:Aurones numb.svg|150px]]
| [[Aureusidin]]
|}

== Biosynthese ==
[[Datei:Flavonoidbiosynthese.png|right|350px|thumb|Biosynthese der Flavonoide]]

Ausgangspunkt für die Biosynthese der Flavonoide ist die aromatische Aminosäure [[Phenylalanin]], die über den [[Shikimisäureweg]] gebildet wird. Phenylalanin wird durch die [[Phenylalanin-Ammoniak-Lyase]] (PAL) in ''trans''-[[Zimtsäure]] umgewandelt. Diese wird wiederum durch die Zimtsäure-4-Hydroxylase zu p-[[Cumarsäure]] hydroxyliert. Dieser Weg ist allen [[Phenylpropanoide]]n gemeinsam. Die p-Cumarsäure wird zu Cinnamoyl-Coenzym A aktiviert. <ref name="Heldt">[[Hans-Walter Heldt]]: ''Pflanzenbiochemie''. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996, ISBN 3-8274-0103-8, S. 423-437.</ref>

Im nächsten Schritt wird der zweite aromatische Ring gebildet: das Enzym [[Chalcon-Synthase]] (CHS) bildet aus dem Cinnamoyl-CoA und drei Molekülen [[Malonyl-Coenzym A]], die aus dem [[Fettsäuresynthese]]weg stammen, das [[Chalcon]]. Chalcon steht durch die Wirkung der [[Chalcon-Isomerase]] (CHI) mit dem Flavanon im Gleichgewicht. Damit erfolgt der Ringschluss des dritten Ringes. <ref name="Heldt"/>

Die drei Schlüsselenzyme (PAL, CHS und CHI) sowie teilweise die Enzyme der weiteren Syntheseschritte liegen als [[Enzymkomplexe]] vor. Wahrscheinlich befindet sich der Komplex an der [[cytosol]]ischen Seite des [[Endoplasmatisches Reticulum|Endoplasmatischen Reticulums]]. <ref name="Winkel-Shirley">Brenda Winkel-Shirley: ''Flavonoid Biosynthesis. A Colorful Model for Genetics, Biochemistry, Cell Biology, and Biotechnology''. Plant Physiology, Band 126, 2001, S. 485-493.</ref>

Vom Flavanon führen die verschiedenen Wege zu den Flavonen, Flavonolen, Isoflavonen und Anthocyanidinen. <ref name="Heldt"/>

Die Biosynthese der Flavonoide wird durch Licht induziert, die Speicherung erfolgt vorwiegend in der [[Vakuole]].<ref>Dieter Schlee: ''Ökologische Biochemie''. 2. Auflage, Gustav Fischer Verlag, Jena 1992, ISBN 3-334-60393-8, S. 67f.</ref>

Der Großteil der Enzyme für die Flavonoid-Biosynthese stammt aus drei Enzymklassen, die in allen Organismen vorkommen: Oxoglutarat-abhängige Dioxygenasen, NADPH-abhängige Reduktasen und Cytochrom-P450-Hydroxylasen. Die beiden Schlüsselenzyme CHS und CHI gehören zu anderen Familien. CHI dürfte sowohl bezüglich Sequenz wie dreidimensionaler Struktur einzigartig für die Pflanzen sein. CHS wiederum gehört zur Superfamilie der pflanzlichen [[Polyketide|Polyketid]]-Synthasen. <ref name="Winkel-Shirley"/>

== Bedeutung ==
Die verschiedenen Flavonoide erfüllen in den Pflanzen eine Vielzahl von Funktionen.
[[Datei:Morning glory 5b.jpg|thumb|Die blaue Blütenfarbe von ''[[Ipomoea tricolor]]'' beruht auf einem Zusammenspiel von Anthocyanidinen und Hydroxy-Zimtsäuren, die das [[Chromophor]] vor hydrolytischem Abbau schützen. Beide sind über Zuckergruppen miteinander verbunden.<ref name="HarborneFlower"/> ]]
Flavonoide bilden die wichtigste Gruppe unter den Blütenfarbstoffen und dienen hier der Anlockung von [[Bestäubung|Bestäubern]]. Die Anthocyanidine liefern eine Vielfalt von Farben, die von orange über rot bis blau reichen. In allen anthocyanidinhaltigen Blüten sind auch Flavone und/oder Flavonole enthalten, die der Stabilisierung der Anthocyanidine dienen, in höheren Konzentrationen aber auch eine Verschiebung der Blütenfarbe in den Blaubereich bewirken. Gelbe Blütenfarbe wird seltener durch Flavonoide verursacht. Flavonole wie [[Gossypetin]] und [[Quercetagetin]] sind für die gelbe Blütenfarbe in ''[[Gossypium hirsutum]]'', ''[[Primula vulgaris]]'' und einigen [[Korbblütler]]n wie ''[[Chrysanthemum segetum]]'' verantwortlich. Chalcone und Aurone bedingen die gelbe Blütenfarbe in einigen anderen Korbblütlern wie ''Coreopsis'' und ''[[Dahlia]]'' und in neun weiteren Pflanzenfamilien. Häufig kommen in Korbblütlern gelbe Flavonoide zusammen mit den ebenfalls gelben Carotenoiden vor. Weiße Blütenfarbe wird zu 95 % durch Flavonoide bedingt: Flavone wie Luteolin und Apigenin, und Flavonole wie Kaempferol und Quercetin, wobei Flavonole etwas weiter im langwelligen Bereich absorbieren. <ref name="HarborneFlower">J. B. Harborne: ''Introduction to Ecological Biochemistry''. Dritte Auflage, Academic Press, London 1988, ISBN 0-12-324684-9, S. 47-53.</ref>

Die kondensierten Tannine interagieren mit den Glykoproteinen im Speichel von Herbivoren und wirken [[adstringierend]]. Sie vermindern die Verdaubarkeit der Pflanzen und schrecken so viele potentielle Herbivoren ab. <ref name="Luckner"/>

Andere Flavonoide fungieren als Fraßschutz gegen [[Herbivore]]n ([[Repellent]]). Für spezialisierte Insekten sind solche Flavonoide wiederum Fraß-Stimulantien. <ref name="Luckner"/> Besonders Flavon- und Flavonol-Glykoside, etwa basierend auf Rutin, Quercitrin und Isoquercitrin, sind für Insekten toxisch, während sie für höhere Tiere ungiftig sind. Das Wachstum verschiedener Schmetterlingsraupen reduziert sich bei Anwesenheit von bspw. Isoquercitrin in der Nahrung dramatisch, auf 10 % der Kontrollgruppen. Diese Flavonoide kommen vorwiegend in krautigen Pflanzen vor und dürften hier die kondensierten Tannine der Holzpflanzen ersetzen. <ref>J. B. Harborne: ''Introduction to Ecological Biochemistry''. Dritte Auflage, Academic Press, London 1988, ISBN 0-12-324684-9, S. 95, 175f.</ref>

Besonders Flavone und Flavonole fungieren als Schutz gegen UV-Strahlung und kurzwelliges Licht.<ref name="Luckner"/> Sie werden in freier Form von Pflanzen an extremen Standorten wie in ariden oder alpinen Gebieten an der Blattoberfläche abgelagert, häufig in Form von mehlartigen Belagen. Sie verhindern so die [[Photooxidation|photooxidative]] Zerstörung von [[Biomembran|Membranen]] und Photosynthesepigmenten. Aufgrund ihrer [[Lipophilie]] reduzieren sie auch die Besiedlung der Blattoberfläche mit Mikroorganismen. Die Flavonoide haben aber auch direkt antivirale, antibakterielle und antifungale Wirkung. <ref>Dieter Schlee: ''Ökologische Biochemie''. 2. Auflage, Gustav Fischer Verlag, Jena 1992, ISBN 3-334-60393-8, S. 271f.</ref>

Bestimmte Pflanzenflavonoide spielen eine Rolle in der Regulation der Genexpression des [[Knöllchenbakterien|Knöllchenbakteriums]] ''[[Rhizobium]]''.<ref name="Luckner"/>

Stark [[methoxy]]lierte Flavonoide finden sich häufig in Knospen-Exsudaten und anderen lipophilen Sekreten. Sie wirken [[fungitoxisch]], ebenso das [[Nobiletin]] in ''[[Zitruspflanzen|Citrus]]''-Blättern. <ref name="Luckner"/>

== Flavonoide in Nahrung und Medizin ==
[[Datei:Red Apple.jpg|thumb|Die Flavonoide im Apfel wie in vielen anderen Früchten sind in der Schale konzentriert.<ref name="Basiswissen"/>]]
=== Nahrung ===
Der Mensch nimmt Flavonoide mit der Nahrung in größeren Mengen auf. Rund zwei Drittel der rund ein Gramm umfassenden phenolischen Substanzen, die der Mensch zu sich nimmt, sind Flavonoide. „Es wird angenommen, das sie dank ihrer antioxidativen Wirkung, die [[in vitro]] z. T. stärker ist als diejenige von bekannten Antioxidanzien wie [[Vitamin E]], einen signifikanten Einfluss auf die Gesundheit des Menschen haben.“<ref name="Pharmakognosie"/>

[[Epidemiologie|Epidemiologische]] Studien zeigten ein geringeres Risiko für verschiedene Krankheiten bei höherer Flavonoidaufnahme, darunter etwa Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Flavonoide wirken auf den [[Arachidonsäure]]-Stoffwechsel und damit auf die Blutgerinnung. Für Krebs zeigten die epidemiologischen Studien keinen Zusammenhang, mit Ausnahme von Lungenkrebs, dessen Risiko vor allem durch Flavonoidaufnahme über [[Kulturapfel|Äpfel]] verringert wird. <ref name="Basiswissen"/>

Für einige Verbindungen wurde in in vitro-Tests eine [[mutagen]]e oder [[genotoxisch]]e Wirkung gezeigt. Es gibt aber keine Hinweise auf eine [[Toxizität]] beim Menschen, Tierversuche zeigten keine [[kanzerogen]]e Wirkung von Flavonoiden.<ref name="Basiswissen"/>

Bestimmte Flavonoide führen zu einer starken Hemmung der [[Cytochrom P450]]-abhängigen [[Monooxygenase]]n (Phase-I-Enzyme), andere wiederum zu einer Aktivierung. Es kann auch eine dosisabhängige Aktivierung von [[Biotransformation#Phase-II-Reaktionen_.28Konjugationsreaktionen.29|Phase-II-Enzym]]en kommen. All dies kann zu Wechselwirkungen mit Arzneistoffen führen, etwa bei [[Grapefruit]]. <ref name="Basiswissen"/>

=== Medizinische Nutzung ===
[[Datei:메밀.JPG|thumb|[[Buchweizen]]kraut wird zur technischen Gewinnung von [[Rutin]] verwendet.<ref name="Pharmakognosie"/>]]
Etliche flavonoidhaltige [[Arzneidroge]]n werden therapeutisch genutzt, daneben auch einige Reinstoffe. Sie werden als Venenmittel eingesetzt aufgrund ihrer gefäßschützenden, ödemprotektiven Wirkung, als Herz-Kreislaufmittel wegen ihrer positiv inotropen, antihypertensiven Wirkung, als [[Diuretikum|Diuretika]], als [[Spasmolytikum|Spasmolytika]] bei Magen-Darm-Beschwerden sowie als Lebertherapeutika. Ihre Wirkung wird hauptsächlich auf ihre antioxidativen Eigenschaften sowie die Hemmung von [[Enzym]]en zurückgeführt. <ref name="Pharmakognosie"/>

Epidemiologische, wie auch die meisten [[in vivo]]-Studien deuten an, dass Flavonoide einen positiven Einfluss auf verschiedene [[Herz-Kreislauferkrankungen]] haben. Traditionell wurden diese Effekte nur ihren [[antioxidativ]]en Aktivitäten zugeschrieben. Jedoch gibt es neben der unmittelbaren Bindung [[Reaktive Sauerstoffspezies|Reaktiver Sauerstoffspezies]] (ROS) eine Vielzahl anderer Effekte, die in [[pharmakologisch]] erreichbaren Konzentrationen auch für den positiven [[Kardiovaskulär|kardiovaskulären]] Einfluss der Flavonoide wie z.B. [[Taxifolin]] verantwortlich sein kann. Dazu gehören insbesondere die Hemmung der ROS-bildenden Enzyme, Hemmung der [[Thrombozyten]]funktion, Hemmung der [[Leukozyten]]-Aktivierung und gefäßerweiternde Eigenschaften.<ref>Mladenka P, Zatloukalová L, Filipský T, Hrdina R. Cardiovascular effects of flavonoids are not caused only by direct antioxidant activity. Free Radic Biol Med. 2010 Sep 15;49(6):963-975; PMID 20542108.</ref>

Unter den zahlreichen Wirkungen von Flavonoiden, die in in vitro- und [[in vivo]]-Versuchen nachgewiesen wurden, sind die wichtigsten: <ref name="Pharmakognosie"/>
* [[Antiallergikum|antiallergische]] und [[Antiphlogistikum|antiphlogistische]] Wirkung
* antivirale und antimikrobielle Wirkung
* [[Antioxidans|antioxidative]] Wirkung
* antiproliferative und anti[[kanzerogen]]e Wirkung

Flavonoide wirken über mehrere Wirkungsmechanismen. Im Vordergrund stehen dabei die Interaktion mit [[DNA]] und Enzymen, die Aktivierung von Zellen, ihre Eigenschaft als Radikalfänger, sowie die Beeinflussung von verschiedenen Signaltransduktionswegen in den Zellen ([[NF-κB]], [[MAPK]]). Flavonoide hemmen über dreißig Enzyme im menschlichen Körper. Sie aktivieren verschiedenste Zelltypen des [[Immunsystem]]s. Die beiden letzten Eigenschaften sind etwa für die entzündungshemmende Wirkung von Flavonoiden verantwortlich. <ref name="Pharmakognosie"/>

Folgende Flavonoide werden als Reinstoffe als Venenmittel genutzt: <ref name="Pharmakognosie"/>
* [[Citrusbioflavonoide]], [[Hesperidin]]
* [[Diosmin]]
* [[Rutin]] und [[Hydroxymethylrutinoside]]

Unter den Arzneidrogen überwiegen solche, die Flavonolglykoside und Glykosylflavone enthalten. Wichtige Arzneidrogen, die größere Mengen an Flavonoiden enthalten, sind:<ref name="Pharmakognosie"/>
* Arnikablüten ([[Arnika]])
* Birkenblätter ([[Hänge-Birke]], [[Moor-Birke]])
* Buchweizenkraut (''[[Fagopyrum esculentum]]'')
* Ginkgoblätter ([[Ginkgo]])
* Goldrutenkraut (aus ''[[Solidago virgaurea]]'', ''[[Solidago gigantea]]'' und ''[[Solidago canadensis]]'')
* Holunderblüten ([[Schwarzer Holunder]])
* Hopfenzapfen ([[Echter Hopfen]])
* Kamillenblüten ([[Kamille]])
* Katzenpfötchenblüten ([[Gewöhnliches Katzenpfötchen]])
* Lärchenextrakt ([[Taxifolin]])
* Mädesüßkraut und -blüten ([[Mädesüß]])
* Mariendistelfrüchte ([[Mariendistel]])
* Passionsblumenkraut (aus ''[[Passiflora incarnata]]'')
* Bitterorangenschale ([[Bitterorange]])
* Ringelblumenblüten ([[Ringelblume]])
* [[Römische Kamille]]
* Rotes Weinlaub (''[[Vitis vinifera]]'')
* Saflorblüten ([[Saflor]])
* Stiefmütterchenkraut (''[[Viola arvensis]]'' und ''[[Wildes Stiefmütterchen|Viola tricolor]]'')
* Süßholzwurzel ([[Süßholz]])
* Weißdornblätter mit Blüten (mehrere [[Weißdorne|Weißdorn]]-Arten)

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Luckner">Martin Luckner: ''Secundary Metabolism in Microorganisms, Plants and Animals''. 3. Auflage, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1990,ISBN 3-334-00322-1, S. 406-415.</ref>
<ref name="Basiswissen">Bernhard Watzl, Gerhard Rechkemmer. ''Basiswissen aktualisiert: Flavonoide.'' Ernährungs-Umschau, Band 48 , 2001, Heft 12 [http://www.ernaehrungs-umschau.de/media/pdf/EU_12_498_502.pdf (PDF)]</ref>
<ref name="Pharmakognosie">Rudolf Hänsel, Otto Sticher (Hrsg.): ''Pharmakognosie. Phytopharmazie''. 9. Auflage, Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-642-00962-4, S. 1098-1152.</ref>
</references>

== Weiterführende Literatur ==
* Ø. M. Andersen, K. R. Markham: ''Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications''. CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton 2006, ISBN 978-0849320217

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Pflanzenfarbstoff]]
[[Kategorie:Natürliches Polyphenol]]

[[ar:فلافونويد]]
[[bg:Флавоноид]]
[[ca:Flavonoide]]
[[cs:Flavonoidy]]
[[da:Flavonoid]]
[[en:Flavonoid]]
[[eo:Flavonoido]]
[[es:Flavonoide]]
[[fi:Flavonoidit]]
[[fr:Flavonoïde]]
[[gl:Flavonoide]]
[[he:פלבנואיד]]
[[hr:Bioflavonoidi]]
[[hu:Flavonoid]]
[[id:Flavonoid]]
[[it:Flavonoide]]
[[ja:フラボノイド]]
[[jv:Flavonoid]]
[[lt:Flavonoidai]]
[[nl:Flavonoïde]]
[[pl:Flawonoidy]]
[[pt:Flavonoide]]
[[ro:Flavonoide]]
[[ru:Флавоноиды]]
[[sk:Flavonoid]]
[[sl:Flavonoidi]]
[[sv:Flavonoid]]
[[uk:Флавоноїди]]
[[zh:黄酮类化合物]]

Benutzer:Bin im Garten/Chemie/Brückenkurs

2012-02-01T04:58:58Z

Shakiestone: /* Auftrennung */

= [[Analytische Chemie]] =

Die '''Analytische Chemie''' beschäftigt sich als Teilgebiet der [[Chemie]] mit der Identifizierung und der Mengenbestimmung von chemischen Substanzen (in diesem Zusammenhang als '''Analyten''' bezeichnet). Sie spielt in fast allen chemischen Teildisziplinen eine bedeutende Rolle und ist häufig Gegenstand aktueller öffentlicher Diskussionen wie zum Beispiel in der [[Umweltanalytik]].

== Grundlegende Typen der Analytischen Chemie ==
Die wohl wichtigste Unterscheidung ist die zwischen [[Qualitative Analyse|qualitativer Analyse]], [[Quantitative Analyse|quantitativer Analyse]] und [[Strukturanalytik]]:

* Die ''qualitative Analyse'' fragt nach dem ''Was'' im Sinne von „Was für ein Stoff ist das?“ Liegt nicht nur eine [[chemische Verbindung]] vor, sondern ein [[Gemisch]], lautet die Frage „Welche Substanzen sind in der [[Analysenprobe|Probe]] vorhanden?“. Grundaufgabe der qualitativen Analyse ist also die Identifikation von Stoffen (Durchführung einer [[Nachweisreaktion]], ggf. nach vorheriger [[Entstörung]] oder Auftrennung).
* Die ''quantitative Analyse'' fragt dagegen nach dem ''Wie viel'', d. h. danach, welche Menge eines Stoffes (des [[Analyt]]en) in einem Gemisch (der Probe) vorhanden ist. Was „wie viel“ genau bedeuten soll, ist übrigens gar nicht so trivial. Meist ist hier die [[Stoffmengenkonzentration]] gemeint, also zum Beispiel die Angabe, wie viel [[mol]] Coffein pro Liter Kaffee vorliegen.
* Die ''Strukturanalyse'' fragt nach dem molekularen Aufbau einer Substanz (der [[Chemische Struktur|chemischen Strukturformel]] oder der [[Kristallstruktur]])

Qualitative und quantitative Analytik werden oft aufeinander aufbauend durchgeführt: Für die quantitative Analyse sollte die zu bestimmende Substanz idealerweise bekannt sein. Voraussetzung für eine qualitative Analyse ist eine genügend große Menge Analyt in der Probe, abhängig von der [[Nachweisgrenze]] der verwendeten Methode. Eine Sonderstellung nimmt die Strukturbestimmung ein. Mit dem Aufkommen moderner Kopplungsmethoden (s.u.) werden aber Struktur-bestimmende Analyseverfahren auch in der qualitativen und quantitativen Analytik immer wichtiger.

Neben der Bestimmung einzelner Stoffe eines Gemischs werden oftmals Summenparameter bestimmt – insbesondere wenn es um schnelle Grundaussagen über eine Probe geht. Beispiele sind der [[Gesamter organischer Kohlenstoff|TOC]] (Total Organic Carbon, ein Maß für den Gesamtgehalt organischer Verbindungen), der [[Chemischer Sauerstoffbedarf|CSB]] (Chemischer Sauerstoffbedarf als Maß für die Gesamtmenge an oxidierbaren Substanzen)oder der [[Trolox Equivalent Antioxidative Capacity|TEAC-Assay]] ([[antioxidativ]]e Kapazität einer Probe).

In der Polymeranalytik ist speziell die Molekulargewichtsverteilung der [[Polymer]]e von Interesse, da Polymere niemals aus Molekülen gleicher Molekülmasse bestehen, sondern um einen statistischen Mittelwert verteilt sind; diese mittlere Molekülgröße beziehungsweise die Molekulargewichtsverteilung sind hier spezifische Eigenschaften des Polymers.

Schließlich gibt es noch die verschiedenen Verfahren der Oberflächenanalytik. Das besondere an diesen analytischen Methoden ist, dass sie besonders sensitiv und zugleich selektiv Oberflächen-Eigenschaften abbilden können. Beispiele für diese Methoden sind: [[Elektronen-Energieverlustspektroskopie]] (EELS), [[Photoelektronenspektroskopie#Chemische Analyse (XPS, ESCA)|Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie]] (XPS), [[Auger-Elektronen-Spektroskopie]] (AES), [[Photoelektronenspektroskopie#Valenzbandspektroskopie (UPS)|Ultraviolet-Photoelektronen-Spektroskopie]] (UPS), [[Niederenergetische Ionenstreuspektroskopie]] (ISS=LEIS), [[Rutherford Backscattering Spectrometry]] (RBS), [[EXAFS|(Surface) Extended X-Ray absorption Fine Structure]] ((S)EXAFS=XANES), [[Röntgen-Nahkanten-Absorptions-Spektroskopie]] (XANES=NEXAFS) oder [[Low Energy Electron Diffraction|Beugung niederenergetischer Elektronen]] (LEED).

== Nass-chemische Analysemethoden ==
Die nass-chemische Analytik bedient sich bei der Identifikation und Quantifizierung ausschließlich chemischer Methoden; irgendwelche Instrumente, die physikalische Methoden zu Hilfe nehmen, werden nicht benutzt, was aber Geräte zur Automatisierung der Analysen (zum Beispiel [[Continuous Flow Analysis]]) nicht ausschließt. Beispiele für qualitative Methoden sind:

* ''[[Nachweisreaktion]]en'' farbige [[Komplexbildungsreaktion]]en oder Niederschlägen durch [[Fällungsreaktion]]en
* ''[[Flammenfärbung]]'' Beispiel: viele Metallionen färben eine Bunsenbrennerflamme in charakteristischer Weise

Aber auch quantitative Bestimmungen lassen sich rein chemisch durchführen:
* ''[[Photometrie]]'' Der Analyt reagiert mit einem Reaktionspartner unter Bildung eines farbigen Komplexes. Die Stärke der Färbung wird anschließend mit der Färbung von Lösungen bekannter Konzentration verglichen.
* ''[[Titration]] (Volumetrie)'' Zu einer Lösung des Analyten wird die Lösung eines Reaktionspartners bekannter Konzentration langsam zugegeben. Wenn der Analyt vollständig abreagiert ist, bewirkt der zugesetzte Reaktionspartner bzw. ein [[Indikator (Chemie)|Indikator]] einen Farbumschlag, eine Niederschlagsbildung oder sonst ein deutlich sichtbares Ereignis. Aus dem Volumen der verbrauchten Lösung des Reaktionspartners kann man die Konzentration des Analyten errechnen.
* ''[[Gravimetrie (Chemie)|Gravimetrie]]'' Der Analyt reagiert mit einem Reaktionspartner und bildet einen unlöslichen Niederschlag bekannter Zusammensetzung; aus dessen Gewicht wird die Analytmenge bestimmt (daher der Name: ''gravis'' ist Latein und bedeutet „schwer“).

== Instrumentelle Analytik ==
→ Hauptartikel: [[Instrumentelle Analytik]]

Wichtiger als die rein chemischen Nachweise sind heutzutage die Methoden der instrumentellen chemischen Analytik, deren Anzahl fast schon unüberschaubar geworden ist. Die Verfahren beruhen im Wesentlichen auf physikalischen Messprinzipien. Viele dieser Methoden sind sowohl für qualitative als auch quantitative Bestimmungen verwendbar. Auch hier nur ein paar Beispiele:

* ''[[Spektroskopie]]'' Hier wird die Wellenlängen-abhängige Absorption oder Emission von elektromagnetischer Strahlung benutzt, die für den jeweiligen Analyten charakteristisch ist. Elektromagnetische Strahlung kann dabei sichtbares oder UV-Licht sein ([[UV/VIS-Spektroskopie]]), infrarotes Licht ([[IR-Spektroskopie]], [[Raman-Spektroskopie]]), Röntgenstrahlung (Röntgen-Fluoreszenz Analyse, [[Röntgenfluoreszenzanalyse|RFA]]) oder Gamma-Strahlung ([[Mößbauer-Effekt]]). Zur quantitativen Elementanalytik kommen hauptsächlich zum Einsatz [[Atomabsorptionsspektroskopie]], [[Atomemissionsspektroskopie]] und induktiv gekoppelte Plasmen gekoppelt mit Optischer Emissionsspektroskopie ([[ICP-OES]]) oder gekoppelt mit Massenspektrometrie ([[ICP-MS]]) .
* ''Massenspektrometrie'' ([[Massenspektrometrie|MS]]) Die Analyt-Moleküle werden auf irgendeine Weise ionisiert und im Vakuum in die Gasphase gebracht. Die Massen der intakten Molekülionen und der sog. Fragmentionen (Molekülionen können zerbrechen und dabei Fragmente bilden) werden bestimmt. Es gibt eine Unmenge an verschiedenen Ionisierungsmethoden und Detektortypen ([[Stoßionisation|Elektronenstoß-Ionisation]] (EI), [[chemische Ionisation]] (CI), [[Elektrospray]] (ESI), [[Atmospheric Pressure Chemical Ionization]] (APCI), [[Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation|Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation]] (MALDI), [[Fast Atom Bombardment]] (FAB), [[Sekundärionen-Massenspektrometrie]] (SIMS); Felddesorption (FD), Feldionisation (FI), Thermische Ionisation (TIMS), [[Atomspektroskopie#ICP-MS (Massenspektrometrie)|ICP-Massenspektrometrie]] (ICP-MS); Sektorfeld-Massenspektrometer, [[Quadrupol-Massenspektrometer]], [[Flugzeit-Massenspektrometer]], [[Ionenfallen-Massenspektrometer]] etc.).
* ''[[NMR-Spektroskopie|Kernresonanz-Spektroskopie]]'' (NMR) Bei dieser besonderen Art der Spektroskopie werden magnetische Wechselwirkungen zwischen Atomkernen und Elektronen in den Analyt-Molekülen ausgenutzt. Es gibt eine unüberschaubare Zahl an speziellen Detektionsmethoden (zum Beispiel COESY, NOESY), sog. 1D-, 2D- und 3D-NMR etc. Eine besondere Spielart der NMR ist die sog. [[Magnetresonanztomographie|MRT]] (Magnet-Resonanz-Tomographie), die als bildgebendes Verfahren in der Medizin erhebliche Bedeutung gewonnen hat.
* ''[[Chromatographie]]'' Ziel ist hier die Trennung verschiedener Substanzen. Dazu wird das Analytgemisch in einem Lösungsmittel (''mobile Phase'') gelöst, das dann eine feste Trägersubstanz (''stationäre Phase'') durchströmt ([[Flüssigchromatographie]]). Alternativ kann das Analytgemisch auch verdampft an der stationären Phase vorbei geführt werden ([[Gaschromatographie]]). Durch unterschiedlich starke Wechselwirkungen mit der stationären Phase werden manche Analyten schnell, andere langsam in Flussrichtung transportiert. Die Wanderungsgeschwindigkeit ist für den jeweiligen Analyten charakteristisch.
* ''Elektroanalytische Messmethoden'' Hier werden elektrochemische Parameter (Redoxpotentiale, elektrischer Strom, Leitfähigkeit etc.) benutzt, um qualitative und quantitative Analysen durchzuführen. Stichworte sind [[Voltammetrie]]/[[Polarographie]], [[Coulometrie]], [[Amperometrie]], [[Potentiometrie]], [[Konduktometrie]], [[Elektrogravimetrie]] etc.

Spektroskopische Methoden haben über ihre Anwendung in der klassischen Analytik hinaus erhebliche Bedeutung für die Strukturaufklärung chemischer Verbindungen. Insbesondere die Kombination mehrerer spektroskopischer Methoden ist vor allem in der Organischen Chemie ein sehr effektives Werkzeug. Daneben spielt die [[Röntgenstrukturanalyse]] eine bedeutende Rolle bei der Aufklärung von [[Kristallstruktur]]en.

In der Praxis finden sich sehr oft Überschneidungen von nass-chemischer und instrumenteller Analytik: Häufig wird eine Probe zunächst nass-chemisch aufbereitet, um für eine instrumentelle Methode verwendbar zu sein. So müssen schwer verdampfbare Substanzen chemisch modifiziert werden ([[Derivatisierung]]), damit sie mittels Gaschromatographie analysiert werden können, oder es müssen besonders komplexe Gemische zunächst mit nass-chemischen Methoden aufgetrennt werden, bevor die instrumentelle Analytik zum Zuge kommen kann.

== Anwendungen ==
Die vielen verschiedenen Analysemethoden erlauben eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise:

* Die ''Strukturaufklärung'' dient der Identifizierung neuer chemischer Verbindungen bei der chemischen [[Synthese (Chemie)|Synthese]] oder bei der Erforschung neuer [[Naturstoff]]e und dem Verständnis ihrer Eigenschaften.
* Besonders in der [[Umweltanalytik|Umwelt-]] und [[Lebensmittelanalytik]] wurden in den letzten Jahren enorme Fortschritte in der Leistungsfähigkeit analytischer Messmethoden und deren [[Nachweisgrenze]]n gemacht. Hier, sowie in der [[Forensik|forensischen Chemie]] müssen Substanzen identifiziert und quantifiziert werden.
* Bei der Herstellung chemischer, pharmazeutischer und kosmetischer Produkte sowie von Nahrungsmitteln sind im Rahmen der [[Qualitätskontrolle]] chemische Analysen unumgänglich.

== Literatur ==
* [[Gerhard Jander|Jander]], Blasius, Strähle, Schweda: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie; Hirzel, Stuttgart; Auflage: 16., überarb. A. (März 2006); ISBN 978-3-7776-1388-8
* Jander, Blasius, Strähle: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum (einschl. der quantitativen Analyse); Hirzel, Stuttgart; Auflage: 15., neu bearb. Aufl. (Oktober 2005); ISBN 978-3-7776-1364-2
* Otto: Analytische Chemie; Wiley-VCH; Auflage: 3., vollst. überarb. u. erw. A. (Juli 2006); ISBN 978-3-527-31416-4
* Skoog, Leary: Instrumentelle Analytik. Grundlagen, Geräte, Anwendungen (Springer-Lehrbuch); Springer, Berlin; Auflage: 1 (Mai 1996); ISBN 978-3-540-60450-1
* [[Georg Schwedt|Schwedt]]: Analytische Chemie; Wiley-VCH; Auflage: 1 (2004); ISBN 978-3-527-30866-8
* Handbuch der experimentellen Chemie Sekundarbereich II, Band 3 + 4, Analytische Chemie und Umweltanalytik I + II, Aulis Verlag Deubner & Co. KG * Köln

== Weblinks ==
{{Commonscat|Analytical chemistry|Analytische Chemie}}
* {{Dmoz|World/Deutsch/Wissenschaft/Naturwissenschaften/Chemie/Analytik/}}
* [http://www.gdch.de/strukturen/fg/ach.htm Fachgruppe Analytische Chemie] der [[Gesellschaft Deutscher Chemiker|GDCh]]
* [http://www.aktuelle-wochenschau.de/2005/index05.htm aktuelle Wochenschau] - Neuigkeiten aus der analytischen Forschung
* [http://www.lectures4you.de/fachbereiche.php?Fachgebiet=Chemie&Fachbereich=Analytische%20Chemie Verzeichnis frei zugänglicher Lehrangebote in Analytischer Chemie]

{{Navigationsleiste Teilbereiche der Chemie}}

= [[Qualitative Analyse]] =

Die '''qualitative Analyse''' beschäftigt sich mit dem Nachweis [[chemisches Element|chemischer Elemente]], funktioneller Gruppen oder Verbindungen, ohne deren Mengenverhältnisse zu berücksichtigen. Dieser geschieht durch [[Nachweisreaktion]]en oder auf instrumentellem Wege.

== Anfänge, Entwicklung und Methoden der Analytischen Chemie ==
Immer wieder stießen Menschen auf unbekannte Flüssigkeiten, Gegenstände, Nahrungsmittel und Getränke, deren unbekannte Wirkung sie untersuchen wollten. Während einige vorsichtige Regierende in Antike und Mittelalter zu derlei lebensmittelanalytischen Zwecken Sklaven als Vorkoster einsetzten - und wohl auch verbrauchten - , hielten sich andere Monarchen an ihren Höfen oft Gelehrte. Probier- und Experimentierkünstler, Hofastrologen und -theologen, Ärzte, Kräuterfrauen, Quacksalber, Alchemisten, Meister und Magier gaben ihre oft geheimen Entdeckungen und Erfahrungen von Generation zu Generation weiter - und mit dem Aufkommen naturwissenschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsmethoden entwickelten sich erste systematische Vorgehensweisen zur Untersuchung unbekannter Proben auf die in ihnen enthaltenen Stoffe.

[[Bild:Domenico-Fetti Archimedes 1620.jpg|thumb|''[[Archimedes]]'', [[Domenico Fetti]], 1620, ''Alte Meister'' [[Staatliche Kunstsammlungen Dresden]] ]]

Eine der wohl ältesten physikalisch-analytischen Methoden zur Untersuchung einer unbekannten Metallprobe war vielleicht das [[Archimedisches Prinzip|archimedische Prinzip]]: der Vergleich der [[Dichte]] durch Untertauchen in Wasser, um echtes von verfälschtem Gold unterscheiden zu können.

Auch chemische [[Analysemethoden]] gab es schon, noch bevor sich die [[Chemie]] als Naturwissenschaft etablierte. Schon [[Plinius der Ältere|Plinius]] wusste [[Eisen(II)-sulfat|Eisensulfat]] in [[Grünspan]] nachzuweisen, indem er Galläpfelsaft einsetzte (dieser bildet mit [[Eisen]]-II-Ionen eine [[Eisengallustinte|schwarze Eisenverbindung]]).

Nach Entdeckung der [[Salpetersäure|Salpeter-]] und [[Schwefelsäure]] in den Vitriol-, [[Alaun]]- und Salpetersiedereien (Byzanz, 13. Jahrhundert) konnte man Silber- und Goldlegierungen auch chemisch voneinander unterscheiden: Silber löst sich in Salpetersäure („Scheidewasser“) auf, Gold nicht. Als man dann [[Salmiak]] in Salpetersäure löste, war das [[Königswasser]] entdeckt (Venedig, 15. Jahrhundert) - es löste selbst den König der Metalle auf, das [[Gold]]. Und mit Hilfe von Kupfersalzlösungen - hergestellt z.B. aus Scheidewasser und Bronze - lehrte [[Andreas Libavius]] (ca. 1550-1616), wie man [[Salmiakgeist]] im Wasser nachweist: Kupfersalzlösungen färben sich durch den Salmiakgeist tiefblau.

[[Robert Boyle]] entwickelte 1685 den folgenden ersten Analysengang zur Untersuchung der Qualität eines Gewässers ohne gesundheitsschädliche Geschmacksproben:

# Messung der Temperatur und Bestimmung der Dichte (Volumen abmessen und Wiegen)
# Vorsichtige Bestimmung von Farbe, Geruch und Wirkung auf die Haut
# Ermittlung beweglicher Teilchen im Wasser mit Hilfe von [[Lupe]]n und der Wirkung von Luft auf die Wasserprobe,
# Test mit Galläpfelsaft (sind im Wasser Eisensalze enthalten, so färbt es sich schwarz, mit Kupfersalzen auch rot und/oder trüb),
# Test mit Veilchen- oder Rotkohlsaft ([[Anthocyane]] als [[Indikator (Chemie)|Indikator]])

[[Bild:Friedrich Hoffmann.jpg|thumb|Friedrich Hoffmann]]
[[Friedrich Hoffmann]] erweiterte den Analysengang 1703 um den Nachweis von Kochsalz (Nachweismittel: [[Silbernitrat|Höllenstein]]) und Schwefelverbindungen (mit Hilfe von Quecksilber und/oder Quecksilbersalzen), und zur Zeit Bergmanns (um 1780) umfasste der Reagentiensatz“ des Analytikers schon Lackmus, Veilchen- und Galläpfelsaft, Schwefelsäure, [[Oxalsäure]], [[Pottasche]], Kalkwasser, Höllenstein, [[Bleizucker]] und [[Ethanol|Spiritus]].

Im 19. Jahrhundert entwickelte sich schließlich nach Entdeckung immer weiterer Elemente ein für Laien bald kaum noch überschaubares Repertoire an Nachweismethoden und [[Nachweisreaktionen]]. Und um zu verhindern, dass bestimmte Stoffe gezielte [[Nachweisreaktionen]] (durch Färbungen, Trübungen usw.) störten, entwickelten Chemiker schließlich ein Trennsystem: Sie trennten mit Hilfe bestimmter [[Fällungsmittel]] (Gruppenreagentien) die nachzuweisenden Metallsalze ([[Kationen]]) in Gruppen von Niederschlägen und Lösungen auf - der klassisch-nasschemische [[Kationentrenngang]] entstand. Dieser basierte auf der Basis von Ausfällungen und Säure-Base-Reaktionen und dem methodisch immer gezielteren Einsatz immer gleicher, effizienter Fällungs- und Nachweismittel in Laboratorien.

=== Anorganische Chemie ===
Die erste Prüfung einer kleinen Teilmenge des Stoffgemisches erfolgt nach äußeren Eigenschaften wie
* Farbe,
* Beschaffenheit,
* Kristallform,
* eventuell auch Geruch und Geschmack, jedoch ist wegen der möglichen Toxizität der unbekannten Substanzen stark von Geruchs- und Geschmacksproben abzuraten!
und dann werden in Vorproben
* die [[Löslichkeit]],
* das Verhalten beim Erhitzen ([[Lötrohrprobe]]),
* die Färbung der [[Boraxperle|Borax]]- oder [[Phosphorperle]] und
* die [[Flammenfärbung]] getestet.

Der größere Teil wird dann vollständig in [[Lösung (Chemie)|Lösung]] gebracht, denn fast nur aus Lösungen lassen sich die für einzelne Ionen charakteristischen Färbungen und [[Niederschlag | Niederschläge]] erzeugen. Schwer lösliche Verbindungen werden mit starken [[Säure]]n oder [[Salzschmelze]]n [[Aufschluss (Chemie)| aufgeschlossen]].

Im [[Trennungsgang]] werden die gelösten [[Ion]]en mit Hilfe von [[Reagenz]]ien in Gruppen aufgeteilt, innerhalb derer weitere Trennungen vorgenommen werden, um schließlich die isolierten Ionen mit Spezialreagenzien nachzuweisen ([[Identifizierung]]sreaktion, [[Nachweisreaktion]]).
Diese Gruppen bezeichnet man als Fällungsgruppen. Der [[Kationentrenngang]] wird im Chemiestudium in der Reihenfolge von oben nach unten durchführt:

{| class="prettytable"
|- class="hintergrundfarbe6"
!Gruppenname
!Reagenz
!abgetrennte Ionen
!Vorgehen
!Prinzip
|-
|
* Reduktions-Gruppe
|[[Hydrazin|N2H4]]
|Pt2+/4+, Pd2+/4+
|
|einige Edelmetalle werden durch Hydrazin zu Metall reduziert und können anschließend wieder gelöst und identifiziert werden
|-
|
* Salzsäure-Gruppe
|HCl
|Ag+, (Pb2+), (Hg1+)
|siehe [[Salzsäuregruppe]]
|Fällung schwerlöslicher Chloride im sauren
|-
|
* Schwefelwasserstoff-Gruppe
|H2S in Salz- oder Essigsäurelösung
|Cu2+, Sn2+/4+, Cd2+, Hg1+/2+, Pb2+, As3+/5+, Sb3+/5+
|siehe [[Schwefelwasserstoffgruppe]]
|Fällung schwerlöslicher Sulfide im sauren
|-
|
* Urotropin-Gruppe
|[[Urotropin|C6H12N4]]
|Fe3+, Al3+, Cr3+
|siehe [[Ammoniumsulfidgruppe]], [[Urotropin-Gruppe]]
|Fällung schwerlöslicher Hydroxide dreiwertiger Kationen im alkalischen
|-
|
* Ammoniumsulfid-Gruppe
|(NH4)2S
|Co2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+
|siehe [[Ammoniumsulfidgruppe]]
|Fällung weiterer schwerlöslicher Sulfide, nun im alkalischen
|-
|
* Ammoniumcarbonat-Gruppe
|(NH4)2CO3
|Ba2+, Sr2+, Ca2+
|siehe [[Ammoniumcarbonatgruppe]]
|Fällung schwerlöslicher Carbonate im alkalischen
|-
|
* lösliche-Gruppe
|direkt, weil viele Ionen durch die bisherigen Fällungen abgetrennt
|Na+, NH4+, K+, Mg2+, Li+
|siehe [[Nachweisreaktionen]], [[Lösliche Gruppe]]
|-
|}

=== Organische Chemie ===
In den vergangenen Jahrhunderten haben sich zahlreiche Menschen mit Einzelaspekten der qualitativen organischen Analyse beschäftigt. Auf diese Weise wurden Spezialreagenzien zum Nachweis verschiedener bedeutender [[Funktionelle Gruppe|funktioneller Gruppen]] entwickelt, z. B. [[Fehlingsche Lösung]], [[Lucas-Probe]] u. v. a.

Die ersten umfassenden Trennungs- und Analysengänge für die qualitative organische Analyse wurden im 20.Jahrhundert verfasst. Das Schema eines solchen Analysenganges sieht wie folgt aus:

* Trennung des unbekannten Analysengemisches durch [[Säulenchromatographie]], [[Destillation]] oder [[Niederschlag|Fällung]] bzw. [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktion]] ([[Ether-Trennungsgang]])

* Bestimmung der physikalischen Eigenschaften der einzelnen Substanzen, also Aggregatzustand, Farbe, Geruch, [[Siedepunkt|Siede-]]/[[Schmelzpunkt]], [[Brechzahl]], [[pH-Wert]] der Reinsubstanz und in wässriger Lösung. Unter Zuhilfenahme bestimmter Literatur oder Software, z. B. [[Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie|Beilstein]], kann dann die Auswahl der möglichen Stoffe hier schon stark eingegrenzt werden.

* Elementaranalyse durch [[Natrium-Aufschluss]] ermöglicht den Nachweis von [[Stickstoff]] ([[Lassaigne-Probe]]), [[Schwefel]] ([[Bleisulfid]]-Fällung) und [[Halogen]]en (Fällung mit [[Silbernitrat]]) in der ursprünglichen Substanz.

* Nachweis funktioneller Gruppen, z. B. Alkohol oder Amin, durch charakteristische Reaktionen

* Eindeutige Identifizierung durch Herstellung eines charakteristischen [[Derivat (Chemie)|Derivat]]es

== Unterdrückung von Nebenreaktionen ==
Oft wird bei Nachweisreaktion neben dem Nachweismittel ein zusätzliches Reagenz zugegeben, welches in der Probe Stoffe beseitigt, die die Nachweisreaktion stören. Die Unterdrückung von Nebenreaktionen kann in vielfältiger Weise geschehen. Die wichtigsten Methoden sind:

=== Oxidation ([[Redoxreaktion]]) ===
Wenn z. B. eine [[Vorprobe]] auf [[Acetat]] durchgeführt wird, um die Anwesenheit von Acetationen in einer unbekannten Probe zu beweisen, dann verreibt man diese Substanz in einem [[Mörser (Werkzeug)|Mörser]] mit Kaliumhydrogensulfat. Dieser Stoff reagiert mit Acetationen zu [[Essigsäure]], die sich durch ihren Geruch verrät:
:<math>\mathrm{CH_3COO^- + HSO_4^- \ \longrightarrow \ CH_3COOH + SO_4^{2-}}</math>
:Acetat wird durch Hydrogensulfat protoniert. Es entsteht Essigsäure und [[Sulfate|Sulfat]].
Diese Reaktion wird gestört, wenn eine Probe zusätzlich Sulfidionen aufweist: In diesem Fall entsteht aus Sulfid und Hydrogensulfat das nach faulen Eiern riechende Giftgas [[Schwefelwasserstoff]]: Eine Geruchsprobe sollte in diesem Fall natürlich unterbleiben. Zur Beseitigung gibt man zusätzlich etwas [[Wasserstoffperoxid]] hinzu: Es oxidiert das störende Sulfid zum geruchlosen Sulfat.

=== Fällungsmittel ([[Fällungsreaktion]]) ===
[[Datei:DSC01971 - Cobalt (II) reactions.JPG|miniatur|[[Cobalt(II)-nitrat|CoNO3]] (schwach pink), [[Cobaltsulfid|CoS]] (schwarz), Co(OH)2 (rotbraun), Cobaltcarbonate (blau)]]
Viele Schwermetallionen stören [[Nachweise für Anionen]], indem sie mit dem Nachweismittel Farbreaktionen eingehen. Zur Entstörung wird eine Salzprobe daher mit Soda ([[Natriumcarbonat]]) und Wasser aufgekocht und filtriert. Sodalösung ist basisch, da Wasser mit Carbonat reagiert:
:<math>\mathrm{CO_3^{2-} + \ H_2O \leftrightharpoons \ HCO_3^- + \ OH^-}</math>
:Dissoziationsgleichgewicht des Carbonations in Wasser ([[Säure-Base-Reaktion]])
Das Filtrat ([[Sodaauszug]]) enthält daher Carbonat- und Hydroxidionen.
Störende Schwermetallionen bilden in dieser Lösung Niederschläge ([[Carbonate]] und [[Hydroxide]]).
Das Filtrat wird als [[Sodaauszug]] bezeichnet und enthält die Anionen als Natriumsalze. Diese können nun störungsfrei nachgewiesen werden.

Auch im [[Kationentrenngang]] wird mit [[Fällungsmittel]]n gearbeitet, um störende Kationen voneinander zu trennen - in erster Linie mit Schwefelwasserstoff, welcher Sulfide ausfällt (vgl. Abbildung und siehe unter [[Salzsäuregruppe]], [[Schwefelwasserstoffgruppe]], [[Ammoniumsulfidgruppe]], [[Ammoniumcarbonatgruppe]]).

=== Verdrängung ([[Säure-Base-Reaktion]]) ===
[[Datei:DSC01975 - Barium (II) reactions.JPG|miniatur|1. Bariumhydroxid, 2. Bariumcarbonat, 3. Bariumsulfat]]
Starke Säuren verdrängen schwache Säuren aus ihren Salzen (s. o.). Wenn man [[Nachweise für Anionen]] wie z. B. [[Sulfat]] durchführt, setzt man hierzu einen [[Sodaauszug]] von der Probe ein. Dieser enthält jedoch vom Soda her [[Carbonat]]-Ionen (s.o.). Carbonat reagiert wie Sulfat mit dem Nachweismitel [[Bariumchlorid]]lösung zu einem weißen Niederschlag (es entsteht Bariumcarbonat, weiß, welches einen positiven Sulfatnachweis vortäuscht, denn bei diesem entsteht [[Bariumsulfat]], Malerweiß):
:<math>\mathrm{SO_4^{2-} + BaCl_2 \longrightarrow BaSO_4 \downarrow + 2 \ Cl^-}</math>
Zum Sulfat-Nachweis wird [[Salzsäure]] zugegeben: Sie verdrängt das Carbonat-Ion durch Bildung von [[Kohlensäure]] (Kohlendioxid und Wasser; [[Säure-Base-Reaktion]]):
:<math>\mathrm{CO_3^{2-} + 2 \ HCl \longrightarrow CO_2 \uparrow + 2 \ Cl^- + H_2O}</math>
Wenn im salzsauren Sodaauszug der Probelösung noch immer ein weißer Niederschlag bei Bariumchloridzugabe auftritt, so muss dieser vom (Barium-)Sulfat her kommen ([[Fällungsreaktion]]).

=== Maskierung ([[Komplexbildungsreaktion]]) ===
[[Datei:Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat.JPG|miniatur|Eisen(III)-Lösung und [[Eisen(III)-thiocyanat]] ]]
Eine andere Methode ist es, das störende Ion zu „maskieren“. Wenn eine Probe z. B. [[Kobalt]]-Ionen enthält, dann lassen sich diese mit dem Nachweismittel Ammoniumthiocyanat und [[Pentanol]] (Amylalkohol) nachweisen: Beim Schütteln der Reaktionsmischung entsteht ein in Pentanol blau löslicher Kobalt-Thiocyanat-Komplex (vgl. unter [[Nachweise für Kationen]]):
:<math>\mathrm{Co^{2+} + SCN^- + 5 \ H_2O \longrightarrow [Co(H_2O)_5(SCN)]^+}</math>
:Cobalt-Kationen reagieren im wässrigen Milieu bei Zugabe von Thiocyanat-Ionen zum pinken Pentaaquathiocyanatocobalt(II)-Komplex, der sich mit blauer Farbe in Pentanol löst.
Enthält die Probe jedoch zusätzlich Eisensalze, so überdeckt der bei dieser [[Nachweisreaktion]] entstehende, tiefrote Eisen-Thiocyanat-Komplex die blaue Farbe – Eisen stört den Nachweis ([[Komplexbildungsreaktion]]):
:<math>\mathrm{Fe^{3+} + \ SCN^- + 5 \ H_2O \longrightarrow [Fe(SCN)(H_2O)_5]^{2+}}</math>
:Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat-Ionen reagieren in einem wässrigen Milieu zum blutroten Pentaaquathiocyanatoferrat(III)-Komplex.

Zur Maskierung gibt man beim Nachweis festes [[Natriumfluorid]] hinzu: Es reagiert zu einem farblosen, reaktionsunfähigen Hexafluoroferrat-Komplex – das Eisen wurde „maskiert“.

== Moderne ==
Heutzutage sind qualitative Schnellanalysen mit spezifisch empfindlichen Reagenzien üblich. Auch hat die [[Instrumentelle Analytik]] wesentlich mehr Gewicht, selbst für sehr einfache qualitative Fragestellungen. Schwierigere Fragestellungen etwa aus der organischen oder der Biochemie werden meist durch [[Chromatografie]] und [[Spektroskopie| spektroskopische Methoden]] gelöst. 
Dennoch widmen sich die ersten [[Semester]] des [[Chemiestudium]]s intensiv dem [[Kationentrenngang]] und seinen [[Nachweisreaktion]]en, weil er wichtige Stoffkenntnisse vermittelt.

== Siehe auch ==
* [[Nachweise für Anionen]]
* [[Nachweise für Kationen]]
* [[Nachweise organischer Stoffe]]

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie#Qualitative Analyse}}
{{Wikibooks|Anorganische Chemie für Schüler}} (Grundlagen der Nachweisreaktionen in der Anorganik sowie der Chemie allgemein)
* {{Google Buch|BuchID=lBtDAAAAIAAJ|Linktext=Anleitung zur qualitativen chemischen Analyse}} Von [[Carl Remigius Fresenius|C. Remigius Fresenius]], 9. Auflage, Veröffentlicht von F. Vieweg und sohn, 1856

== Literatur ==
* Küster Thiel 105. Auflage, "Rechentafeln für die Chemische Analytik", Berlin / New York 2003
* Gerhart Jander: ''Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum''. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990 (in 13. Aufl.), ISBN 3-7776-0477-1
* Udo R. Kunze, Georg Schwedt: ''Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analyse'', 5. überarbeitete Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2002 ISBN 3-527-30858-X
* Michael Wächter: ''Stoffe, Teilchen, Reaktionen''. Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 2000, S.154-169 ISBN 3-582-01235-2
* Bertram Schmidkonz: ''Praktikum Anorganische Analyse''. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt 2002, ISBN 3-8171-1671-3

= [[Quantitative Analyse]] =

Eine '''quantitative Analyse''' ist ein [[Chemie|chemisches]] und/oder physikalisches Verfahren, bei der es um die Beantwortung der Frage geht, wie viel von einem [[Stoff (Chemie)|Stoff]] in einer gegebenen Probe vorhanden ist.

Alle Methoden lassen sich einteilen in die "klassischen" und die [[Physik|physikalischen]] Analysemethoden.

== Klassische Methoden ==
Bei den '''klassischen Methoden''' geht es um chemische Umsetzungen, nach denen eine Massen-, Stoffmengen- und Volumenbestimmung vorgenommen wird. Über [[Stöchiometrie|stöchiometrische]] Umrechnungsfaktoren lassen sich dann die Massen der einzelnen Elemente bestimmen. Aufgrund der Messungstypen hat man deshalb die folgenden Unterkategorien:
* [[Gravimetrie (Chemie)|Gravimetrie]] oder Gewichtsanalyse
** [[Elementaranalyse]]
* Volumetrie ([[Titration|Titrimetrie]]) oder [[Maßanalyse]]
** [[Komplexometrie]]
** [[Säure-Base-Titration]]
** [[Redox-Titration]]
** [[Fällungsreaktion]]

== Physikalische Methoden ==
Bei den '''physikalischen Methoden''' geht es um die Messung von konzentrationsabhängigen physikalischen Eigenschaften aus denen eine Konzentration oder Masse berechnet werden kann.
* Elektroanalytische Methoden:
** [[Konduktometrie]] (Messung der Leitfähigkeit einer Elektrolytlösung)

* Spektroskopische Methoden nutzen die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit den Molekülen der Probe.
** [[Photometrie]]
** [[Kolorimetrie]] (Messung der [[Absorption (Physik)|absorbierten]] [[Licht]]s)
** [[Atomspektroskopie]]
** [[Röntgenfluoreszenzanalyse]]

* kernphysikalische Methoden
** [[Neutronenaktivierungsanalyse]]

== Physikalisch-chemische Methoden ==
Zu den Methoden, bei denen sowohl [[chemische Reaktion]]en als auch physikalische Vorgänge eine Rolle spielen gehören:
* [[Chromatographie]] mit den Untergruppen:
** [[Flüssigkeitschromatographie]]
** [[Gaschromatographie]]
* [[Massenspektrometrie]] mit den Einsatzgebieten
** Qualitative Analyse vor allem organischer Stoffe in Umweltproben
** Strukturaufklärung organischer Stoffe
** Hochempfindliche Detektionsmethode in der Chromatographie.
** [[Proteomik]] und dort mit den Methoden
*** [[iTRAQ]]
*** [[SILAC]]
* Elektrochemische Analysemethoden:
** [[Elektrogravimetrie]] (Messung des Gewichtes, der elektrolytischen Abscheidung)
** [[Potentiometrie]] (Messung der Potenzialänderung)
** [[Amperometrie]] (Messung des Elektrolysestroms bei konstantem Potenzial)
** [[Coulometrie]] (Messung der benötigten [[Elektrische Ladung|elektrischen Ladung]])
** [[Voltammetrie]] (Messung von Strom bei bekannten Potenzial)
** [[Polarographie]] (Voltammetrie an einer tropfenden Quecksilberelektrode)
** [[2D-Gelelektrophorese|2D-PAGE]] (zweidimensionale Gelelektrophorese)

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie#Quantitative Analyse}}
* {{Google Buch|BuchID=vPE8AAAAYAAJ|Linktext=Anleitung zur quantitativen chemischen Analyse}} Von [[Carl Remigius Fresenius|C. Remigius Fresenius]], 5. Auflage, Veröffentlicht von F. Vieweg und sohn, 1866

= [[Strukturaufklärung]] =

'''Strukturaufklärung''', auch '''Strukturanalyse''', bezeichnet die Aufklärung der Zusammensetzung [[Chemische Verbindung|chemischer Verbindungen]]. Chemische Stoffe können sich hinsichtlich der räumlichen Anordnung der einzelnen [[Atom]]e in ihren [[Molekül]]en unterscheiden, auch wenn ihre atomare Zusammensetzung gleich ist ([[Isomerie]]). Die [[Strukturanalytik]] umfasst als Teilgebiet der [[Analytische Chemie|Analytischen Chemie]] chemische und physikalische Methoden zur Aufklärung der [[Chemische Struktur|chemischen Struktur]] von Substanzen.

Auch die [[Strukturchemie]], [[Festkörperchemie]], [[Festkörperphysik]] und [[Kristallographie]], sowie [[Werkstoffprüfung]] und [[Metallografie]] beschäftigen sich mit der Aufklärung und Beschreibung von Strukturen, der räumlichen Anordnung von Atomen, Molekülen und Ionen in [[Feststoff]]en. In der [[Oberflächenchemie]] und [[Oberflächenphysik|-physik]] ist die Struktur einer Oberfläche von besonderer Bedeutung, da an einem Phasenübergang oft besondere Effekte entstehen.

== Chemische Methoden ==
Einige funktionelle Gruppen in organischen Molekülen lassen sich mit einfachen chemischen Nachweisreaktionen finden:

* Alkohole: [[Iodoformprobe]]
* Aldehyde: [[Fehlingsche Probe]], [[Schiffsche Probe|Schiff's Reagenz]], [[Tollensprobe]], [[Nylanders Reagenz]]
* Carbonsäuren: [[Ester]]bildung mit Geruchsprobe
* C–C-Mehrfachbindungen: [[Elektrophile Addition]] von Brom oder Iod (Entfärbung)
* Organische Halogenide: [[Beilsteinprobe]]

Die einzelnen Ergebnisse dieser Reaktionen sind häufig nicht als endgültige Nachweis zu verstehen, da manche der Proben nicht vollkommen spezifisch sind oder in Gegenwart bestimmter anderer funktioneller Gruppen versagen. Meist bringt erst die Kombination mehrerer Prüfmethoden Gewissheit über die Struktur der untersuchten Verbindung.

== Instrumentelle Methoden ==
* Magnetische Kernspinresonanzspektroskopie [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR]]
* [[Massenspektrometrie]]
* [[Infrarotspektroskopie]]
* [[Ramanspektroskopie]]
* [[Röntgenstrukturanalyse]]
* [[Elementaranalyse]]

== "Kleine Moleküle" ==
Durch die [[Elementaranalyse]] lässt sich die Zusammensetzung, das heißt der Anteil von Atomen der einzelnen Elemente an einem [[Molekül]], an einer [[Chemische Verbindung|chemischen Verbindung]] feststellen. Das reicht bei organischen Molekülen jedoch meist noch nicht aus, um eine [[Strukturformel]] des Moleküls zeichnen zu können. Um zusätzliche Informationen über die [[Topologie]] des Moleküls zu erhalten, stehen eine Reihe [[Spektroskopie|spektroskopischer Methoden]] zur Verfügung.

Dazu gehören:
* [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR]]: liefert Information über benachbarte [[Wasserstoff]]atome, im Molekül relative Abstände der Wasserstoffatome, sowie begrenzte Information über die Verknüpfung der Atome durch deren [[chemische Verschiebung]]
* [[Massenspektrometrie]]: Zeigt die Gesamtmasse des Moleküls und abhängig von der eingesetzten Technik die Masse von Fragmenten, in die ein Molekül während der Massenspektrometrie zerfällt.
* [[Infrarot-Spektroskopie]]: lässt Rückschlüsse über die Existenz bestimmter [[Funktionelle Gruppe|funktioneller Gruppen]] im Molekül zu
* Einkristall-Röntgenstruktur-Analyse: führt zu einem dreidimensionalem Modell aller schwereren Atome (Wasserstoffatome werden nur sehr schlecht abgebildet)

Insbesondere ist es oft nötig die [[Stereochemie]] einer neu synthetisierten [[Chiralität (Chemie)|chiralen]] Substanz zu bestimmen. Für diese Aufgabe kommen von den oben genannten Spektroskopiemethoden nur die Röntgenstruktur-Analyse und in einigen Fällen die NMR-Spektroskopie in Frage.

Bevor diese Techniken bekannt waren, konnte nur eine relative Stereochemie durch Zurückführen der noch nicht charakterisierten Substanz mittels [[Chemische Reaktion|chemischer Reaktionen]] auf bereits charakterisierte Substanzen bestimmt werden, dies hatte vor allem für die [[Konfiguration (Chemie)|Konfiguration]] der [[Zucker]] eine große Bedeutung.

== Biologische Makromoleküle ==

Die Strukturaufklärung von [[Protein]]en und [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] heutzutage unterscheidet sich von der kleiner Moleküle, da die [[Primärstruktur]], d.h. die Verknüpfung der einzelnen Atome bereits bekannt ist. Das Interesse gilt hier im allgemeinen der [[Proteinfaltung|Faltung]] (auch [[Proteinstruktur]]), d.h. der genauen räumlichen Anordnung der Atome im Molekül.

Von den oben genannten Techniken werden für die Aufklärung der räumlichen Struktur von Biomacromlekülen nur die Röntgen-Strukturanalyse und [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR]] eingesetzt.

Für die Röntgenstrukturanalyse ist es nötig, Einkristalle der Biomacromoleküle in ausreichender Größe zu erhalten. Dies ist oft nur mittels vieler unterschiedlicher Kristallationsversuche möglich, oft werden auch gar keine Kristalle erhalten (zum Beispiel weil das Protein flexible Bereiche aufweist). Der Erhalt von Kristallen kann so Monate bis Jahre in Anspruch nehmen. Sind die Kristalle vorhanden, lassen sich jedoch die entsprechenden Strukturen anhand der aufgenommenen [[Röntgenbeugung|Beugungsmuster]] normalerweiser innerhalb von Tagen oder Wochen erhalten.

Die Strukturaufklärung mittels NMR analysiert die Biomacromoleküle direkt in Lösung. Es muss daher nicht befürchtet werden, dass die erhaltenen Strukturen durch die Einbettung in ein [[Kristallgitter]] und die dadurch zusätzlich auf das Molekül einwirkenden Kräfte verfälscht sind. Durch NMR zugänglich sind jedoch nur Atome mit einem magnetischen Moment (einer ungeraden Spinquantenzahl) des Atomkerns. Insbesondere ist dies [[Wasserstoff]] und das natürlich in [[Kohlenstoff]] zu 1% neben C12 vorkommende C13 und [[Phosphor]] P31 (in DNA und RNA). Um mehr Informationen, auch über andere Atomarten erhalten zu können müssen Moleküle verwendet werden, in denen NMR-taugliche [[Isotope]] wie C13 oder N15 angereichert wurden.

Die Analyse von zwei oder dreidimensionalen NMR-Spektren kann die folgenden Informationen über die Substanz liefern:
* Abstände zwischen zwei Wasserstoff-Atomkernen (Protonen) durch den NOE ([[Kern-Overhauser-Effekt]], [[NOESY]]-Spektren)
* Orientierung von N15-H Bindungen durch [[dipolare Restkopplung]]en
* [[Diederwinkel]] durch Bestimmung der skalaren [[Kopplung]] in eindimensionalen oder [[COSY]] Spektren

=== Proteine ===

Die Strukturaufklärung ist bei Proteinen von Interesse, da nur bei einer von mehreren möglichen Faltungen das Protein in der Lage ist als ein [[Enzym]] zu wirken.


=== DNA und RNA ===

Die erste Strukturaufklärung von DNA geht auf Röntgenstrukturaufklärung durch [[Rosalind Franklin]] zurück. Ihre Röntgenbeugungsdiagramme lieferten die wesentlichen Hinweise auf die Struktur der DNA, welche im Jahre 1953 von James Watson und Francis Crick veröffentlicht wurde.

Die erste hochaufgelöste Struktur eines DNA-Duplex in B-Konformation, das sogenannte [[Dickerson-Dodecamer]] wurde im Jahre 1981 von [[Drew]], [[Dickerson]] et al. veröffentlicht. Die Koordinaten dieses Dodecamers sind in der Brookhaven Protein Data Bank unter dem Kürzel 1BNA zugänglich. Es gilt als ein Prototyp für die Struktur von "normaler" DNA in B Konformation und wurde inzwischen in zahlreichen weiteren Studien verfeinert oder als Referenz verwendet.


Bei der Strukturaufklärung von DNA heute, ist oft die Art der Anlagerung von DNA an ein Protein oder eines organischen Moleküls (zum Beispiel eines Arzneimittels) an die DNA von Interesse. Dies gilt insbesondere für chemisch modifizierte DNA, die in Forschung und [[Analytik]] eingesetzt wird. Zudem kann DNA [[Triplex]]e, [[Quatruplex]]e und [[Haarnadelstruktur]]en ausbilden.

Die strukturelle Vielfalt von [[RNA]] ist generell größer, als die von DNA.
Das bedeutet, dass RNA in größerem Umfang als DNA komplexe Strukturen ausbildet, wie zum Beispiel in [[t-RNA]] oder [[snRNA]].

= [[Chemische Verbindung]] =

Als '''chemische Verbindung''' bezeichnet man einen [[Reinstoff]], der aus zwei oder mehr verschiedenen [[Chemisches Element|chemischen Elementen]] besteht, die – im Gegensatz zu [[Gemisch]]en – in einem festen Atomanzahl- und daher auch Massenverhältnis zueinander stehen. Charakteristisch für jede chemische Verbindung ist ihre eindeutige [[Chemische Struktur]]. Oft nicht eindeutig ist die [[Summenformel]], mit der man unter Verwendung der [[Molare Masse|molaren Masse]] beispielsweise die Menge an Produkten einer chemischen Reaktion errechnen kann (in der [[Stöchiometrie]], mit Hilfe eines [[Reaktionsschema]]s). [[Isomer]]e chemische Verbindungen besitzen dieselbe Summenformel, aber eine unterschiedliche Molekülstruktur.

== Arten von chemischen Verbindungen ==
Grob unterscheidet man bei den über 17 Millionen bekannten chemischen Verbindungen ''ionische'', d. h. salzartige Verbindungen sowie Komplexe, ''metallische'' sowie ''molekulare'' Verbindungen. Auch die Unterteilung ''anorganisch/organisch'' ist grundlegend, wobei als „organisch“ die Kohlenstoff-Verbindungen bezeichnet werden (mit wenigen Ausnahmen). Anorganische Verbindungen gibt es etwa eine halbe Million, organische Verbindungen über 16 Millionen.
:''→ [[Liste der anorganischen Verbindungen]]''

Grundsätzlich gibt es also im Hinblick auf die Art der Bindung zwischen den beteiligten Elementen vier Arten von chemischen Verbindungen:
* Molekulare Verbindungen (in der Regel aus einem nichtmetallischen Element und einem oder mehreren weiteren Nichtmetallen)
* Ionische Verbindungen (in der Regel aus einem [[Metall]] und einem oder mehreren Nichtmetallen)
* Metallische Verbindungen (aus Metallen)
* [[Komplexverbindung|Komplexe Verbindungen]] (aus Metall-Kationen und Ionen oder Molekülen)

Eine genauere Unterscheidung von Verbindungen und deren Zuordnung zu einem dieser vier Typen kann mit Hilfe der [[Elektronegativität]]s-Differenz der an der Bindung beteiligten Elemente vorgenommen werden. Zudem gibt es Übergangsformen zwischen den vier o. g. Idealtypen.

=== Molekulare Verbindungen ===
[[Datei:2006-02-13 Drop-impact.jpg|miniatur|Wasser: Molekulare Verbindungen sind bei Raumtemperatur flüssig, gasförmig oder wachs- bis kunststoffartig]]

''[[Molekül|Molekulare Verbindungen]]'' entstehen aus Nichtmetall und Nichtmetall – sie sind Nichtleiter (Isolatoren) mit zumeist relativ niedrigem Siedepunkt (diamantartige oder kunststoffartige Verbindungen mit Riesenmolekülen ausgenommen).

Die kleinsten Teilchen molekularer Verbindungen sind neutrale Atomverbände ([[Molekül]]e).
Diese bestehen aus zwei Atomen (zum Beispiel im Kohlenmonoxid, CO), aus drei Atomen (zum Beispiel im Kohlendioxid) oder auch aus einigen Tausend oder Zehntausend Atomen (Riesenmoleküle, [[Polymer]]e, zum Beispiel im [[Kunststoff]] [[Polyethylen]] oder im Erbgut-Molekül [[Desoxyribonukleinsäure]] DNS).
Die Atome in den Molekülen sind über Atombindungen verknüpft, das heißt, dass die miteinander verbundenen Atome Paare von Außenelektronen gemeinsam nutzen ([[Atombindung|Elektronenpaarbindung]]).

Beispiele für molekulare Verbindungen sind neben [[Wasser]] auch [[Methan]]gas, [[Zucker]], [[Kohlensäure]], [[Polyethylen]] usw.

=== Ionische Verbindungen ===
[[Datei:Pyrite1.jpeg|miniatur|Eisensulfidmineral (Pyrit) – eine Verbindung aus Eisen- und Sulfid-Ionen]] [[Datei:Halite(Salt)USGOV.jpg|miniatur|Kochsalzkristall]]
''Ionische Verbindungen'' ([[Salze]]) bestehen aus [[Kation]]en und [[Anion]]en. Sie sind oft salzartig:
* spröde,
* kristallförmig
* von hohem Schmelz- und Siedepunkt und
* elektrisch leitfähig nur in Schmelze oder Lösung.

Die Ionen entstehen bei der Reaktion von Metall- und Nichtmetallatomen dadurch, dass die Metallatome Elektronen abgeben ([[Oxidation]]), die dann von den Nichtmetallatomen aufgenommen werden ([[Reduktion (Chemie)|Reduktion]]). Die so gebildeten Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen vereinigen sich auf Grund der elektrischen Anziehungskräfte zu Ionenkristallen. Nach den Nichtmetallen unterscheidet man bei ionischen Verbindungen zum Beispiel [[Oxide]] (Sauerstoff als Anion), [[Sulfide]] (mit Schwefel), [[Fluoride]], [[Chloride]], [[Bromide]], [[Iodide]], [[Nitride]] (mit Stickstoff), [[Carbide]] (mit Kohlenstoff), [[Hydride]] (mit Wasserstoff) usw.
Oft kommt Sauerstoff als drittes Element hinzu; man spricht dann von [[Sulfate]]n, [[Chlorate]]n, [[Nitrate]]n, [[Carbonate]]n usw.

Beispiele für Ionenverbindungen sind [[Eisen(III)-oxid]] (dem Rost ähnlich), [[Pyrit]] (Eisensulfid), [[Natriumchlorid]] (Kochsalz) und Kalziumsulfat ([[Gips]]).

=== Intermetallische Verbindung ===
''[[Intermetallische Verbindung]]'' (umgangssprachlich oft auch als [[Legierung]]en bezeichnet)
entstehen aus Metall und Metall – sie sind:
* elektrisch leitfähig
* gut verformbar
* glänzend und
* gute Wärmeleiter
* bei Zimmertemperatur meistens fest.

[[Datei:Bronzebeile.JPG|miniatur|Beile aus Bronzelegierungen. Bronze war der erste von Menschen hergestellte Werkstoff (s. unter [[Bronzezeit]])]]
Die Vereinigung von unterschiedlichen Metallen zu Legierungen kann – ins Besondere beim Zusammengießen von Metallschmelzen – in beliebigen Mengenverhältnissen erfolgen.

Wenn sich jedoch „intermetallische Verbindungen“ bilden, so sind in ihnen die beteiligten Elemente nur in ganz bestimmten Mengenverhältnissen enthalten („intermetallische Phase“, „stöchiometrische Zusammensetzung“, s. unter [[Stöchiometrie]]).

Beispiele für Legierungen sind [[Bronze]] (aus Kupfer und Zinn), [[Messing]] (Kupfer mit Zink) und Kupfernickel (als Münzmetall). Beispiele für intermetallische Verbindungen sind die zwischen Magnesium und Germanium (Formel: Mg2Ge), das Al2Cu, das Magnesiumsilicid Mg2Si, die Bronze Cu4Sn sowie das [[Zementit]] Fe3C (aus Eisen und Kohlenstoff, wobei dieser sich wie ein Metall verhält) und WC ([[Wolframcarbid]]).

=== Komplexe ===
[[Datei:Hemoglobin t-r state ani.gif|miniatur|Der Blutfarbstoff Hämoglobin – ein Eisenkomplex im Blut, dessen Struktur sich mit der Aufnahme (Oxygenation) bzw. der Abgabe von Sauerstoff (Desoxygenation) ändert. ([[Komplexbildungsreaktion]])]]
''Verbindungen höherer Ordnung'' ([[Komplexchemie|Komplexe]]) entstehen bei einer [[Komplexbildungsreaktion]] zumeist aus Buntmetallkation und Molekülen mit freien Elektronenpaaren ([[Ligand]]en). Sie sind oft auffallend farbig.

Beispiele: Der rote Blutfarbstoff [[Hämoglobin]] aus Eisen-II-Ionen und Eiweißmolekülen und der tiefblaue Kupfertetrammin-Komplex aus Kupfer-II-Ionen und Ammoniak.

{{Anker|Binäre Verbindungen}}

== Binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen ==
Chemische Verbindungen lassen sich auch über die Anzahl der beteiligten chemischen Elemente einteilen.

''Binäre Verbindungen'' setzen sich aus ''zwei verschiedenen'' Elementen zusammen und haben die allgemeine Formel AxBy. [[Chlorwasserstoff]] (HCl), [[Natriumfluorid]] (NaF) und [[Wasser]] (H2O) setzen sich jeweils aus zwei Elementen zusammen und sind damit alle binäre Verbindungen. Die Verbindungen können molekulare, ionische (Salze) oder intermetallische Verbindungen sein.

Analog dazu setzen sich ''ternäre Verbindungen'' aus drei verschiedenen Elementen zusammen, wie zum Beispiel [[Natriumcarbonat]] (Na2CO3), das sich aus Natrium, Kohlenstoff und Sauerstoff zusammensetzt.

Eine ''quaternäre Verbindung'' ist beispielsweise [[Kaliumhydrogencarbonat]] (KHCO3).

Der Begriff ''primäre Verbindung'' macht hingegen keinen Sinn, da definitionsgemäß chemische Verbindungen aus mindestens zwei Elementen zusammengesetzt sein müssen. Unterschiedliche Stoffe aus nur einem Element werden [[Polymorphie (Materialwissenschaft)|Modifikationen]] genannt. Gelegentlich wird auch der Begriff ''Elementverbindung'' verwendet.

== Organische Verbindungen ==

Molekulare Verbindungen, in denen Kohlenstoff in Verbindung mit Wasserstoff enthalten ist, werden als „organisch“ bezeichnet. Sie bilden den weitaus größten Teil aller chemischen Verbindungen und leiten sich vom [[Methan]]gas, der Gruppe der [[Alkane]] bzw. den [[Kohlenwasserstoffe]]n ab. Im Kohlenwasserstoffgerüst organischer Verbindungen befinden sich oft weitere Atomgruppen, die die Eigenschaften der organischen Verbindung beeinflussen.

Dem '''Kohlenstoffgerüst''' entsprechend werden organische Verbindungen unterteilt in:
* [[aliphatische Kohlenwasserstoffe]] (Aliphaten, hierunter acyclische Kohlenwasserstoffe, gesättigte ([[Alkane]]), ungesättigte ([[Alkene]] und [[Alkine]]) und [[Cyclische Verbindungen|cyclische]] Kohlenwasserstoffe),
* [[Aromaten|aromatische Kohlenwasserstoffe]] (Aromaten, unterteilt in einfache Aromaten und kondensierte Aromaten),
* [[Heterocyclen]] sowie
* [[Biochemie|biochemische Verbindungen]] ([[Alkaloide]], [[Aminosäuren]], [[Kohlenhydrate]], [[Protein]]e, [[Steroide]], [[Terpene]], [[Vitamine]] usw.)

Den '''[[Funktionelle Gruppe|funktionellen Gruppe]]''' entsprechend teilt man organische Verbindungen ein in
* Sauerstoff- und Hydroxyverbindungen ([[Alkohole]], [[Aldehyde]], [[Ester]], [[Ether]], [[Ketone]], [[Carbonsäuren]] usw.),
* Stickstoffverbindungen ([[Amine]], [[Amide]], [[Nitroverbindungen]], [[Nitrile]]),
* Schwefelverbindungen ([[Alkanthiole]], [[Sulfide]] und [[Disulfide]], [[Ester]] der Schwefelsäure, [[Sulfone]], [[Sulfoxide]], [[Thionamide]], [[Thiolester]], [[Thiosäure]]),
* Phosphorverbindungen ([[Phosphate]], [[Phosphine]]),
* [[Organometallchemie|Metallorganische Verbindungen]].

== Siehe auch ==
* [[Organische Verbindung]]
* GHS = [[Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien]]

== Weblinks ==
* [http://www.3dchem.com/table.asp viele chemische Verbindungen nach ihren Hauptelementen (engl.)]

= [[Gemisch]] =

[[Datei:Schematische Einteilung der Stoffe.svg|miniatur|300px|Schematische Einteilung der Stoffe]]
Unter einem '''Gemisch''' (''Stoffgemisch'') versteht man einen [[Stoff (Chemie)|Stoff]], der mindestens aus zwei [[Reinstoff]]en besteht.

Von einem '''Gemenge''' spricht man meist bei [[Granulare Materie|granulen]] ([[Haufwerk]], [[Schüttgut]]) oder lebenden Komponenten (Samen), die sich nur miteinander vermengen, aber nicht homogen mischen können, ohne abzusterben oder funktionsunfähig zu werden.

== Physikalische Chemie ==
In der Mischung sind die Ausgangsstoffe unverändert enthalten. Die Ausgangsstoffe werden dabei oft unkenntlich, weil die Mischung andere physikalische Eigenschaften aufweist als jeder isolierte Ausgangsstoff. Beim Mischen entsteht jedoch kein neuer Stoff.
:''Beispiel'': [[Beton]] ist ein Gemisch aus [[Zement]], [[Betonzuschlag]] ([[Sand]] und [[Kies]]) und [[Wasser]].
Die spezifischen Eigenschaften wie zum Beispiel [[Dichte]], [[Siedepunkt]] oder [[Farbe]] sind vom Mischungsverhältnis (Massenverhältnis) der Komponenten abhängig.

* In der [[Metallurgie]] wird ein geschmolzenes Gemenge unterschiedlicher Reinsubstanzen letztendlich auch als ''[[Legierung]]'' bezeichnet.
* In anderem Zusammenhang spricht man von ''Vermischung'' oder auch ''Konglomerat''.
* ''[[Kolloid]]e'' sind eine Zwischenform homogener und heterogener Gemische. In diesen Flüssigkeiten sind Feststoffe vermischt, die allerdings in sehr kleinen Phasen von wenigen Molekülen vorkommen und sich deshalb ähnlich wie Lösungen (homogen) verhalten.

Will man Gemische in ihre [[Reinstoff]]e auftrennen, so nutzt man die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aus. Daraus ergibt sich die Auswahl der jeweiligen [[Trennmethoden|Trennmethode]].

=== Homogene und heterogene Gemische nach Aggregatzustand ===
Die verschiedenen Arten der Gemische, welche nach den [[Aggregatzustand|Aggregatzuständen]] der vermischten Stoffe unterschieden werden, lassen sich in die zwei Gruppen unterordnen:
* ''[[Heterogenität (Naturwissenschaft)|Heterogene]] Gemische'' ([[Dispersion (Chemie)|Dispersionen]]) sind nicht vollends vermischt, da die Reinstoffe in klar abgegrenzten Phasen vorliegen, also [[Phase (Thermodynamik)|mehrphasig]] sind.
* ''[[Homogen]]e Gemische'' sind auf molekularer Ebene vermischte Reinstoffe, also [[Phase (Thermodynamik)|einphasig]]

Folgende Arten von Gemischen gibt es (rot=homogen, gelb=heterogen):
{| class="prettytable"
|style="width:13%"|Gemisch
|style="width:29%"|fest
|style="width:29%"|flüssig
|style="width:29%"|gasförmig
|-
|rowspan="3"|in fest
|bgcolor="FFE0E0"|''[[Legierung]]'', wie [[Bronze]]
|rowspan="3" bgcolor="FFFFE0"| ''[[Schwamm (Struktur)|Schwamm]]'', z. B. vollgesogener [[Badeschwamm]]
|rowspan="3" bgcolor="FFFFE0"| leerer Schwamm, [[Hartschaum]]
|-
|bgcolor="FFFFE0"|''Gemenge'' i.e.S., wie [[Granit]]
|-
|bgcolor="FFFFE0"|''[[Haufwerk]]'', wie [[Kies]]
|-
|rowspan="2"|in flüssig
|colspan="3" bgcolor="FFE0E0"|''[[Lösung (Chemie)|Lösung]]'', wie [[Wein]]
|-
|bgcolor="FFFFE0"|''[[Suspension (Chemie)|Suspension]]'', wie [[Schlamm]]
|bgcolor="FFFFE0"|''[[Emulsion]]'', wie [[Milch]]
|bgcolor="FFFFE0"|''[[Schaum]]''
|-
|rowspan="2"|in gasförmig
|colspan="2" bgcolor="FFFFE0"|''[[Aerosol]]'' (Oberbegriff)
|rowspan="2" bgcolor="FFE0E0"|''[[Gasgemisch]]''
|-
|bgcolor="FFFFE0"|[[Rauch]], [[Staub]], wie [[Zigarettenrauch]]
|bgcolor="FFFFE0"|[[Dampf]], [[Nebel]]
|}

=== Arten von Gemischen ===
Gemische und Gemenge lassen sich nach dem Phasenzustand, in dem sie vorliegen, unterscheiden. Wenn dabei fest, flüssig und gasförmig zu Grunde gelegt wird, zeigt sich, dass in allen für das menschliche Dasein relevanten Bereichen Gemische und Gemenge weit häufiger von Bedeutung sind als Reinstoffe.

==== Feststoffgemische ====
Feststoffgemische können natürlichen Ursprungs sein oder artifizieller Art (von Menschen geschaffen). Leicht zu definieren scheinen die natürlich vorkommenden Gemische, denen man als örtliche, regionale oder globale Bestandteile der Erdoberfläche begegnet. Beispiele für die Vielfältigkeit solcher Gemische sind [[Lava]], [[Dolomit (Gestein)|Dolomit]] oder Granit. Wichtig ist das zur Entstehung Gesagte, denn es zeigt sich, dass alle uns bekannten Feststoffe erst zu solchen geworden sind und sich aus einer im Urzustand heißen und gasförmigen Phase im Zuge derer Abkühlung über flüssig zu zähflüssig und breiig erst in sehr langen erdgeschichtlichen Zeiträumen zu Feststoffen gewandelt haben. Beispiel: [[Granit]] ist ein Gemisch oder Gemenge aus [[Quarz]], [[Feldspat]], [[Glimmer]] und [[Hornblende]].

==== Flüssige Gemische ====
Natürliche flüssige Gemische sind Laven oder kohlensäurehaltigen Mineralquellen. Bei flüssigen Gemischen ist menschlicher Einfluss bereits seit historischer Zeit nachweisbar. Beispiel: „Griechisches Feuer“, vermutlich ein Gemisch auf Erdölbasis mit Erdpech, [[Schwefel]] und [[Salpeter (Chemische Verbindung)|Salpeter]]<ref>Meyers Konversationslexikon, erschienen in Bibliographisches Institut, Leipzig und Wien, 5. Auflage von 1897, Bd. 7</ref>, das bereits von [[Konstantin der Große|Kaiser Konstantin I.]] im vierten Jahrhundert als Seekampfmittel genutzt wurde. In modernerer Form begegnet man einer vergleichbaren Mischung in Form des im Zweiten Weltkriegs erfundenen oder wiederentdeckten [[Molotow-Cocktail]]s, einer Brandflasche, gefüllt mit einem Gemisch aus Benzin und weißem [[Phosphor]].

==== Gasförmige Gemische ====
Das bekannteste gasförmige Gemisch ist unsere [[Atemluft]] mit Anteilen an [[Sauerstoff]], [[Stickstoff]], [[Kohlenstoffdioxid]] und [[Helium]].

== Verfahrenstechnik ==
{{Hauptartikel|Mischen (Verfahrenstechnik)}}
=== Makrovermischung und Mikrovermischung ===
In der [[Chemische Reaktionstechnik|chemischen Reaktionstechnik]] unterscheidet man den Zustand der Vermischung der Reaktionsmasse in einem Reaktor:

* ''Makrovermischung'': das ist alles, was man 'mit dem bloßen Auge erkennen könnte', die Makrovermischung im Reaktor wird charakterisiert durch das Verweilzeitspektrum, das z. B. experimentell durch 'Tracermessungen' erhalten werden kann.
* ''Mikrovermischung'': diese ist ein Charakteristikum des Fluids:
** vollständige Mikrovermischung = molekulardisperses Fluid (Beispiel: Kochsalzlösung)
** vollständige 'Nichtmikrovermischung' = vollständige Segregation = Fluid mit einer Dispersion mikroskopisch kleiner abgeschlossener Fluidelemente (Beispiel: Milch/Emulsion).

Im Englischen und auch bei einigen deutschen Schulen ist die Begriffsdefinition etwas verschieden: engl. ''macromixing'' und ''macrofluid'' = segregiertes Fluid ; ''micromixing'' und ''microfluid'' = molekulardisperses Fluid. Für den Begriff 'Makrovermischung', wie er im vorliegenden definiert wurde, wird dann 'contacting pattern' verwendet.

== Maßbegriffe von Gemischen ==
''Anteil'', ''Konzentration'' oder ''Gehalt'' ist der materieller Anteil eines Stoffes an einem Gemisch in Bezug auf Masse, Volumen oder Stoffmenge:
* [[Massenanteil]], [[Volumenanteil]], [[Stoffmengenanteil]]
* [[Volumenkonzentration]], [[Massenkonzentration]], [[Molarität|Stoffmengenkonzentration]]
* [[Molalität]]

Konkrete Beispiele:
* Salzgehalt, [[Salinität]]

== Literatur ==
* „Herder-Lexikon Geologie und Mineralogie“, Verlag Herder KG, Freiburg im Breisgau 1972, ISBN 3-451-16452-3.

== Siehe auch ==
* [[Bestandteil]], [[Vermischung (Recht)|Vermischung]] – zu den rechtlichen Belangen des Mischens
* [[Mischphase]] (Thermodynamik) – eine homogene Phase, welche aus mehreren Stoffen besteht
* [[Mischungsaufgaben]] – eine Untergruppe mathematischer Problemstellungen

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [http://www.chemienet.info/7-stof.html Stoffe – Stofftrennung]
* [http://www.ranking-abc.de/chemie-und-technik/stoffe.html Einteilung von Stoffen und Gemischen]

= [[Analysenprobe]] =

Als '''Analysenprobe''' (meist nur ''Probe'' oder ''Stoffprobe'' genannt) wird in der [[Analytische Chemie|analytischen Chemie]] die Gesamtheit des zu untersuchenden Materials bezeichnet. Dieses Material kann als [[chemischer Stoff]] oder [[Stoffgemisch]] gasförmig (wie eine Autoabgasprobe, eine Geruchsprobe), flüssig (wie Trinkwasserproben, Urinproben), fest (wie eine Gesteinsprobe) oder ein Gemisch unterschiedlicher Aggregatzustände (beispielsweise eine feuchte [[Bodenprobe]]) sein.

{{Anker|Matrix}}
==Analyt, Matrix und Analyselösung==
Der '''Analyt''' oder die Analyten sind diejenigen in einer Probe enthaltenen Stoffe, über die bei einer [[Analytische Chemie|chemischen Analyse]] eine Aussage getroffen werden soll, d. h. welche analysiert werden sollen. Als ''Matrix'' werden diejenigen Bestandteile einer Probe bezeichnet, die nicht analysiert werden. Soll zum Beispiel bestimmt werden, wie viel [[Chrom]] ein [[Nagel]] enthält, dann ist der Nagel die Probe, das Chrom der Analyt. [[Eisen]], [[Kohlenstoff]] und sämtliche weitere eventuell vorhandenen Stoffe bilden zusammen die Matrix. Die Matrix kann unter Umständen die Analyse deutlich erschweren, etwa dann, wenn der Analyt nur einen sehr kleinen Anteil der Probe ausmacht oder die Matrix das [[Analyseverfahren]] stört.

'''Analyselösungen''' werden in der Chemie verwendet, um Stoffgemische (Proben) zu untersuchen, die von Natur aus nicht flüssig sind, aber mit einem Gerät untersucht werden müssen, das nur flüssige Medien verarbeiten kann. Dazu wird eine definierte Menge der Probe in einem Lösungsmittel, meist [[Wasser]] oder [[Ethanol]], gelöst. Die so entstandene Analyselösung wird in das Messgerät gefüllt. Viele Messgeräte sind nur für einen bestimmten Messbereich ausgelegt, so dass es mitunter nötig ist, die Analyselösung weiter zu verdünnen, um sie untersuchen zu können. In diesem Fall muss dann das Messergebnis mit dem Verdünnungsfaktor multipliziert werden, um die reale Konzentration zu ermitteln. Diese Analyselösungen werden etwa für Analysen mittels [[Atomspektroskopie| Atomabsorptionsspektrometer]] (AAS) oder bei der [[Radiokohlenstoffdatierung| Radiocarbon-Messung]] benötigt sowie für alle Arten der [[Analytische_Chemie#Nass-chemische_Analysemethoden|nasschemischen]] Analyse.

== Siehe auch ==
* [[Probenahme]]

= [[Nachweisreaktion]] =

Ein '''Nachweis''' ist eine [[Methodik|Methode]] der [[Analytische Chemie|Analytischen Chemie]], die dazu dient, eine [[Stoffprobe]] (den [[Analyt]]en) qualitativ zu untersuchen. Davon zu unterscheiden sind quantitative Bestimmungsmethoden und Methoden der [[Strukturanalytik]].

[[Bild:Silberchlorid.jpg|thumb|[[Silberchlorid|AgCl]] als weißer [[Niederschlag]]; rechts: AgCl gelöst in [[Ammoniakwasser]] ]]
[[Bild:Kupfer(II)-Ionen1.jpg|thumb|CuSO4 (links), Nachweis als Cu(NH3)4 (tiefblau) als Cu2[Fe(CN)6] (braunrot)]]

Die '''Nachweisreaktion''' ist eine [[chemische Reaktion]], die das Vorhandensein eines [[Analyt]]en anzeigt. Die Bilder rechts zeigen beispielsweise eine [[Niederschlag]]sbildung im Reagenzglas als Nachweisreaktion für [[Chlorid]]-Anionen mit Hilfe von [[Silber]]salzlösung und Ammoniakwasser, darunter zwei Nachweise von Kupfersalzen als Kupfertetramminkomplex (tiefblaue Lösung, [[Komplexbildungsreaktion]]) und als Kupferhexacyanoferrat-II (brauner Niederschlag, [[Fällungsreaktion]]). Weitere als typische Nachweisreaktionen nutzbare Arten von Stoffumwandlungen sind [[Redoxreaktion]]en und [[Säure-Base-Reaktion]]en.

Mit dem ''Nachweis'' (der Nachweisreaktion) kann eine Probe ohne oder mit relativ einfachen apparativen Mitteln untersucht werden auf:
*in ihr enthaltene Einzelkomponenten (qualitativ),
*deren ungefähre Menge oder Konzentration (halbquantitativ) sowie
*auf strukturelle Besonderheiten, z. B. funktionelle Gruppen
*Spezies, in denen ein Element vorliegt (z. B. [[Chlor]] als [[Chlorid]] oder [[Hypochlorit]] oder elementar)
So werden [[Chemisches Element|chemische Elemente]], eventuell vorhandener [[Ion]]en und [[funktionelle Gruppe]]n mit Hilfe vieler „Schnelltests“ (Teststreifen oder nasschemische Nachweisreaktionen) in der Probe identifiziert. Von zentraler Bedeutung ist dabei neben diversen [[Messmethode]]n vor allem die [[Sinneswahrnehmung]], während zur Konzentrationsanalytik und Strukturanalytik (in Forschung, Produktion ([[Analytik]]) und [[Chemieunterricht]]) Methoden der instrumentellen [[Instrumentelle Analytik|Analytik]] eingesetzt werden. Hierzu zählen z. B. instrumentelle Bestimmungsmethoden der [[Chromatographie]], [[Spektrometrie]], [[Photometrie]], [[Osmometrie]], [[Refraktometrie]], [[Titration|Volumetrie]], [[Gravimetrie]] und elektroanalytische Methoden.

== Methodologie ==
Die Methoden umfassen [[Fällungsreaktion]]en, [[Redoxreaktion]]en, [[Verdrängungsreaktion]]en, [[Komplexbildungsreaktion]]en und [[Flammprobe]]n. Gegebenenfalls ist die Probe vor Durchführung der Nachweisreaktion aufzubereiten oder von störenden Begleitstoffen zu reinigen.

In der anorganisch-analytischen Chemie geschieht das ''qualitative'' Nachweisen von Stoffen in Stoffproben z. B. in Form der Durchführung des [[Kationentrenngang]]es (vgl. unter [[Qualitative Analyse]] und im folgenden Artikelabschnitt).

== Anwendungsgebiete und Geschichte ==
''Quantitative'' Bestimmungen von Stoffen werden oft mit ähnlichen Nachweisreaktionen durchgeführt, zielen aber darauf ab, [[Gehaltsangaben]] für die zuvor qualitativ nachgewiesenen Stoffe zu ermitteln (vgl. unter: [[Quantitative Nachweise]]). Diese kommen oft nur in Spuren vor (<1 %), knapp oberhalb der Grenz[[Stoffkonzentration|konzentration]] (GK) oder der Erfassungsgrenze (EG) der Nachweisreaktion, so dass physikalische Analysemethoden eingesetzt werden müssen ([[Gaschromatografie]], [[Atomabsorptionsspektroskopie]] usw.). So lassen sich heutzutage auch Spurenstoffe im ppb-Bereich erfassen (1 ppb = 1:109; siehe unter: [[Quantitative Analyse]], [[Instrumentelle Analytik]], [[Analytische Chemie]]).

''Qualitative'' sowie ''quantitative'' Nachweise auch von nur in Spuren vorhandenen Stoffen durchführen zu können, war früher von großer Bedeutung in der Chemie. Das Beispiel des [[Arsen]]s zeigt diese Bedeutung im Hinblick auf die Kriminalistik:
Die [[Marshsche Probe]] ist eine Nachweisreaktion in der Chemie und Gerichtsmedizin für Arsen, die [[1832]] von dem englischen Chemiker [[James Marsh (Chemiker)|James Marsh]] entwickelt wurde. Vor der Entdeckung der Marsh'schen Probe war Arsen ein beliebtes [[Mord]]gift, da es sich nur schwer nachweisen ließ. Ein anderer Arsennachweis ist die [[Bettendorfsche Probe]] (über [[Zinn(II)-chlorid]]).

Durch die [[Instrumentelle Analytik]] und ihre Methoden wie z. B. die [[Spektroskopie|spektroskopischen Verfahren]] hat die Bedeutung von Nachweisreaktionen in der Analytik abgenommen. Für die Vermittlung fachspezifischer Inhalten und Methoden sind sie jedoch nach wie vor von didaktischer Bedeutung (vgl. unter: [[Chemieunterricht]]).

== Nachweisreaktion ==
Die ''Nachweisreaktion'' ist also vor allem eine Voruntersuchung zur quantitativen Bestimmung oder zur Strukturaufklärung. Sie hat in der Regel die Funktion eines Schnelltests, der gewisse Hinweise zur Proben-Beschaffenheit liefert.

* [[Nachweise organischer Stoffe]]

=== Nachweise von Ionen ===
[[Bild:Eisen(II),(III).JPG|thumb|Eisen(II)-sulfat (schwach gelb-grünlich) sowie Eisen(III)-chlorid (gelb-bräunlich) und deren Nachweise mit Blutlaugensalzen]]
Nachweisreaktionen für Ionen können in Form von [[Redoxreaktion]]en, [[Säure-Base-Reaktion]]en, [[Komplexbildungsreaktion]]en oder [[Fällungsreaktion]]en ablaufen.

Einige Salze sind z. B. nur sehr schlecht wasserlöslich. Dies nutzt man zum Nachweis von [[Ion]]en durch Ausfällung. Dazu mischt man sowohl eine wässrige Lösung der Untersuchungssubstanz (Probe, [[Analyt]]) als auch eine [[Referenz]]lösung (Probelösung) mit dem Nachweismittel. Die in der Vergleichslösung enthaltenen Ionen reagieren mit dem Nachweismittel, ebenso die gegebenenfalls in der Probelösung enthaltenen Ionen. Reagiert die Probelösung wie die Vergleichslösung, so ist der Nachweis positiv. So fallen Eisen-II-kationen dann z. B. bei Zugabe von Blutlaugensalzlösungen als schwer wasserlösliches Salz aus.

Man unterscheidet vom Analyten her in der Anorganik:
* [[Nachweise für Anionen]]
* [[Nachweise für Kationen]]

=== Nachweise von Gasen ===
Nachweisreaktionen existieren nicht nur für Anionen und Kationen, sondern auch für Gase:

==== Wasserstoff ====
Für den Nachweis von [[Wasserstoff]] eignet sich die [[Knallgasprobe]]. Das unbekannte Gas wird entzündet. Vernimmt man hierbei einen Knall oder ein lautes Pfeifen, handelte es sich um Wasserstoff:

:<math>\mathrm{2 \ H_2 + O_2 \longrightarrow 2 \ H_2O}</math>

==== Sauerstoff ====
[[Sauerstoff]] weist man mit der [[Glimmspanprobe]] nach. Ein glimmender Holzspan glüht in einem Gasgemisch mit hohem Sauerstoffanteil deutlich auf.

==== Kohlenstoffdioxid ====
[[Datei:Carbonat.jpg|thumb|Carbonatnachweis mit Barytwasser]]
Für den Nachweis von [[Kohlenstoffdioxid]] verwendet man eine [[Calciumhydroxid]]lösung. Dazu leitet man das Gas in gesättigtes [[Kalkwasser]] oder [[Barytwasser]] und ein farbloser Feststoff ([[Calciumcarbonat]]) fällt aus.

:<math>\mathrm{CO_2 + H_2O \longrightarrow H_2CO_3}</math>

:<math>\mathrm{H_2CO_3 + Ca(OH)_2 \longrightarrow CaCO_3 + 2 \ H_2O}</math>

==== Ammoniak ====
Für den Nachweis von [[Ammoniak]] verwendet man gasförmigen [[Chlorwasserstoff]] bzw. konzentrierte [[Salzsäure]]. Dabei entsteht [[Ammoniumchlorid]], der als weißer Nebel ausfällt.

:<math>\mathrm{NH_3 + HCl \longrightarrow NH_4Cl}</math>

=== Nachweise für Säuren und Basen ===
[[Bild:PH indicator paper.jpg|thumb|right|120px|Indikator-Streifen zur Messung des pH-Werts (Säure-Base-Nachweis)]]

Ein ''[[Indikator (Chemie)|Säure-Base-Indikator]]'' ist ein [[Chemischer Stoff|Stoff]], der durch eine Farbveränderung pH-Wert-Änderungen durch [[Säuren]] oder [[Basen (Chemie)|Basen]] anzeigt. Am häufigsten werden Säure-Base-Indikatoren daher bei [[Titration]]en verwendet (siehe unter [[Säure-Base-Titration]]).

Säuren und Basen enthalten in wässriger Lösung [[Oxonium]]- bzw. [[Hydroxidion]]en. Diese lassen sich beispielsweise mit [[Universalindikator]] nachweisen. Hierbei ändert der Indikator abhängig vom pH-Wert der Probesubstanz seine Farbe.
Andere Säure-Base-Indikatoren sind zum Beispiel [[Phenolphthalein]] und [[Bromthymolblau]].

=== Nachweis von Wasser ===
[[Wasser]] entsteht zum Beispiel als Kondensat gasförmigen Wasserdampfes oder als Reaktionsprodukt aus der Neutralisation von Säuren und Laugen. Man weist es mit [[Kristallwasser|wasserfreiem]] [[Kupfersulfat|Kupfer(II)-sulfat]] nach: wasserfreies, weißes Kupfersulfat färbt sich bei Zugabe von Wasser hellblau. Es entsteht ein Kupfertetraqua-[[Komplexchemie|Komplex]], bei dem vier Wassermoleküle als [[Ligand]]en des Zentralions auftreten:

:<math>\mathrm{CuSO_4 + 4 \ H_2O \longrightarrow [Cu(H_2O)_4]^{2+} \ SO_4^{2-}}</math>

Dabei handelt es sich um eine [[Komplexbildungsreaktion]].

Ein weiterer sehr empfindlicher Wassernachweis auf der Grundlage von [[Komplexbildungsreaktion|Komplexbildung]] ist die Rosafärbung von blauem (also wasserfreiem) Cobaltchlorid, dies wird zur Herstellung von Wasserteststreifen aus blauem Cobaltchloridpapier genutzt.

== Weitere Nachweisverfahren ==
* [[Liste von Nachweisreaktionen]]

== Literatur ==
* Gerhart Jander, E. Blasius: ''Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum''. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005 (in 15. Aufl.), ISBN 3-7776-1364-9
* Gerhart Jander, E. Blasius: ''Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie''. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2002 (in 15. Aufl.), ISBN 3-7776-1146-8
* Michael Wächter: ''Stoffe, Teilchen, Reaktionen''. Verlag Handwerk und Technik,Hamburg 2000, S.154-169 ISBN 3-582-01235-2
* Bertram Schmidkonz: ''Praktikum Anorganische Analyse''. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt 2002, ISBN 3-8171-1671-3
* Eberhard Gerdes: ''Qualitative Anorganische Analyse. Ein Begleiter für Theorie und Praxis''. Springer, Berlin 2001 (2. Aufl.), ISBN 3-540-67875-1
* Dr. Thomas Bitter (Redaktion): ''Elemente Chemie I - Unterrichtswerk für Gymnasium''. Ernst Klett Schulbuchverlag GmbH, Stuttgart 1986 (1. Aufl.), ISBN 3-12-759400-3

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie#Nachweisreaktionen}}
{{Wikiversity|Projekt:Nachweismittel}}
* [http://fachschaft.chemie.uni-oldenburg.de/dokumente/db_sortiert/ac_quali.pdf PDF-Datei über qualitative anorganische Analysen]

= [[Stoffmengenkonzentration]] =

{{Infobox Physikalische Größe
|Name = Stoffmengenkonzentration'''{{FN|(1)}}
|Größenart = 
|Formelzeichen = c
|Dim =
|AbgeleitetVon = [[Stoffmenge]] je [[Volumen]]
|SI ={{FN|(2)}} [[mol]]/[[Kubikmeter|m3]]
|SI-Dimension = N·L−3
|cgs = |cgs-Dimension = |esE = |esE-Dimension = |emE = |emE-Dimension = |Planck = |Planck-Dimension = |Astro = |Astro-Dimension = |Anglo = |Anglo-Dimension =
|Anmerkungen = {{FNZ|(1)|veraltet: ''Molarität''}}{{FNZ|(2)|üblich: mol/[[Liter|l]] ; veraltet: M}}
|SieheAuch =
}}
Die '''Stoffmengenkonzentration''' ([[Formelzeichen]]: ''c'') oder '''Molarität''' (veraltete Bezeichnung) ist der Quotient aus der [[Stoffmenge]] (''n'') eines gelösten [[Stoff (Chemie)|Stoffes]] X und dem [[Volumen]] (''V'') der [[Lösung (Chemie)|Lösung]]. Bei Kenntnis der [[Molare Masse|molaren Masse]] lässt sich aus der Stoffmengenkonzentration die [[Massenkonzentration]] oder - mithilfe der [[Avogadro-Konstante]] (vgl. auch [[Loschmidt-Zahl]]) - die Teilchenzahlkonzentration berechnen.

== Geschichtliches ==

Früher wurde das Symbol ''M'' für die Maßeinheit [[Mol]] pro [[Liter]] verwendet und auch zusammen mit [[SI-Präfixe|SI-Vorsätzen]] benutzt; diese Schreibweise ist jedoch nicht mit dem [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem (SI)]] verträglich. Nach [[IUPAC]]-Empfehlung soll nur die Stoffmengenkonzentration im Englischen mit ''concentration'' bezeichnet werden.<ref>http://www.iupac.org/reports/1993/homann/physical/43.html</ref>

== Schreibweise ==

Die Stoffmengenkonzentration kann in der Einheit Mol pro Liter angegeben werden:

: <math>c_X = \frac {n_X}{V} \qquad [c_X] = 1 \frac{\rm mol}{\rm l}</math>

Mit einer 2,5-molaren (veraltete Darstellungsweise auch: 2,5 M) wässrigen [[Schwefelsäure]] ist eine Lösung gemeint, die 2,5 Mol Schwefelsäure-Moleküle je Liter bei einer bestimmten Temperatur enthält; hierbei ist die übliche Einheit mol/l zugrunde gelegt; 

== Rechenbeispiele ==

In einer 0,8-molaren (0,8 M) Schwefelsäurelösung ([[molare Masse]] von [[Schwefelsäure]]: 98,08 g/mol) sind pro Liter Lösung 0,8 mol H2SO4 enthalten. Die entsprechende [[Masse (Physik)|Masse]] an H2SO4 für ein Volumen ''V'' = 3 Liter einer solchen Schwefelsäure beträgt:

: <math>m_{H_2 SO_4} = c_{H_2 SO_4} \cdot M_{H_2 SO_4} \cdot V = 0{,}8 \, \frac{\mbox{mol}}{\mbox{l}} \cdot 98{,}08 \, \frac{\mbox{g}}{\mbox{mol}} \cdot 3{,}0 \, {\mbox{l}} = 235{,}392 \, {\mbox{g}}</math>

Die [[Teilchenzahl]] ''N'' einer 3-millimolaren (3 mM) Lösung von [[Rohrzucker]] in [[Wasser]] bei einem Lösungsvolumen ''V'' = 2 [[Kubikzentimeter]], wobei ''N''A ([[Avogadro-Konstante]]) die Anzahl der Teilchen pro Mol angibt, beträgt:

: <math>N_{C_{12} H_{22} O_{11}} = c_{C_{12} H_{22} O_{11}} \cdot V \cdot N_A = 0{,}003 \, \mathrm{\frac{mol}{dm^3}} \cdot 0{,}002 \, \mathrm{dm^3} \cdot 6{,}022 \cdot 10^{23} \, \mathrm{mol^{-1}} = 3{,}6132 \cdot \mathrm{10^{18}}</math>

== Siehe auch ==

* [[Äquivalentkonzentration]]
* [[Gehaltsangabe]], [[Massenkonzentration]], [[Volumenkonzentration]]
* [[Molalität]]
* [[Stoffmengenanteil]]
* [[Osmolarität]]
* [[Osmolalität]]
* [[Stöchiometrie]]

= [[Chemische Struktur]] =
Die '''chemische Struktur''' gibt den Aufbau auf molekularer Ebene eines einheitlichen ([[homogen]]en) Stoffes wieder. Zu ihrer Darstellung werden verschiedene [[chemische Formel]]n verwendet. Information über die Struktur einer Verbindung ist oft, entsprechend den Regeln der [[Nomenklatur (Chemie)|chemischen Nomenklatur]], auch in ihrem Namen enthalten. Moderne Datenbanken arbeiten hingegen mit eindeutigen Strukturcodes wie [[International Chemical Identifier|InChI]], [[Simplified Molecular Input Line Entry Specification|SMILES]] oder [[Wiswesser Line Notation|WLN]].

== Instrumentelle Verfahren ==
Die [[Strukturaufklärung]] von Molekülen wird in der [[Strukturanalytik]] heutzutage mit verschiedenen instrumentellen Verfahren vorgenommen.
* [[Röntgendiffraktometrie]]
* [[NMR-Spektroskopie]]
* [[Massenspektrometrie]]
* [[Schwingungsspektroskopie]], vor allem [[Infrarotspektroskopie|Infrarot-]] und [[Raman-Spektroskopie]]

= [[Nachweisgrenze]] =
Die '''Nachweisgrenze''' ({{enS|''limit of detection''}}, LOD, oder {{lang|en|''lower detection limit''}}, LDL) bezeichnet den extremen [[Physikalische Größe|Wert]] eines [[Messverfahren]]s, bis zu dem die [[Messgröße]] gerade noch zuverlässig nachgewiesen werden kann (Ja/Nein-Entscheidung).

Der Messwert an der Nachweisgrenze hat eine erhöhte Ungenauigkeit, die aber ein vorgegebenes statistisches [[Konfidenzintervall]] nicht überschreitet. Messwerte (Sachverhalte), die eine größere Ungenauigkeit aufweisen als das vorgegebene Intervall, liegen außerhalb der Nachweisgrenze und werden im Sinne der Messtechnik als '''unmessbar''' bzw. '''nicht nachweisbar''' bezeichnet.

Das Kriterium des „zuverlässigen Nachweises“ wird in der Regel bezogen auf die [[Präzision]] des Messverfahrens bei einer Nullmessung oder Leermessung. Gemeint ist damit der statistische Fehler oder die [[Rauschen (Physik)|Schwankung]] des Messsignals wenn keine Probe vorhanden ist (z. B. die [[Standardabweichung]] von Untergrundsignal oder [[Blindwert]]).

Häufig gilt eine Messung als Nachweis, wenn der Messwert mindestens drei Standardabweichungen über der Nullmessung liegt.

:<math>\mathrm{LOD} = y_B + 3 s_B</math>
*<math>y_B</math>: Mittelwert des Blindwertes
*<math>s_B</math>: Standardabweichung des Blindwertes

== Siehe auch ==
[[Bestimmungsgrenze]]

= [[Gesamter organischer Kohlenstoff]] =
Der '''gesamte organische Kohlenstoff''' oder '''TOC-Wert''' (engl.: total organic carbon) ist ein [[Summenparameter]] in der Wasser- und Abwasseranalytik und gibt die Summe des gesamten organischen Kohlenstoffs in einer Wasserprobe an. Er ist das Maß für die organische Verunreinigung der Probe.

Zur Ermittlung des TOC-Gehalt wird die Konzentration des gesamten [[organische Chemie|organisch]] gebundenen [[Kohlenstoff]]s im Wasser bestimmt und zumeist mit automatisierten Messverfahren ermittelt.

Saubere Quellwässer weisen einen TOC-Gehalt von 1–2 mg/l auf. Schwach belastete Flüsse und Bäche zeigen Werte um 2–5 mg/l. In [[mesotroph]]en [[Ökosystem See|Seen]] werden bereits Werte um 5–10 mg/l erreicht, in produktiven [[Karpfenteich]]en typischerweise 15–25 mg/l. In stark verschmutzten Gewässern kann der Wert auf über 100 mg/l steigen. Der TOC dient neben anderen Summenparametern zur Abschätzung der [[Gewässergüteklasse|Wassergüte]].

Die Methode beruht auf der [[Oxidation]] der im Wasser enthaltenen Kohlenstoffverbindungen und der anschließenden Bestimmung des dabei entstandenen CO2 ([[Kohlenstoffdioxid]]). Die Oxidation erfolgt üblicherweise durch die thermische Verbrennung oder alternativ über einen UV-[[Persulfat]]aufschluss der Wasserprobe, die anschließende Detektion des CO2 mittels Infrarot[[photometrie]].

Die Bestimmung des TOC in der Wasserchemie steht in einer Konkurrenzbeziehung zur Bestimmung des [[Chemischer Sauerstoffbedarf|chemischen Sauerstoffbedarfs]] (CSB). Die Vorteile der TOC-Bestimmung liegen in der erhöhten Genauigkeit, dem geringeren erforderlichen Probevolumen und der besseren Automatisierbarkeit. Ein weiterer Vorteil gegenüber der CSB-Bestimmung ist, dass hier keine schwefelsauren und hoch mit Schwermetallen ([[Quecksilber|Hg]], [[Silber|Ag]], [[Chrom|Cr]]) belasteten Abwässer anfallen. Nachteil ist der wesentlich größere apparative Aufwand. Der wesentliche Unterschied beider Methoden besteht aber im Gegenstand der Messung: Bei CSB-Bestimmung spielt die mittlere Oxidationsstufe der aktuell vorliegenden Kohlenstoffverbindungen die entscheidende Rolle. Alle weiteren oxidierbaren Wasserinhaltsstoffe werden mit erfasst oder müssen (wie z. B. Chlorid, Cl−) durch besonderen Aufwand maskiert werden. Die TOC-Bestimmung dagegen ist selektiv, es werden ausschließlich Kohlenstoffverbindungen erfasst, unabhängig von der Oxidationsstufe des Kohlenstoffs.

Die Messung des TOC hat sich vor allem bei der Untersuchung von Trinkwasser und Oberflächenwässern durchgesetzt, da in diesen Fällen eine CSB-Bestimmung oftmals zu ungenau wäre. In der Abwasseranalytik ist dagegen, vor allem in Bezug auf die Belastung und/oder Leistung von [[Kläranlage]]n, der CSB-Wert in Kombination mit dem BSB-Wert ([[Biochemischer Sauerstoffbedarf]]) als Maß für die organische Belastung verbreitet.

Inzwischen ist auch bei der [[Abwasserabgabe]] der TOC-Wert als Maß für die organische Belastung zulässig. Die Umrechnung in CSB-/BSB-Angaben ist jedoch problematisch und nur dann einigermaßen zuverlässig, wenn eine konstante Oxydationsstufe in den meisten kommunalen Abwässern angenommen wird. Dagegen gelten für Industrieabwässer unterschiedlicher Branchen auch höchst unterschiedliche Faktoren zur Umrechnung zwischen beiden Größen.

== Analysenmethoden ==
In der Normung (z. B. DIN EN1484) werden drei verschiedene Verfahren beschrieben, um den TOC-Gehalt zu ermitteln. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass einerseits alle relevanten Verbindungen erfasst werden sollen, andererseits eine Störung der Messung durch Matrix-Effekte möglichst vermieden werden soll. Moderne Analysengeräte können nach allen drei Verfahren betrieben werden. Die Auswahl des geeigneten Verfahrens richtet sich dabei nach der Zusammensetzung und Konzentration der Kohlenstoffverbindungen und nach den zu erwartenden Störstoffen.

=== NDIR-Detektion ===
Zur Bestimmung des Kohlenstoffdioxidgehalts im Trägergas (ausgetriebener TIC/TOC) werden meist [[Nichtdispersiver Infrarotsensor|Nichtdispersive Infrarotsensoren]] (NDIR) eingesetzt, welche vom Trägergas konstant bzw. reproduzierbar durchströmt werden. Die durch den NDIR-Detektor gemessene Konzentration wird in Abhängigkeit von der Zeit erfasst. Das resultierende Integral aus CO2-Konzentration über die Zeit (oft auch als Peakfläche bezeichnet) ist dabei ein Maß für den aus der Probe freigesetzten Kohlenstoff C.

=== Verbrennungsmethode (Combustion) ===
Bei der Verbrennungsmethode wird die Probe in einem beheizten Reaktor vollständig verbrannt und der in der Probe enthaltene Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid CO2 oxidiert.

Feste Proben werden bei ca. 900 °C oder höher verbrannt. Für flüssige Proben beträgt die Verbrennungstemperatur üblicherweise ca. 700 bis 1000 °C, wobei höhere Temperaturen den Probenaufschluss fester wie flüssiger Proben prinzipiell begünstigen. Die Verbrennung und vollständige Umsetzung des in der Probe enthaltenen Kohlenstoffs in der Gasphase zu CO2 wird durch Einsatz von Katalysatoren (z. B. Kupferoxid, Cerdioxid oder platinhaltige Katalysatoren) unterstützt.

Die Verbrennungsgase werden mit einem Trägergasstrom (meist synthetische Luft oder reiner Sauerstoff) transportiert, entfeuchtet / getrocknet und zum Detektor geführt. Die Bestimmung des Kohlenstoffdioxids erfolgt in einem nicht dispersiven Infrarotdetektor (NDIR).

Seit Juni 2009 beschreibt der Normenentwurf DIN EN 15936 die Versuchsverfahren zur Bestimmung des TOC-Gehalts in Feststoffen. Der Entwurf soll die Norm DIN EN 13137 ersetzen und beschreibt die Verbrennung in einem separaten Feststoffanalysator sowie eine neue Suspensionsmethode, um Feststoffe in Flüssiganalysatoren zu bestimmen.

Parallel zum TC oder NPOC kann man den TNb (Gesamter gebundener Stickstoff) mit einem separaten, [[Stickstoffmonoxid]]-spezifischen Detektor (z. B. Chemosensor bzw. ECD, [[Chemolumineszenz]]-Detektor oder IR-Detektor) ermitteln.

Um den TIC zu erhalten, wird bei den Verbrennungsgeräten die Probe (meist in einem separaten, unbeheizten Reaktor) angesäuert und das frei werdende Kohlenstoffdioxid ausgetrieben. Die Bestimmung des Kohlenstoffdioxids erfolgt wiederum im NDIR-Detektor.

Ein häufiges Problem bei der Verbrennungsmethode sind die in vielen Proben enthaltenen Salze sowie Säuren- oder Laugen-Bestandteile, welche zu vorzeitigen Verschleiß hauptsächlich des Verbrennungsrohres (meist Quarzglas) und Inaktivierung des Katalysators führen können. Seitens der Gerätehersteller gibt es verschiedene Konzepte, diese Problematik zum Teil recht wirkungsvoll zu umgehen (Matrixabscheidung).

=== Nasschemische Methode „UV-Persulfatmethode“ (Wet-Chemical) ===
Die Probe wird in ein beheiztes Aufschlussgefäß eingeleitet. Säure wird zugegeben und der anorganische Kohlenstoff (TIC) in Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Das Kohlenstoffdioxid wird mit Stickstoff ausgetrieben und im NDIR – Detektor als TIC gemessen. Der Probe wird Persulfat zugegeben, sie wird mit UV-Licht bestrahlt und der organische Kohlenstoff (TOC) im beheizten Reaktor in Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Das Kohlenstoffdioxid wird mit Stickstoff ausgetrieben und im NDIR – Detektor als TOC gemessen.
Feste Probenbestandteile (auch suspendierte Partikel) können nicht vollständig aufgeschlossen werden. Daher ist diese Methode für partikelhaltige Proben ungeeignet. Auch salzhaltige Proben sind problematisch, da mit zunehmenden Salzgehalt (insbesondere Chlorid) das Persulfat verstärkt Nebenreaktionen eingeht und für die Oxidation des Kohlenstoffs nicht mehr zur Verfügung steht. Dabei besteht die Gefahr von Minderbefunden.

=== Einsatzbereich der verschiedenen Methoden ===
Die nasschemische Methode „UV-Persulfatmethode“ wird wegen der erreichbaren hohen Empfindlichkeit vorzugsweise für den Nachweis kleinster TOC Gehalte beispielsweise in Pharmawässern (Reinstwasser, WFI, …) verwendet, da eine große Probenmenge (bis ca. 20 ml) eingesetzt werden kann. Nachteilig bei dieser Methode ist neben der Nichteignung für partikelhaltige Proben auch, dass einige sehr stabile organische Verbindungen (z. B. [[Barbitursäure]]) unter Umständen nicht vollständig aufgeschlossen werden und dabei die Gefahr von Minderbefunden besteht.

Für den Bereich der Umweltanalytik (neben Abwasser auch Trinkwasser und Oberflächenwasser) wird vorzugsweise die Verbrennungsmethode (Injektionsmenge bis ca. 2 ml) eingesetzt. Der Hochtemperaturaufschluss ist eine Methode, die auch schwer oxidierbare Verbindungen und Partikel sicher aufschließt. Moderne Geräte erreichen auch mit der Verbrennungsmethode eine hohe Messempfindlichkeit und können daher als Alternative zur UV-Methode, u. a. für die Analytik von Pharmawässern, verwendet werden.

== Rechenverfahren ==
=== Differenzverfahren (TOC = TC − TIC) ===

Im Bereich großer TOC-Konzentrationen (z. B. bei kommunalem Abwasser) wird häufig nach dem „Differenzverfahren“ gearbeitet. Dabei wird im ersten Schritt die Gesamtheit aller Kohlenstoffverbindungen („TC“ = Total Carbon) bestimmt und anschließend in einer zweiten Messung der Anteil anorganischer Kohlenstoffverbindungen (z. B. [[Karbonate]]) („TIC“ = Total Inorganic Carbon) ermittelt. Durch Subtraktion des TIC vom TC erhält man dann den TOC-Wert.

=== Direktverfahren (TOC als NPOC) ===

Da sowohl der TC als auch der TIC mit einer Messungenauigkeit behaftet sind, führt das Differenzverfahren bei Proben mit einem gegenüber dem TIC kleinen TOC-Anteil oft zu ungenauen Ergebnissen. Im Bereich der Trinkwasseranalytik wird deshalb das so genannte „Direktverfahren“ eingesetzt. Dafür wird die Probe vor der Messung angesäuert, um den anorganischen Kohlenstoffanteil „TIC“ über [[Kohlensäure]] in [[Kohlenstoffdioxid]] (CO2) umzuwandeln. Mit einem [[Inertgas]]strom wird das entstandene CO2 anschließend aus der Probe ausgeblasen. Dabei gehen allerdings auch flüchtige Säuren (Ameisensäure aus angesäuertem Formiat, Essigsäure aus angesäuertem Acetat etc.) sowie alle leicht flüchtigen organischen Substanzen (z. B. Treibstoffbestandteile) für die Messung verloren. Deshalb wird auch der so erhaltene TOC als „NPOC“ (Non Purgeable Organic Carbon, nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff) bezeichnet. Dennoch ist dieses Verfahren in relativ TIC-reichen (= harten) Wässern das Verfahren der Wahl, das die beste Genauigkeit und Reproduzierbarkeit liefert.

=== Additionsverfahren ===
Leicht flüchtige organische Verbindungen werden beim Direktverfahren nicht mit erfasst. Darf ihr Anteil am TOC nicht vernachlässigt werden, setzt man das „Additionsverfahren“ ein. Dazu wird der ausgeblasene Gasstrom vom CO2 befreit und die enthaltenen flüchtigen Verbindungen anschließend oxidiert und bestimmt. Der so erhaltene „POC“ (Purgeable Organic Carbon) wird dann mit dem NPOC zum TOC addiert.

== Literatur ==
* U.S. Environmental Protection Agency (EPA). Cincinnati, OH (2009). ''[http://www.epa.gov/nerlcwww/Method%20415_3_Rev1_2_Final.pdf Method 415.3: Determination of Total Organic Carbon and Specific UV Absorbance at 254 nm in Source Water and Drinking Water]''. Revision 1.2. Document no. EPA/600/R-09/122.
* Bernie B. Bernard, Heather Bernard, James M. Brooks: ''[http://www.tdi-bi.com/analytical_services/environmental/NOAA_methods/TOC.pdf Determination of TC, TOC, and TIC in Sediments]''

= [[Antioxidans]] =
Ein '''Antioxidans''' (Mehrzahl '''Antioxidantien''') ist eine [[chemische Verbindung]], die eine unerwünschte [[Oxidation]] anderer Substanzen gezielt verhindert.

Antioxidantien haben große physiologische Bedeutung durch ihre Wirkung als Radikalfänger. Sie inaktivieren im Organismus [[reaktive Sauerstoffspezies]] (ROS), deren Vorkommen im Übermaß zu [[Oxidativer Stress|oxidativem Stress]] führt. Oxidativer Stress gilt als mitverantwortlich für den Alterungsprozess und wird in Zusammenhang mit der Entstehung einer Reihe von Krankheiten gebracht.

Antioxidantien sind ferner von Bedeutung als Zusatzstoffe für verschiedenste Produkte ([[Lebensmittel]], [[Arzneimittel]], Bedarfsgegenstände, Gebrauchsmaterialien) um darin einen - zum Beispiel durch [[Sauerstoff|Luftsauerstoff]] bewirkten - oxidativen Abbau empfindlicher [[Molekül]]e zu verhindern. Der oxidative Abbau bestimmter Inhaltsstoffe oder Bestandteile kann sich wertmindernd auswirken dadurch dass Geschmack oder Geruch sich unangenehm verändern (Lebensmittel, Kosmetika), die Wirkung nachlässt (bei Arzneimitteln), schädliche Abbauprodukte entstehen oder physikalische Gebrauchseigenschaften nachlassen (z. B. bei [[Kunststoff]]en).

== Wirkungsmechanismus ==
Nach Art des chemischen Wirkmechanismus werden Antioxidantien in Radikalfänger oder Reduktionsmittel unterschieden. Im weiteren Sinne werden auch Antioxidationssynergisten zu den Antioxidantien gerechnet.

;Radikalfänger
Bei Oxidationsreaktionen zwischen organischen Verbindungen treten vielfach kettenartige [[Radikale (Chemie)|Radikalübertragungen]] auf. Hier werden Stoffe mit sterisch behinderten Phenolgruppen wirksam, die im Ablauf dieser Übertragungen reaktionsträge, [[Radikale (Chemie)#Unreaktive Radikale|stabile Radikale]] bilden die nicht weiter reagieren, wodurch es zum Abbruch der Reaktionskaskade kommt (Radikalfänger). Zu ihnen zählen natürliche Stoffe wie die [[Tocopherol]]e und synthetische wie [[Butylhydroxyanisol]] (BHA), [[Butylhydroxytoluol]] (BHT) und die Gallate. Sie sind wirksam in [[lipophil]]er Umgebung.

;Reduktionsmittel
Reduktionsmittel haben ein sehr niedriges [[Redox-Potential]], ihre Schutzwirkung kommt dadurch zustande, dass sie eher oxidiert werden als der zu schützende Stoff. Vertreter sind etwa [[Ascorbinsäure]] (-0,04 [[Volt|V]] bei pH 7 und 25[[Grad Celsius|°C]]), Salze der [[Schweflige Säure|schwefligen Säure]] (+0,12 V bei pH 7 und 25 °C) und bestimmte organische schwefelhaltige Verbindungen (z. B. [[Glutathion]], [[Cystein]], [[Thiomilchsäure]]), die vorwiegend in [[hydrophil]]en Matrices wirksam sind.

;Antioxidationssynergisten
Synergisten unterstützen die Wirkung von Antioxidantien, beispielsweise indem sie verbrauchte Antioxidantien wieder regenerieren. Durch Komplexierung von Metallspuren ([[Tetranatriumethylendiamintetraacetat|Natrium-EDTA]]<ref>[http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Scientific_guideline/2009/09/WC500003408.pdf The European Medicines Agency: Note for Guidance on Inclusion of Antioxidants and Antimicrobial Preservatives in Medicinal Products]</ref>) oder Schaffung einen oxidationshemmenden [[pH-Wert]]es können Synergisten die antioxidative Wirkung eines Radikalfängers oder Reduktionsmittels verstärken.

== Vorkommen ==
=== Natürliche Antioxidantien ===
Viele Antioxidantien sind natürlich und [[endogen]] vorkommende Stoffe. Im Säugetierorganismus stellt das [[Glutathion]] ein sehr wichtiges Antioxidans dar, auch eine antioxidative Aktivität von [[Harnsäure]] und [[Melatonin]] ist bekannt. Ferner sind Proteine wie [[Transferrin]], [[Albumin]], [[Coeruloplasmin]], [[Hämopexin]] und [[Haptoglobin]] antioxidativ wirksam. Antioxidative [[Enzym]]e, unter denen die wichtigsten die [[Superoxiddismutase]] (SOD), die [[Glutathionperoxidase]] (GPX) und die [[Katalase]] darstellen, sind zur Entgiftung freier Radikale in den Körperzellen ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Für ihre enzymatische Aktivität sind Spurenelemente wie Selen, Kupfer, Mangan und Zink wichtig. Als antioxidativ wirksames [[Coenzym]] ist [[Ubichinon-10]] zu nennen. Für den menschlichen Organismus essentiell notwendige und antioxidativ wirksame Stoffe wie Ascorbinsäure (Vitamin C), Tocopherol (Vitamin E) und [[Betacarotin]] (Provitamin A) können nicht bedarfsdeckend synthetisiert werden und müssen mit der Nahrung zugeführt werden ([[exogen]]e Antioxidantien). Eine Reihe von Antioxidantien werden als Bestandteil der [[Muttermilch]] an den Säugling weiter gegeben um dort ihre Wirkung zu entfalten.

Als [[sekundäre Pflanzenstoffe]] kommen Antioxidantien wie [[Carotinoide]] und verschiedenste [[polyphenol]]ische Verbindungen ([[Flavonoide]], [[Anthocyane]], [[Phytoöstrogene]] und andere) in zahlreichen Gemüse- und Obstarten, Kräutern, Früchten, Samen etc. vor und auch in daraus hergestellten Lebensmitteln. Ebenfalls pflanzlichen Ursprungs sind Vitamin C und Vitamin E, die aber auch synthetisch oder teilsynthetisch hergestellt werden können.

{| class="wikitable" width=”45%”
|-
! colspan="2" class="hintergrundfarbe6" | Vorkommen natürlicher Antoxidantien
|-
!Verbindung(en)
!Lebensmittel mit hohem Gehalt<ref>{{cite journal |author=Beecher G |title=Overview of dietary flavonoids: nomenclature, occurrence and intake |url=http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/133/10/3248S |journal=J Nutr |volume=133 |issue=10 |pages=3248S–3254S |date=1 October 2003|pmid=14519822 }}</ref><ref>{{cite web|title=Antioxidants and Cancer Prevention: Fact Sheet |publisher=National Cancer Institute|url=http://www.cancer.gov/cancertopics/factsheet/antioxidantsprevention|accessdate=2007-02-27}}</ref><ref>{{cite journal |author=Ortega RM |title=Importance of functional foods in the Mediterranean diet |journal=Public Health Nutr |volume=9 |issue=8A |pages=1136–40 |year=2006 |pmid=17378953 |doi=10.1017/S1368980007668530}}</ref>
|-
| Vitamin C (Ascorbinsäure)
| Frisches [[Obst]] und [[Gemüse]]
|-
| Vitamin E (Tocopherole, Tocotrienole)
| [[Pflanzenöle]]
|-
| Polyphenolische Antioxidantien ([[Resveratrol]], [[Flavonoide]])
| [[Tee]], [[Kaffee]], [[Soja]], [[Obst]], [[Olivenöl]], [[Kakao]], [[Zimt]], [[Oregano]], [[Rotwein]]
|-
| [[Carotinoide]] ([[Lycopin]], [[Betacarotin]], [[Lutein]])
| Obst, Gemüse, [[Hühnerei|Eier]].<ref>{{cite journal |author=Goodrow EF, Wilson TA, Houde SC |title=Consumption of one egg per day increases serum lutein and zeaxanthin concentrations in older adults without altering serum lipid and lipoprotein cholesterol concentrations |journal=J. Nutr. |volume=136 |issue=10 |pages=2519–24 |year=2006 |month=October |pmid=16988120 }}</ref>
|-
|}

=== Synthetische Antioxidantien ===
Zu den künstlichen Antioxidationsmitteln zählen die [[Gallate]], Butylhydroxyanisol (BHA) und Butylhydroxytoluol (BHT). Durch eine synthetische [[Veresterung]] der Vitamine Ascorbisäure und Tocopherol wird deren Löslichkeit verändert um das Einsatzgebiet zu erweitern und verarbeitungstechnische Eigenschaften zu verbessern ([[Ascorbylpalmitat]], [[Ascorbylstearat]], [[Tocopherolacetat]]).

== Antioxidantien in der Ernährung ==
=== Gesundheitlicher Stellenwert ===
[[Freie Radikale]] sind hochreaktive Sauerstoffverbindungen, die im Körper gebildet werden und in verstärktem Maß durch [[UV-Strahlung]], Schadstoffe in der Luft und Chemikalien entstehen. Ihr Vorkommen im Übermaß ([[oxidativer Stress]]) erzeugt Zellschäden und gilt nicht nur als mitverantwortlich für den Alterungsprozess, sondern wird auch in Zusammenhang mit der Entstehung einer Reihe von Krankheiten gebracht. Ein Schutz vor den schädlichen Folgen durch freie Radikale stellt das körpereigene Abwehrsystem dar, in welchem vor allem Radikalfänger antioxidativ wirksam werden. Außer endogen gebildeten Antioxidantien wirken im Abwehrsystem auch solche, die mit der Nahrung zugeführt werden. Eine gesunde Ernährung unter Einbeziehung von mit an antioxidativ wirksamen Stoffen reichen Lebensmitteln gilt als effektive Vorbeugung vor [[Herz-Kreislauferkrankung]]en,<ref name=dkg789>Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE): [http://www.dge.de/modules.php?name=News&file=article&sid=789 ''Obst und Gemüse.''] 29. November 2007. Abgerufen am 4. Mai 2011.</ref><ref>Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE): [http://www.dge.de/modules.php?name=News&file=article&sid=499 ''Gemüse und Obst - Multitalente in Sachen Gesundheitsschutz.''] 7. Juni 2005. Abgerufen am 4. Mai 2011.</ref> eine Schutzwirkung vor bestimmten Krebsarten wird als möglich erachtet, ist jedoch nicht durch aussagekräftige Studien gesichert.<ref name=dkg789 /><ref>Deutsche Krebsgesellschaft: [http://www.krebsgesellschaft.de/ernaehrung_antioxidantien,1040.html ''Gesund essen, gesund bleiben. Antioxidantien – wie sie wirken.''] 2. Oktober 2010. Abgerufen am 4. Mai 2011.</ref><ref>Informationsdienst des deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ): [http://www.krebsinformationsdienst.de/themen/vorbeugung/ernaehrung-praevention2.php ''Ernährung und Krebsvorbeugung: Kann die Ernährung das Krebsrisiko beeinflussen?''] 17. April 2007. Abgerufen am 4. Mai 2011.</ref>

=== Häufigste Lebensmittelquellen ===
Nach einer [[Vereinigte Staaten|US-amerikanischen]] Untersuchung aus dem Jahr 2005 stammt der mit Abstand größte der mit der täglichen Nahrung zugeführte Teil physiologischer Antioxidantien aus dem Genussmittel [[Kaffee]]. Dies liege weniger daran, dass Kaffee außergewöhnlich große Mengen an Antioxidantien enthält, als vielmehr an der Tatsache, dass die US-Amerikaner zu wenig [[Obst]] und [[Gemüse]] zu sich nähmen, dafür aber umso mehr Kaffee konsumierten.<ref> [http://chipsa.com/coffee_O2.pdf American Chemical Society: Coffee is number one source of antioxidants]</ref> In [[Deutschland]] und einigen anderen [[Europa|europäischen]] Ländern dürfte die Lage aufgrund der vergleichbaren Ernährungsgewohnheiten ähnlich sein.

{|
|+ Quellen für die Antioxidantienzufuhr: Top 10 (durchschnittl. Aufnahme eines US-Amerikaners in [[Milligramm|mg]]/Tag<ref>[http://www.physorg.com/news6067.html ''Coffee is number one source of antioxidants.''] Abgerufen am 9. Mai 2011</ref>
|----- bgcolor=#DDDDDD
!  Rang 
! Quelle
!  mg/Tag
!  Rang 
! Quelle
!  mg/Tag
|----- bgcolor=#EEEEEE
|    1 || [[Kaffee]]   || 1.299 ||    6 || [[Rotwein]]    || 44
|----- bgcolor=#EEEEEE
|    2 || [[Tee]]    || 294 ||    7 || [[Bier]]    || 42
|----- bgcolor=#EEEEEE
|    3 || [[Dessertbanane|Bananen]]    || 76 ||    8 || [[Äpfel]]    || 39
|----- bgcolor=#EEEEEE
|    4 || [[Bohne|Trockenbohnen]]    || 72 ||    9 || [[Tomate]]n    || 32
|----- bgcolor=#EEEEEE
|    5 || [[Mais]]    || 48 ||    10 || [[Kartoffeln]]    || 28
|----- bgcolor=#EEEEEE
|}

=== Nahrungsergänzung ===
Antioxidativ wirksame Substanzen werden in einer Reihe von [[Nahrungsergänzungsmittel]]n als „[[Anti-Aging]]“-Präparate und zur [[Krankheitsprävention]] (z.B. vor Krebs) auf dem Markt angeboten. Die enthaltenen antioxidativen Substanzen kommen auch natürlicherweise in der Nahrung vor, außerdem werden sie vielen Lebensmitteln zugesetzt, sodass in der Regel kein Mangel besteht. Es fehlen belastbare wissenschaftliche Nachweise, dass die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln – in denen antioxidativ wirksame Substanzen meist isoliert und nicht im Verbund mit natürlichen Begleitstoffe enthalten sind – gesundheitlich vorteilhaft ist.<ref name="Vitamin C">[http://ugb.de/e_n_1_140758_n_n_n_n_n_n_n.html Vitamin C- Viel hilft viel?; UGB – Gesundheitsberatung]</ref><ref name="pmid12814711">{{cite journal |author=Vivekananthan DP, Penn MS, Sapp SK, Hsu A, Topol EJ |title=Use of antioxidant vitamins for the prevention of cardiovascular disease: meta-analysis of randomised trials |journal=Lancet |volume=361 |issue=9374 |pages=2017–23 |year=2003 |month=June |pmid=12814711 |doi=10.1016/S0140-6736(03)13637-9 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0140-6736(03)13637-9}}</ref>
Bei bestimmten physiologischen oder pathologischen Zuständen soll sich eine antioxidative Nahrungsergänzung sogar nachteilig auswirken: bei Krebspatienten wurden Wechselwirkungen mit antineoplastischen Behandlungmethoden ([[Chemotherapie]], [[Strahlentherapie]])<ref>[http://www.internisten-im-netz.de/de_news_6_3_386_antioxidanzien-k-nnen-krebs-patienten-schaden.html ''Antioxidanzien können Krebs-Patienten schaden.''] Bei: ''Internisten im Netz'' vom 8. August 2008</ref> oder andere schädliche Auswirkungen<ref>[http://ugb.de/e_n_1_139316_n_n_n_n_n_n_n.html Können Vitamine und Mineralstoffe Arteriosklerose vorbeugen?; UGB – Gesundheitsberatung]</ref> beschrieben, bei Sportlern wurde in einer 2009 veröffentlichten Studie ein kontraproduktiver Effekt von Vitamin C und E auf den Trainingseffekt gemessen. Diese Antioxidantien unterdrücken den Anstieg von Radikalen im Körper, so dass er sich weniger gut an die Belastung anpasste.<ref>M. Heberer:[http://idw-online.de/pages/de/news313433 ''Vitaminpräparate steigern Diabetes-Risiko.''] In: ''Informationsdienst Wissenschaft'' vom 11. Mai 2009</ref><ref>M. Ristow, K. Zarse, A. Oberbach, N. Klöting, M. Birringer, M. Kiehntopf, M. Stumvoll, C. R. Kahn, M. Blüher: ''Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans.'' In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America'' Band 106, Nummer 21, Mai 2009, S. 8665–8670, {{ISSN|1091-6490}}. {{DOI|10.1073/pnas.0903485106}}. PMID 19433800. {{PMC|PMC2680430}}.</ref>

=== Totale antioxidative Kapazität ===
Die Bestimmung der totalen antioxidativen Kapazität (''total antioxidant capacity'', TAC) in Körperflüssigkeiten liefert einen pauschalen Eindruck über die relative antioxidative Aktivität einer biologischen Probe. Es stehen verschiedene Möglichkeiten für die Bestimmung der antioxidativen Kapazität in [[Körperflüssigkeit]]en zur Verfügung. Das Grundprinzip all dieser Methoden ist gleich. Die in der biologischen Probe enthaltenen Antioxidantien schützen ein Substrat vor dem durch ein Radikal induzierten oxidativen Angriff. Die Zeitspanne und das Ausmaß, mit der die Probe diese Oxidation verhindert, kann bestimmt werden und wird meist mit [[Trolox]] (wasserlösliches Vitamin E-Derivat) oder Vitamin C als Standard verglichen. Je länger es dauert, um ein Substrat zu oxidieren, desto höher ist die antioxidative Kapazität . Durch verschiedene [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktionen]] kann man die antioxidative Kapazität von [[Lipide|lipidlöslichen]] und wasserlöslichen Substanzen untersuchen<ref>Nicole Unger-Manhart [http://www.aerzteverlag.de/buecher/buchimg/extra_105028.pdf Freie Radikale und Antioxidantien].</ref> (siehe auch: [[Trolox Equivalent Antioxidative Capacity]], TEAC).

Angesichts der Bedeutung der Antioxidantien bei der Reduzierung der Risiken von chronischen Erkrankungen wurde 2010 in den USA die totale antioxidative Kapazität durch Ernährung und Nahrungsergänzungsmittel bei Erwachsenen untersucht. Dabei wurden Datenbanken des US Department für Landwirtschaft, Daten zu Nahrungsergänzungsmitteln und zum Lebensmittelverzehr von 4391 US-Erwachsenen im Alter von 19+ Jahren ausgewertet. Um die Daten zur Aufnahme von einzelnen antioxidativen Verbindungen zu TAC-Werte zu konvertieren, wurde die Messung des Vitamin-C-Äquivalent (VCE) von 43 antioxidativen Nährstoffen zuvor angewendet. Die tägliche TAC lag durchschnittlich bei 503,3 mg VCE/Tag, davon ca. 75% aufgenommen durch die Nahrung und 25% durch Nahrungsergänzungsmittel.<ref>Yang M et al.: Estimation of total antioxidant capacity from diet and supplements in US adults. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21320369 The British journal of nutrition 2011 Feb 15:1-11.]</ref>

== Technische Verwendung ==
In der Industrie werden Antioxidantien als Zusatzstoffe ([[Additiv]]e) benötigt, um die oxidative Degradation von Kunststoffen, Elastomeren und Klebstoffen zu verhindern. Sie dienen außerdem als [[Stabilisator (Chemie)|Stabilisatoren]] in [[Treibstoff|Treib-]] und [[Schmierstoff]]en. In [[Kosmetika]] auf Fettbasis, etwa Lippenstiften und Feuchtigkeitscremes, verhindern sie [[Ranzig (Fett)|Ranzigkeit]]. In Lebensmitteln wirken sie Farb- und Geschmacksverlusten entgegen und verhindern ebenfalls das Ranzigwerden von Fetten.

Obwohl diese Additive nur in sehr geringen Dosen benötigt werden, typischerweise weniger als 0,5 %, beeinflussen ihr Typ, die Menge und Reinheit drastisch die physikalischen Parameter, Verarbeitung, Lebensdauer und oft auch Wirtschaftlichkeit der Endprodukte. Ohne Zugabe von Antioxidantien würden viele Kunststoffe nur kurz überleben. Die meisten würden sogar überhaupt nicht existieren, da viele Plastikartikel nicht ohne irreversible Schäden fabriziert werden könnten. Das Gleiche gilt auch für viele andere organische Materialien.

Der globale Markt für Antioxidantien zur Verwendung in Kunststoffen und Gummi, Treib- und Kraftstoffen, Schmierstoffen, Klebstoffen und Kosmetika hatte im Jahr 2007 ein Volumen von ca. 880.000 Tonnen. Der mengenmäßig größte Anteil entfiel auf Asien, vor Europa und Nordamerika. Mit Antioxidantien wurde 2007 ein Umsatz von etwa 3,7 Mrd. US$ (2,4 Mrd. €) erzielt.<ref>[http://www.ceresana.com/de/marktstudien/additive/antioxidantien Marktstudie Antioxidantien von Ceresana Research]</ref>

=== Kunst-, Kraft- und Schmierstoffe ===
Es kommen hauptsächlich sterisch gehinderte Amine (''hindered amine stabilisers'', HAS) aus der Gruppe der [[Arylamine]] zum Einsatz und sterisch gehinderte [[Phenol]]abkömmlinge, die sich strukturell oft vom Butylhydroxytoluol ableiten (Handelsnamen ''Irganox'', ''Ethanox'', ''Isonox'' und andere).

=== Lebensmittel, Kosmetika, Arzneimittel ===
Zulässige Antioxidantien sind in der [[Zusatzstoff-Zulassungsverordnung]] und der [[Verordnung über kosmetische Mittel|Kosmetikverordnung]] geregelt. Es kommen sowohl natürliche als auch synthetische Antioxidantien zum Einsatz.<ref>[http://www.makingcosmetics.com/inci-list/inci-antioxidants.htm Antioxidant Ingredients, INCI]</ref><ref>[http://www.gesetze-im-internet.de/zzulv_1998/BJNR023100998.html Zusatzstoff-Zulassungsverordnung - ZZulV]</ref>

Beispiele für antioxidative Lebensmittelzusatzstoffe sind in der Tabelle angegeben, siehe dazu auch
:→ [[Liste der in der Europäischen Union zugelassenen Lebensmittelzusatzstoffe]].

{| class="prettytable" width="75%"
|-
! E-Nummer
! Antioxidans
! Zugelassene Verwendung (Beispiele)
|-
| E220–E228 || [[Schwefeldioxid]] und Salze der [[Schweflige Säure|schwefligen Säure]] || Trockenfrüchte, Wein
|-
| E300–E302, E304 || [[Ascorbinsäure]], ihre Salze und Fettsäureester || Fruchtsäfte, Konfitüren, Trockenmilchprodukte, Öle und Fette, Obst- und Gemüsekonserven, Backwaren, frische Teigwaren, Fleisch- und Fischerzeugnisse
|-
| E306–E309 || [[Tocopherol]] und seine Ester || pflanzliche Fette und Öle
|-
| E315, E316 || [[Isoascorbinsäure]] und Natriumsalz || Fleisch- und Fischerzeugnisse
|-
| E310–E312 || [[Gallate]] || rowspan="4" | Bratöl und -fett, Schmalz, Kuchenmischungen, Knabbererzeugnisse, verarbeitete Nüsse, Trockensuppen, Soßen etc.
|-
| E319 || [[tert-Butylhydrochinon]] (TBHQ)
|-
| E320 || [[Butylhydroxyanisol]] (BHA)
|-
| E321 || [[Butylhydroxytoluol]] (BHT)
|-
| E392 ||[[Rosmarin]]extrakt (wirksame Inhaltsstoffe insbesondere [[Carnosol]] und [[Carnosolsäure]]) || Fette, Öle, Backwaren, Knabbererzeugnisse, Fleisch- und Fischerzeugnisse, Saucen etc.
|-
| E586 || [[4-Hexylresorcin]] || frische und tiefgefrorene Krebstiere
|}

Als Lebensmittelzusatz seit 1968 nicht mehr erlaubt ist aufgrund lebertoxischer Wirkungen die [[Nordihydroguajaretsäure]], ein höchst wirksames Antioxidans zur Haltbarmachung von Fetten und Ölen. Sie ist aber weiterhin in kosmetischen Präparaten verwendbar.

Lebensmitteltechnisch und pharmazeutisch gebräuchliche Antioxidationssynergisten sind unter anderem [[Citronensäure]] und ihre Salze (E330-E333), [[Weinsäure]] und ihre Salze (E334-E337), [[Phosphorsäure]] und ihre Salze (E338-E343) und [[Ethylendiamintetraessigsäure]] (EDTA) und ihre Salze (Calciumdinatrium-EDTA, E385).

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=L. R. Mahoney
|Titel=Antioxidantien
|Sammelwerk=Angewandte Chemie
|Band=81
|Nummer=15
|Jahr=1969
|Seiten=555–563
|DOI=10.1002/ange.19690811503
}}
* M. H. Carlsen u.a.: [http://www.nutritionj.com/content/9/1/3 ''The total antioxidant content of more than 3100 foods, beverages, spices, herbs and supplements used worldwide.''] In: ''Nutrition Journal'' 9, 2010, 3. {{DOI|10.1186/1475-2891-9-3}} ([[Open Access]] unter CC-by-2.0)

= [[Continuous Flow Analysis]] =
'''Continuous-Flow Analysis''' (''CFA'') bezeichnet eine Analysentechnik, die nasschemische Analyseverfahren automatisch durchführt. Dabei werden die Verfahrenschritte von photometrisch-analytischen Methoden in einem kontinuierliche Fluss von Probe und Reagenzien in der vorgesehenen Reihenfolge abgearbeitet. [[Datei:CFA-Analysator Manifold-Gesamtphosphor.jpg|thumb|Manifold Gesamt-Phosphor am CFA Multiparameter Analysator]]

Eine solche ''Analysenmethode'' und deren zeitlicher Ablauf ist in der Regel auf einem ''Methoden-Manifold'' hardwaremäßig aufgebaut, abgestimmt auf den zu messenden Konzentrationsbereich und auf die Art der Probe. Die Zusammensetzung der zu messenden Proben (Probenmatrix) und vorhandene Störkomponenten können für gleiche Bestimmungen einen anwenderspezifischen Aufbau erforderlich machen.

Das CFA Analysensystem saugt flüssige Proben von einem automatischen Probennehmer an, leitet jede Probe zu den vorhandenen Methoden-Manifolds weiter und teilt diese [[Aliquot (Chemie)|aliquot]] auf, für die simultane Durchführung aller aufgebauten Bestimmungsmethoden in jeder Probe.

CFA Analysemethoden sind heute in verschiedenen Anwendungsbereichen als ISO Normen Stand der Technik, wie Wasserbeschaffenheit, Bodenbeschaffenheit (Extrakte), Tabak (Extrakte) oder Lebensmittelanalytik. In den DIN EN ISO Normen für die Wasserbeschaffenheit<ref>''Determination of nitrite nitrogen and nitrate nitrogen and the sum of both by flow analysis (CFA) and spectrometric detection,'' ISO 13395:1996</ref> findet sich der Überbegriff ''Fließanalyse'', unter dem die CFA-Technik mit der verwandten FIA-Technik gemeinsam geführt wird.

Anmerkung: Andere Normen verwenden in der deutschen Übersetzung eher unglücklich auch den Begriff „Kontinuierliche Durchflussanalyse“, der als Analyse eines Durchflusses missverstanden werden kann. Die Verwendung unklarer Bezeichnungen erschwert das Auffinden spezifischer Informationen über Suchmaschinen erheblich.

Die CFA-Technik arbeitet mit regelmäßiger Unterteilung (Segmentierung) des kontinuierlichen Reaktionsstromes mittels Gasblasen (Luft, N2). Zur Abgrenzung gegen die FIA-Technik (Fließ-Injections-Analyse, Injections-Fließanalyse) wird CFA verschiedentlich in der Literatur auch als Segmentierte-Fließanalyse<ref>''Segmented Flow Analysis,'' Encyclopedi of Analytical Science, Vol 8, Academic Press</ref> ''SFA'' bezeichnet. Die Segmentierung in der CFA-Technik ermöglicht die Aneinanderreihung auch aufwändigerer analytischer Verfahrensschritte, ohne dass dadurch die Verschleppung (Dispersion, Carry-Over) zwischen aufeinanderfolgenden Proben unzulässig groß wird. Moderne ''Microflow''<ref>''The use of Microcontinuous Flow Analysis and FIA in Water Analysis,'' Straka M., International Laboratory, 09-1990, pg 33</ref> CFA Systeme erzielen selbst bei komplizierten Methoden einen Probendurchsatz von 30 bis 40 Proben pro Stunde, auch wenn der Durchlauf vom Probennehmer durch alle Verfahrensschritte bis zum Detektor 10 bis 25 Minuten beträgt. Dies bedeutet, dass der CFA Analysator gleichzeitig 6 bis 12 Proben durch das analytische System leitet, ohne dass eine Probe die nächste Probe unzulässig beeinflusst.

== Näheres zur Technik einer einzelnen CFA Methode ==
[[Datei:Fließdiagramm_Nicotin-in-Tabakextrakten.jpg|thumb|Fließdiagramm Nicotin in Tabakextrakten mit integrierter Dialyseeinheit]]

Der Aufbau einer nasschemisch-analytischen Methode am CFA Analysator wird über ein Fließdiagramm dargestellt und für den Anwender dokumentiert. Im gezeigten Bild muss man sich einen konstanten Fluss von links nach rechts vorstellen. Durch den Einsatz einer Vielkanal-Peristaltikpumpe ist das Verhältnis von Probe und kontinuierlich geförderten Reagenzien zueinander immer konstant, unabhängig von der Geschwindigkeit der Pumpe. Die Absolutmenge der einzelnen Lösung ist durch den eingesetzten Pumpenschlauch definiert, die Farbkodierung ist seit über 40 Jahren weltweit etabliert für ''flowrated Pump Tubes''. Im gezeigten Fall einer 12 Position-Peristaltikpumpe für einen CFA Microflow Analysator ergeben die jeweiligen Dosierschläuche die genannte Menge in µl/min (Zahl).

Das Methoden-Manifold (''Analytical Manifold'') als über die Jahrzehnte etablierter Begriff umfasst dabei alle Bauteile für die Durchführung der analytischen Methodenschritte, welche sich zwischen der Peristaltikpumpe (= Zahlen) und der Messzelle (= Colorimeter) befinden. Dies kann ein Modul mit Injektoren, Misch- und Reaktionsspiralen sein, aber auch ein Inkubator (Heizbad), eine Dialyseeinheit, ein Durchfluss-Mikrodestillations Modul, eine UV-Aufschlusseinheit oder auch eine Hochtemperatur-Hydrolyseeinheit.

Die Abfolge der analytischen Behandlungsstufen des Methoden-Manifolds kann als ''Reaktionsstrecke'' bezeichnet werden. Der kontinuierliche Durchfluss wird am Beginn dieser Reaktionsstrecke regelmäßig mittels Gasblasen (Luft, N2) segmentiert, je nach Technik alle 1-2 Sekunden. Die Dosierung von Reagenzien erfolgt in den bereit segmentierten Strom, heißt in die einzelnen vorbeifließenden Segmente an der jeweiligen Dosierstelle nach einer durch den Aufbau festgelegten Zeit. Die regelmäßige Segmentierung einer 60 sec angesaugten Probe alle 1 sec führt nun dazu, dass in diesem Fall (40 Proben/h, 2:1) von jeder Probe prinzipiell eine 60 fache Wiederholungsmessung erfolgt. Man kann sich dabei die CFA Reaktionsstrecke als Förderband vorstellen, mit einem Reaktionsglas jede Sekunde, deren Inhalt in der Folge weitere Lösungen präzise zugesetzt bekommt, die durch eine Matrixabtrennung (Dialyse) laufen, durch eine Aufschlusseinheit, durch eine Reaktionsstufe mit Inkubation, und so weiter. Am Ende der analytischen Durchführung fließen diese Reaktionslösungssegmente kontinuierlich durch eine Messzelle, wobei die Luftsegmentierung zumeist vorher entfernt wird (''debubbling'').

Das kontinuierliche Signal der photometrischen Detektion zeigt nun als Graphik den Messwert-Verlauf der nacheinander ankommenden Segmente, welche alle unabhängig voneinander und in gleicher Weise die ganze analytische Abfolge durchlaufen haben. Sichtbar wird damit an der Photometergraphik die ''Reproduzierbarkeit'' des analytischen Gesamtsystems, im Augenblick und auch für jede Probe einzeln zum Zeitpunkt ihres individuellen Durchlaufs. Diese einzigartige Eigenschaft der CFA Technik, die Stabilität eines analytischen Systems darzustellen und die Plausibilität auch einer einzelnen Messung grundsätzlich nachvollziehbar zu machen, begründet nach Meinung des Autors den jahrzehntelangen ungebrochenen Erfolg der CFA Technik im chemischen Routinelabor. Die zweite Fließanalysetechnik, FIA, bietet als unsegmentierte Technik diese Qualitätsinformationen nicht.

Der Einsatz von CFA Analysatoren im analytischen Labor von heute, erfolgt für Ionenanalytik und Konventionsparameter zumeist als System für die simultane Bestimmung von 2-5 Parametern in jeder Probe (Wahrnehmung des Autors). Bei 50 Proben je Stunde und simultan 4 Parameter, somit 200 Bestimmungen in der Stunde, übertrifft die CFA Technik im Probendurchsatz auch große ''Discrete Analyser'', bei höherer analytischer Sophistication und erheblich geringeren Kosten.

== Beispiele ==
[[Bild:Continuous-Flow_Analysator.jpg|thumb|Continous-Flow-Analysator zur Phosphat- und Nitratbestimmung]]
* Bei gesamt-Cyanid wird die Probe zuerst mit Säure versetzt und mittels UV komplexes Cyanid aufgespalten, darauf wird das Cyanid in Durchfluss destilliert, danach bildet das Destillat mit Reagenzien eine Färbung deren Stärke gemessen wird<ref>''Water quality - Determination of total cyanide and free cyanide by continuous flow analysis,'' ISO 14403:2002(E), First edition 1. März 2002</ref> Der Durchlauf durch das analytische System dauert je nach Bedingungen etwa 15-20 min.

* Bei gesamt-Phosphor wird die Probe zuerst mit Säure versetzt und mittels UV-Licht wird Organophosphor umgesetzt, darauf wird die Probe bei 95°C hydrolysiert zur Umsetzung anorganischer Phosphorverbindungen, das danach vorliegende ortho-Phosphat bildet mit Reagenzien eine Färbung deren Stärke gemessen wird<ref>''Determination of ortho phosphate and total phosphorus contents by flow analysis, Part 2: Method by continuous flow analysis (CFA),'' ISO 15681-2</ref> Der Durchlauf durch das analytische System dauert etwa 20-25 min.

* Bei Bodenextrakten werden die Proben für die Bestimmung von Ammonium-<ref>''Determination of ammonium by flow analysis and spectrometric determination,'' EN ISO 11732</ref> oder Nitrat-Stickstoff zuerst über einen Dialysator geleitet, welcher störende Probenmatrix (Färbung, Huminstoffe...) abtrennt, danach reagieren diffundierte Ionen mit Reagenz zu einer Färbung welche gemessen wird. Der Durchlauf bis zum Detektor dauert je nach Methode 6-12 min. Bei einem Probendurchsatz von 60/h befinden sich damit jeweils 6-12 Proben im Durchlauf durch das analytische System

* Bei Düngemittel-Aufschlusslösungen werden die Proben zuerst in einer Verdünnungsschleife am Manifold 1:10 bis 1:20 verdünnt, in der Folge dialysiert und danach mittels Farbreaktion gemessen. Der Durchlauf bis zum Detektor dauert etwa 8-14 min.

== Weitere Anwendungen ==

Neben der beschriebenen Anwendung der CFA-Technik für die Durchführung photometrischer Analyseverfahren, gibt es auch Anwendungen mit anderen Detektoren wie Fluorimeter, Flammenphotometer oder Sensortechnik. Dabei wird CFA als Transporttechnik verwendet, welche den raschen Transport von Proben nacheinander durch eine Probenvorbereitung ermöglicht, ohne dass unzulässige Konzentrationsverschleppung von einer Probe zur nachfolgenden Probe entsteht.

== Geschichte der CFA-Analysentechnik ==

Die CFA Technik wurde in den 1950er Jahren von Leonard Skeggs entwickelt und erlebte in der Folge eine jahrzehntelange Blüte als „die“ Standardtechnik in der klinischen Analytik. Unzählige Publikationen über photometrisch, chemische CFA Verfahren existieren von den 1960er Jahren bis in die 1990er. Dabei entwickelte sich die Gerätetechnik vom Autoanalyzer erster Generation weiter zur verbreiteten ''Makroflow'' Technik und hin zu kompakten und schnellen ''Microflow'' CFA Systemen.

Ende der 1970er Jahre wurde aus dem CFA Prinzip unter Weglassen der Segmentierung die FIA Technik entwickelt, die sich im universitären Bereich für Einzelbestimmungen und einfachere Verfahren gut etabliert hat. Für größere Routinelabors, mit mehreren simultanen Bestimmungen, erheblichem Probendurchsatz und Sicherheit gegen Einflüsse schwankender Probenmatrix bietet auch heute noch die CFA-Technik die passende Lösung. Geringe Kosten für Verbrauchsmaterial, schnelle Abarbeitung von Probenserien und einfaches Qualitätsmanagement bieten Gewähr für weiteren Einsatz dieser Technik in der Zukunft.

= [[Komplexbildungsreaktion]] =
Eine '''Komplexbildungsreaktion''' ist eine [[chemische Reaktion]] (Stoffumwandlung und Teil der [[Komplexreaktion]]en) aus dem Bereich der [[Komplexchemie]], bei der ein [[Metall]]-[[Kation]] mit [[Molekül]]en oder [[Ion|Ionen]] reagiert, die als [[Lewis-Base]]n ihre freien [[Elektronenpaar]]e zur Bildung einer [[Koordinative Bindung|koordinativen Bindung]] mit dem Kation zur Verfügung stellen. Das Molekül oder Ion wird dabei als [[Ligand]] bezeichnet. Komplexbildungsreaktionen sind oft durch Farbumschläge gekennzeichnet. In der [[Summenformel]] sowie im [[Reaktionsschema]] wird der Komplex durch eckige Klammern angedeutet, in denen vorne das Zentralatom wie z. B. ein Kupferkation und in runden Innenklammen die Liganden stehen (Beispiel: [Cu(NH3)4]2+).

==Beispiele für Komplexbildungsreaktionen==
[[Bild:Kupfer(II)-Ionen1.jpg|thumb|CuSO4 (links), Nachweis als Cu(NH3)4 (tiefblau) als Cu2[Fe(CN)6] (braunrot)]]
===Bildung des Hexaaquakupfer-Komplexes===

Wasserfreies, weißes [[Kupfersulfat]] färbt sich bei Zugabe von [[Wasser]] hellblau – eine [[Nachweisreaktion]] für Wasser. Es entsteht ein Aqua-Komplex des Kupfers, bei dem sechs Wassermoleküle als [[Ligand]]en des Zentralions auftreten, wobei die beiden axial gelegenen Liganden deutlich weiter vom Zentralion entfernt sind ([[Jahn-Teller-Effekt]]):

:<math>\mathrm{CuSO_4 + 6 \ H_2O \longrightarrow [Cu(H_2O)_6]^{2+} + SO_4^{2-}}</math>

===Bildung des Tetraamminkupfer-Komplexes===

Kupfer-II-salze ergeben auch mit Ammoniaklösung bei pH-Werten über 8 tiefblaue Komplexsalz-Lösungen (Kupfertetraamminkomplex
[Cu(NH3)4]2+ – auch als Tetraamminkupfer(II) bezeichnet, vgl. Abbildung dieser [[Nachweisreaktion]]):

:<math>\mathrm{Cu^{2+} + 4 \ NH_3 \longrightarrow [Cu(NH_3)_4]^{2+}}</math>

Der Kupfertetraammin-Komplex ist wie der Kupferhexaaquakomplex zweifach positiv geladen, da sich 4 neutrale Moleküle an das Zentralatom binden (streng genommen 4 + 2 Moleküle, nämlich 4 NH3 und 2 H2O; [[Jahn-Teller-Effekt]]). Wenn sich jedoch Anionen wie z. B. Chlorid-Anionen an das Zentralatom binden, so kann der Komplex auch negativ geladen sein (z. B. ist der grüne Tetrachlorocuprat-II-Komplex zweifach negativ geladen):

:<math>\mathrm{Cu^{2+} + 4 \ Cl^- \longrightarrow [Cu(Cl)_4]^{2-}}</math>

Anionische Komplexe werden andersartig benannt (Metall-Name mit Endung -at am Namensende) und sind von großer Bedeutung auch in der [[Biochemie]].

===Bildung des Nickel-Dimethylglyoxim-Komplexes===

Nickelsalzlösung bildet mit einer alkoholischen [[Dimethylglyoxim]]-Lösung (DMG) Komplexe. In ammoniakalischer Lösung fällt das himbeerrote Nickel-dimethylglyoxim als [[Komplexchemie|Komplex]] aus:

:<math>\mathrm{Ni^{2+} + 2 \ C_4H_8N_2O_2 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{[Ni(C_4H_7N_2O_2)_2] + 2 \ H^+}</math>

Dieser Komplex ist im Unterschied zum Kupfertetrammin- oder Kupfertetraquo-Komplex neutral und in Wasser unlöslich.

==Komplexbildung als Gleichgewicht==

Derlei Lewis-Säure-Base-Reaktionen zur Komplexbildung sind Gleichgewichtsreaktionen, für die das [[Massenwirkungsgesetz]] aufgestellt werden kann. Die resultierende Gleichgewichts-Konstante nennt man ''Komplexbildungskonstante.'' Sie gibt auch an wie stabil der Komplex ist bzw. ob er zur Dissoziation neigt. Ihr reziproker Wert wird als ''Komplexdissoziationskonstante KD'' bezeichnet, also KA−1 = KD.

==Einordnung und Bedeutung von Komplexbildungsreaktionen==
[[Bild:Hemoglobin_t-r_state_ani.gif|thumb|Der Blutfarbstoff Hämoglobin – ein Eisenkomplex im Blut, dessen Struktur sich mit der Aufnahme (Oxygenation) bzw. der Abgabe von Sauerstoff (Desoxygenation) ändert. (Komplexbildungsreaktion)]]

Neben der Komplexbildungsreaktion gibt es in der Komplexchemie auch Ligandenaustausch- und Dissoziationsreaktionen, bei denen Komplexe erzeugt oder wieder abgebaut werden. Viele Komplexbildungsreaktionen sind in Bereichen wie der Katalyse, der Biochemie, der Farbstoffchemie, der Analytischen Chemie mit ihren [[Nachweisreaktion]]en insbes. für Kationen im [[Kationentrenngang]] sowie der Chemischen Technologie von großer Bedeutung.

Viele farbige Komplexe dienen ferner der Erforschung von Atom- und [[Molekül]]strukturen (so z. B. der Chrom-Hexamin-Komplex, Abbildung, oder die neuartigen Sandwichkomplexe), von Stoffwechselvorgängen ([[Hämoglobin]] bei der Atmung, [[Chlorophyll]] bei der Photosynthese,Komplexe mit Eisensulfid-Mineralien bei der chemischen Evolution und der Entstehung des Lebens („Eisen-Schwefel-Welt“, vgl. unter [[chemische Evolution]]), viele Enzyme, einige Vitamine), Licht-Materie-Wechselwirkungen (Pigmente und Farbstoffe) und von katalytischen Vorgängen.

= [[Fällungsreaktion]] =
'''Fällungsreaktionen ''' nennt man [[Reaktion (Chemie)|chemische Reaktionen]], bei denen die [[Edukt]]e im Lösungsmittel gelöst vorliegen und mindestens ein [[Produkt (Chemie)|Produkt]] in diesem Lösungsmittel un- oder schwerlöslich ist. Das Produkt mit schlechter [[Löslichkeit]] fällt aus, die Ausfällung wird allgemein [[Fällung|Niederschlag]] genannt. In Reaktionsgleichungen wird das Ausfallen eines Stoffes mit einem ↓ oder einem (s) für ''solid'' hinter der Summenformel des Stoffs gekennzeichnet.

== Fällungsmittel ==
Fällungsmittel sind Stoffe oder Stoffgemische, welche die Ausfällung gelöster Stoffe zu unlöslichen Feststoffen bewirken (dem ''[[Fällung|Niederschlag]]'').<ref name="ABC Chemie">''Brockhaus ABC Chemie'', VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 389−390.</ref>

Als Fällungsmittel im [[Kationentrenngang]] der [[Analytische Chemie|Analytischen Chemie]] dienen z. B. [[Salzsäure]], [[Schwefelwasserstoff]], [[Ammoniumsulfid]] und [[Ammoniumcarbonat]], da sie unlösliche Schwermetall[[chloride]], -[[sulfide]] und -[[carbonate]] bilden.

Fällungsmittel haben einen besonderen Stellenwert bei der [[Abwasserreinigung]] (siehe auch [[Fällung]], [[Flockung]], [[Flockungsmittel]]) zur Entfernung von [[Sulfide]]n oder [[Phosphate]]n.<ref name=RÖMPP>Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): ''Römpps Chemie Lexikon'', Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1232, ISBN 3-440-04513-7.</ref>

== Beispielreaktionen ==
Die Fällung von Bleisulfidniederschlag aus Bleisalzlösung:

:<math>\mathrm{S^{2-} + Pb(NO_3)_2 \longrightarrow PbS \downarrow + 2 \ NO_3^-}</math>

(Eine [[Nachweisreaktion]] für Sulfidanionen bzw. Blei(II)-kationen)

Die Fällung von Bariumsulfat aus Bariumchloridlösung:

:<math>\mathrm{SO_4^{2-} + BaCl_2 \longrightarrow BaSO_4 \downarrow + 2 \ Cl^-}</math>

(Eine Synthesereaktion zur Herstellung von „Malerweiß“)

Beispiele von Fällungsreaktionen von Halogenen; X = Cl, Br, I:

:<math>\mathrm{X^- (aq) + Ag^+ (aq) \longrightarrow AgX \downarrow}</math>

== Anwendung von Fällungsreaktionen ==
* [[Nachweisreaktion]] für Ionen

* [[Qualitative Analyse]]

:Durch das Verwenden von spezifischen Fällungsreaktionen ist es möglich, einzelne Bestandteile einer Lösung zu identifizieren. Klassisches Beispiel ist der [[Kationentrenngang]], bei dem Fällungsreaktionen sowohl zur Ionenidentifikation als auch zum Ausfällen von störenden Ionen verwendet werden.

* [[Quantitative Analyse]]

:In der [[Gravimetrie (Chemie)|Gravimetrie]] sind Fällungsreaktionen Grundlage vieler Gehaltsbestimmungen und auch Teile der [[Titration|Volumetrie]] (speziell die [[Argentometrie]]) arbeiten mit Fällungen.

*[[Wasseraufbereitung]]

:In der Abwasserreinigung ist die Fällung die übliche Methode, um die [[Phosphat]]konzentration zu senken ([[Phosphorelimination]]). Dazu wird [[Eisen(II)-sulfat]], [[Eisenchlorid]], [[Aluminiumchlorid]], [[Natriumaluminat]] oder [[Polyaluminiumchlorid]] hinzugefügt. Im Prinzip funktionieren alle Metallsalze ähnlich. Jedoch hat jedes einzelne Metallsalz spezielle Vorzüge, die mit örtlichen Gegebenheiten, Anlagenkonstruktion, Abwasserzusammensetzung und dem Reinigungsziel abgestimmt werden müssen. Man unterscheidet bei der Phosphatelimination vier Verfahren, die sich durch die Dosierstellen unterscheiden und unterschiedliche Auswirkungen auf die Reinigungsziele haben.

# '''[[Vorfällung]]''': Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Vorklärung. Wirkung: Die Anlage wird entlastet. Hier ist der Einsatz von 3- und höherwertigen Metallsalzen üblich.
# '''[[Simultanfällung]]''': Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der biologischen Stufe oder direkt in der biologische Stufe. Wirkung: größte Effizienz des eingesetzten Fällmittels, gängigste Phosphatfällung, geeignet auch für die kostengünstigeren zweiwertigen Metallsalze, die speziell bei großen Anlagen mit entsprechenden Bedarfsmengen genutzt werden.
# '''Nachfällung''': Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Nachklärung oder in der gesonderten 3. Reinigungsstufe. Die 3. Reinigungsstufe findet heutzutage kaum noch Verwendung da sie gegenüber der Simultanfällung sehr teuer ist. Überraschenderweise wird im europäischen Ausland diese Phosphat-Reinigungsstufe bei neuen Anlagen wieder gebaut. Wirkung: Gezielte Fällung, die durch eine Phosphatmessung in der biologischen Stufe gesteuert werden kann. Nur 3- und höherwertige Metallsalze möglich.
# '''Flockungsfiltration''': Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Filtration. [[Filteranlage]]n sind nur bei einigen großen Klärwerken vorhanden. Dort wird die Flockenfiltration eingesetzt um beste Ergebnisse zu erreichen und die Ablaufwerte noch einmal zu senken. Üblicherweise wird diese Methode bei Einleitung in Trinkwasserreservoirs verwendet wie z. B. am [[Bodensee]].

*[[Aufarbeitung]] von Proben

:Störende Stoffe in einer Analytlösung werden ausgefällt und somit entfernt. Dieses Verfahren wird dann auch Umfällung genannt und stellt im Unterschied zur [[Umkristallisation]] eine chemische Reaktion dar. Zum Beispiel entfernt eine [[Carrez-Klärung]] Proteine aus einer Lösung.
*[[Funktionelle Proteomik]]: alternativmedizinischer Bluttest

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Anorganische Chemie für Schüler/ Ionen, Salze, Fällungsreaktionen und Ionenbindung}}

= [[Flammenfärbung]] =
[[Bild:Boratflamme.jpg|thumb|200px|Kräftig grüne [[Borate|Alkylboratflamme]].]]
Die '''Flammenfärbung''', auch '''Flammprobe''' genannt, ist eine Methode zur Analyse von [[Chemisches Element|chemischen Elementen]] oder deren [[Ion]]en ([[Nachweisreaktion]]). Die Methode beruht darauf, dass die Elemente oder Ionen in einer farblosen Flamme [[Licht]] spezifischer [[Wellenlänge]]n abgeben, das für jedes Element charakteristisch ist. Die Flammenfärbung entsteht durch [[Energieumwandlung und Energieerzeugung|Energieumwandlung]] von [[Wärme]]energie zu [[Strahlung]]senergie. Die Umwandlung kommt durch [[Valenzelektron]]en zustande, die durch die Wärmeenergie in einen [[angeregter Zustand|angeregten Zustand]] ''gehoben werden'' und unter der Abgabe von Licht wieder ''zurückfallen''. Stoffe, mit denen Flammenfärbung möglich ist, finden aufgrund dieser Eigenschaft in der [[Pyrotechnik]] Anwendung.

Bei der Flammenfärbung wird die Stoffprobe meist einfach auf einem Platindraht oder einem [[Magnesiastäbchen]] in die farblose Flamme eines [[Bunsenbrenner]]s gehalten. Aufgrund der Farbe kann nun auf die Ionen in der Probe rückgeschlossen werden, allerdings überdeckt die sehr intensive gelbe Flammenfärbung des Natriums oft alle anderen Flammenfärbungen. Mit Sicherheit kann nur mit Hilfe eines [[Spektroskop]]s entschieden werden, welche Elemente in der Probe vorliegen, zumal sich z. B. die Flammenfärbungen von Kalium und Rubidium recht ähnlich sind.

Zu unterscheiden ist die Flammenfärbung von der Lichtabgabe der [[Edelgase]], die auch auf einem angeregten Zustand basiert, welche aber durch [[Elektrischer Strom|Strom]], nicht durch eine Flamme herbeigeführt wird.

== Erklärung der Flammenfärbung ==

[[Bild:Valenzschalenmodell_Flammenfärbung.svg|thumb|Grafische Darstellung der Elektronen-Anhebung und dem Zurückfallen am Valenzschalenmodell]]
Alle Elemente senden bei hohen Temperaturen Licht aus. Doch für Elemente, die eine Flammenfärbung aufweisen, geschieht dies schon bei den Temperaturen, die in einer Flamme herrschen.

Die äußersten [[Elektron]]en eines Atoms werden durch Zufuhr von Wärmeenergie (die in diesem Fall durch eine [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]] entsteht) auf ein vom [[Atomkern]] weiter entferntes, nicht von Elektronen besetztes [[Energieniveau]] – in einen [[angeregter Zustand|angeregten Zustand]] – gehoben. Diese Elektronen besitzen nun eine höhere potentielle Energie. Die negativ geladenen Elektronen fallen aber meist in Sekundenbruchteilen wieder auf das energieärmere Ausgangs-Energieniveau zurück. Die beim Zurückfallen frei werdende Energie wird als [[Photon]] (Lichtteilchen) abgegeben. Man spricht von einem [[Quant]]. Es ist durch eine genau definierte Energie und somit auch mit einer einzigen Wellenlänge gekennzeichnet.

Das Zurückfallen der Elektronen auf energieärmere Energieniveaus kann auch stufenweise erfolgen. Bei jedem Zurückfallen dieses Elektrons auf ein energieärmeres Energieniveau gibt es nun Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge (Farbe), und damit einer ganz bestimmten Energie, ab.

== Farbe der Flammenfärbung ==
<gallery>
Bild:FlammenfärbungSb.png|[[Antimon]], hellblau
Bild:FlammenfärbungAs.jpg|[[Arsen]], fahlblau
Bild:FlammenfärbungPb.png|[[Blei]], fahlblau
Bild:FlammenfärbungB.png|[[Bor]], kräftig grün
Bild:FlammenfärbungCa.png|[[Calcium]], ziegelrot
Bild:FlammenfärbungK.png|[[Kalium]], violett
Bild:FlammenfärbungCu.png|[[Kupfer]], grün, auch blau
image:Flametest--Cu.swn.jpg|[[Kupfersulfat]], stark grün
Bild:FlammenfärbungLi.png|[[Lithium]], karminrot
Bild:FlammenfärbungNa.png|[[Natrium]], natriumgelb
image:Flametest--Na.swn.jpg|[[Natrium]], gelb
Bild:FlammenfärbungSr.png|[[Strontium]], rot
</gallery>

Weitere Flammenfärbungen:
* [[Barium]], fahlgrün
* [[Caesium]], hellblauviolett
* [[Rubidium]], rotviolett
* [[Europium]], rot
* [[Indium]], tiefblauviolett
* [[Selen]], blau
* [[Thallium]], grün
* [[Radium]], karminrot

Die freigegebene Lichtenergie hängt von der Differenz der Energieniveaus (ΔE) ab. Diese Differenz ist für jedes Element unterschiedlich. Die Energie der [[Photon]]en bestimmt ihre [[Welle (Physik)|Wellenlänge]] (λ) und damit die [[Farbe]]. So ergibt sich die spezifische Flammenfärbung.

<math>\Delta E=h\cdot \frac{c}{\lambda } = h \cdot \nu </math> 

c = [[Lichtgeschwindigkeit]] 
h = [[Plancksches Wirkungsquantum]] 
λ = [[Wellenlänge]] 
ν = [[Frequenz]]

Weist ein Element eine spezifische Flammenfärbung auf, dann weisen auch viele Verbindungen seiner [[Ion]]en diese Flammenfärbung auf (Beispiel: [[Bariumsulfat]] weist eine grünliche Flammenfärbung auf, [[Bariumphosphat]] nicht). Sehr viele [[chemisches Element|Elemente]] senden bei hohen Temperaturen sichtbare [[Spektrallinie]]n aus. Einige Elemente wurden sogar nach der Farbe ihrer bei der Flammenfärung beobachteten Spektrallinien benannt: Caesium (lateinisch: himmelblau) , Rubidium (lateinisch: dunkelrot) und Indium (indigoblaue Spektrallinie).

== Moderne Techniken ==
Bessere Möglichkeiten als die klassische Flammenfärbung mit Hilfe des Auges bieten die [[Spektroskopie|spektroskopischen Verfahren]] der [[Atomspektroskopie]], die eine Art Weiterentwicklung dieser mit Hilfe von Messinstrumenten darstellen. Das Auge wird hier durch das [[Spektrometer]] ersetzt, welches die Lage der Spektrallinien sehr viel besser auflöst, sowie auch die nicht sichtbaren Bereiche des [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetischen Spektrums]] je nach Spektroskopieart (z.B. IR- oder [[UV/VIS-Spektroskopie]]) zur Analyse nutzt. Außerdem ist es weit besser als das Auge in der Lage, die Stärke der Spektrallinien zu bestimmen, wodurch eine [[Quantitative Analyse|quantitative Analyse]] möglich wird.

== Literatur ==

* W. Biltz, W. Fischer, ''Ausführung qualitativer Analysen anorganischer Stoffe'', 16. Auflage, Harri Deutsch, Frankfurt am Main, 1976.
* G. Jander, E. Blasius, ''Einführung in das anorganisch chemische Grundpraktikum'', 14. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart, 1995, ISBN 3-7776-0672-3

== Weblinks ==
{{Commons|Flame test|Flammenfärbung}}
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Flammenfärbung}}

= [[Photometrie]] =
Mit '''Photometrie''' oder '''Fotometrie''' (zu altgr. ''φῶς'' „Licht“ sowie ''μετρεῖν'' „messen“) werden Messverfahren im Wellenlängenbereich des ultravioletten und des sichtbaren [[Licht]]es mit Hilfe eines [[Photometer]]s bezeichnet.

== Teilgebiete ==
Die Photometrie ist ursprünglich ein Teilgebiet der [[Physik]] beziehungsweise der [[Chemie]], [[Astronomie]] und der [[Fotografie|Photographie]], inzwischen aber eine reguläre Ingenieurswissenschaft. Sie wird beispielsweise in der [[Photovoltaik]] oder auch bei der Herstellung von Anzeigen für die industrielle [[Messtechnik]] zur Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle ständig weiterentwickelt. Für die Entwicklung von [[Optik|Optischen Technologien]] wie der [[Laser]]technik gehört sie wie die verwandte [[Kolorimetrie]] ebenfalls zum Handwerkszeug.

Darüber hinaus findet die Photometrie besonders auch in der (bio-)chemischen und medizinischen [[Analytik]] Verwendung. Sie erlaubt den qualitativen und quantitativen Nachweis ebenso wie die Verfolgung der Dynamik chemischer Prozesse von strahlungsabsorbierenden chemischen Verbindungen.

Die Verallgemeinerung der Photometrie auf das gesamte [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetische Spektrum]] (Radio- bis [[Gammastrahlung]]) nennt man [[Radiometrie]].

=== Transmissionsmessungen ===
[[Datei:Überblick Spektroskopie.svg|miniatur|hochkant=2|Photometrische Messung eines grünen Teilchens in einer Lösung]]
[[Datei:Medicofotometer2.jpg|miniatur|Älteres Photometer für medizinische Zwecke, aber auch in der chemischen Analytik einsetzbar]]
Absorption und Farbe einer Flüssigkeit oder eines transparenten Festkörpers hängen von der stofflichen Zusammensetzung und der Konzentration ab. Mit der Photometrie werden mithilfe des sichtbaren Lichtes die Konzentrationen von farbigen Lösungen bestimmt.

Bestrahlt man die Lösung eines absorbierenden Stoffes mit Licht, hängt die Absorption von den Transmissionseigenschaften des Stoffes, der Konzentration und der Länge des Lichtweges in der Lösung ab. Diese Gesetzmäßigkeit wird durch das [[Lambert-Beersches Gesetz|Lambert-Beersche Gesetz]] beschrieben und ist i.A. wellenlängenabhängig. Das transmittierte Licht wird gemessen. Um den Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der Konzentration darzustellen, wird die Transmission in die Extinktion umgerechnet:

Die Extinktion ''E'' ist der negative dekadische Logarithmus des Transmissionsgrades ''T'':

:<math> E = - \lg(T)</math>

Trägt man die Extinktionen bei einer Wellenlänge gegen die Konzentrationen auf, so entsteht eine Gerade. Das Verhältnis zweier Konzentrationen ist dabei gleich dem Verhältnis der entsprechenden Extinktionen:
:<math> {c_1 \over c_2} = {E_1 \over E_2}</math>
Man kann so die Extinktion der Lösung mit der unbekannten Konzentrationen messen und daraus die Konzentration der Lösung berechnen:
:<math> {c_1} = {{E_1 \cdot c_2} \over E_2}</math>
Um die Konzentration einer Lösung zu messen, wird ein Wellenlängenbereich gewählt, der von den zu bestimmenden Molekülen oder Ionen absorbiert wird, nicht jedoch von anderen Bestandteilen. Manche Substanzen, die keine oder nur geringe Absorption zeigen, können mit chemischen Mitteln in gut absorbierende Substanzen umgewandelt werden. Beispielsweise lässt sich mit [[Formaldoxim]] die Konzentration zahlreicher Metallionen photometrisch bestimmen. Licht mit der ausgewählten Wellenlänge wird mit Filtern, [[Monochromator]]en, oder [[Laser]]n erzeugt.

=== Reflexionsmessungen ===
Photometrische Untersuchungen betreffen hier vorrangig die Farbbewertung von Oberflächen zur Qualitätssicherung bei der Farbgebung. Es werden kalibrierte, mittels Filtern bei mehreren Wellenlängen messende [[Photodiode|Photosensoren]] eingesetzt.

Aus der möglicherweise wellenlängenabhängigen diffusen Reflexion kann auch auf die Oberflächenstruktur geschlossen werden (z. B. [[DRIFTS]]).

=== Bewertung von Lichtquellen ===
Die photometrische Bewertung von [[Lichtquelle]]n bezieht sich auf ihre auf die [[Hellempfindlichkeitskurve]] des Auges bezogenen Eigenschaften wie [[Farbwiedergabeindex]], [[Lichtstrom]], [[Farbtemperatur]] und [[Leuchtkraft]].

Auch die [[Abstrahlcharakteristik]] von [[Leuchte]]n und [[Leuchtmittel]]n (so bei [[Leuchtdiode]]n) fällt darunter.

=== Astronomie ===
In der Astronomie gibt es weitere photometrische Systeme, die sich nicht an der Empfindlichkeitskurve des Auges anlehnen, sondern an physikalischen Eigenschaften der [[Lichtspektrum|Sternspektren]].

;Die Breitbandphotometrie: misst die Stärke der Strahlung über einen weiten [[Wellenlänge]]nbereich. Die gebräuchlichsten Verfahren messen durch drei oder vier Filter (UBV: Ultraviolet, Blue, Visual, oder uvby: ultraviolet, violet, blue, yellow) und bestimmen hieraus die Parameter eines Sterns ([[Spektraltyp]]). Die [[Scheinbare Helligkeit|Magnitudendifferenzen]] der einzelnen Filtermessungen werden als Farben bezeichnet, U-B oder B-V, die oft als [[Farben-Helligkeits-Diagramm]] aufgetragen werden (siehe auch [[Farbindex]]).

;In der Schmalbandphotometrie: werden nur Bereiche einzelner [[Spektrallinie]]n gemessen, um deren Stärken zu bestimmen, ohne ein [[Lichtspektrum|Spektrum]] aufzunehmen, was weit aufwändiger wäre. Dies funktioniert jedoch nur bei starken Absorptionslinien und Linienemissionsspektren ohne (starken) kontinuierlichen Anteil wie zum Beispiel die Spektren [[planetarischer Nebel]].

Die Astronomie benutzt aus historischen Gründen als Einheit die [[Scheinbare Helligkeit|Magnitude]].

== Photometrische Größen ==
Die folgenden photometrischen Größen sind aus den zugehörigen [[Radiometrie|radiometrischen]] Größen abgeleitet. Der Unterschied besteht darin, dass in der Photometrie die Empfindlichkeit des Betrachters mit einbezogen wird, indem die radiometrischen Größen mit der spektralen [[V(lambda)-Kurve|Hellempfindlichkeitskurve]] multipliziert werden.

{| class="wikitable"
|-
! Größe
! [[SI-Einheitensystem|SI]]-Einheit (Zeichen)
! Bemerkung
! radiometrische Entsprechung
|-
![[Lichtstrom]]
|[[Lumen (Einheit)|Lumen]] (lm)
|Strahlungsleistung einer Lichtquelle, gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve
|style="background:#f3f9ff;" | [[Strahlungsleistung]]
|-
![[Lichtmenge]]
|[[Lumensekunde]] (lms)
|Strahlungsenergie einer Lichtquelle, gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve
|style="background:#f3f9ff;" | [[Strahlungsenergie]] (Strahlungsmenge)
|-
![[Lichtstärke (Photometrie)|Lichtstärke]]
|[[Candela]] (cd)
|Lichtstrom pro [[Raumwinkel]], gemessen in großer Entfernung von der Lichtquelle; gibt an, wie intensiv eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung leuchtet. Für eine räumlich [[Isotropie|isotrop]] strahlende Lichtquelle ist der Lichtstrom gleich der Lichtstärke multipliziert mit  <math>4 \pi </math>, dem vollen Raumwinkel
|style="background:#f3f9ff;" | [[Strahlstärke]]
|-
![[Beleuchtungsstärke]]
|[[Lux (Einheit)|Lux]] (lx)
|Lichtstrom pro beleuchteter Fläche; gibt an, wie intensiv die Fläche beleuchtet wird
|style="background:#f3f9ff;" | [[Bestrahlungsstärke]]
|-
![[Spezifische Lichtausstrahlung]]
|[[Lux (Einheit)|Lux]] (lx)
|emittierter Lichtstrom, bezogen auf die Größe der Licht abstrahlenden Fläche
|style="background:#f3f9ff;" | [[Spezifische Ausstrahlung]]
|-
![[Leuchtdichte]]
|Candela pro [[Quadratmeter]] (cd/m²)
|Lichtstärke einer Lichtquelle, bezogen auf deren Fläche; diese Größe nimmt der Mensch als Helligkeit einer Licht abstrahlenden Fläche wahr
|style="background:#f3f9ff;" | [[Strahldichte]]
|}

Weitere Größen und Werte:
* [[Belichtung (Physik)|Belichtung]] (Lux mal Sekunde, lx·s), das Produkt aus Beleuchtungsstärke und Zeit
: Mit zunehmender Beleuchtungsstärke sinkt die benötigte Zeit, um eine gleich bleibende Belichtung zu erhalten.
* [[Lichtausbeute]] (Lumen pro Watt, lm/W)
: Effizienz der Umsetzung von Leistung in Licht.
* [[Hellempfindlichkeit]] (dimensionslos)
* Ähnlichste  [[Farbtemperatur]] ([[Kelvin]])

== Literatur ==
* Bergmann, Schaefer: ''Lehrbuch der Experimentalphysik''. Berlin 1990.
* Lange, Zdeněk: ''Photometrische Analyse''. Verlag Chemie, Weinheim 1980, ISBN 3-527-25853-1.

== Weblinks ==
* [http://www.ptb.de/de/org/4/41/412/index.htm Physikalisch Technische Bundesanstalt – Arbeitsgruppe 4.12 – Photometrie]
* [http://www.filmscanner.info/Fotometrie.html Einführung in die Photometrie – Zahlenmäßige Beschreibung von Licht]
* [http://www.stromsparlampen.eu/fotometrie_applet.html Photometrie Applet – Veranschaulichung photometrischer Größen]

= [[Titration]] =
[[Datei:Titration.svg|miniatur|''allgemeiner Versuchsaufbau'': '''oben''': [[Bürette]] mit [[Maßlösung]], '''unten''': [[Erlenmeyerkolben]] (besser [[Titrierkolben]]) mit Probelösung]]
Die '''Titration''' (''Titrimetrie'', ''Volumetrie'' oder auch ''Maßanalyse'') ist ein Verfahren der [[Quantitative Analyse|quantitativen Analyse]] in der [[Chemie]]. Ein bekannter Stoff, dessen [[Stoffkonzentration|Konzentration]] unbekannt ist (Probelösung), wird in einer gezielten [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]] mit einer [[Maßlösung]], deren Konzentration genau bekannt ist, umgesetzt. Das Volumen der verbrauchten Maßlösung wird dabei gemessen und anhand der [[Stöchiometrie]] die unbekannte Konzentration der Probelösung berechnet.<ref>[[IUPAC]]. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. "titration" {{DOI|10.1351/goldbook.T06387}}.</ref>

Das Verfahren ist auch mit geringem apparativen Aufwand möglich und wird daher schon früh in der Grundausbildung eingesetzt. Da die Messergebnisse bei optimierten Titrationsverfahren sehr genau sind und sich die Titration gut automatisieren lässt, findet es heute noch breite Anwendung in der chemischen Analytik.

== Allgemeines Verfahren ==
Mit einer [[Bürette]] wird zu einer Probelösung (Titrand) ein Reagenz bekannter Konzentration (die [[Maßlösung]], auch Titrator oder Titrant genannt), hinzugetropft, bis die Äquivalentstoffmenge erreicht ist (auch Äquivalenzpunkt oder Endpunkt genannt). Die [[#Endpunktserkennung|Endpunktserkennung]] kann hierbei vielfältig mit chemischen und physikalischen Methoden erfolgen und unterscheidet auch die verschiedenen Titrationsarten. An der Bürette kann das verbrauchte Volumen abgemessen werden. Vor Beginn der eigentlichen Titration wird der Gehalt der Maßlösung genau bestimmt und ein Korrekturfaktor, der sogenannte [[Titer (Chemie)|Titer]] ermittelt, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.

== Reaktionstypen ==
Titrationen lassen sich nach Typ der [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]] unterscheiden.

=== Säure-Base-Titration ===
{{Hauptartikel|Säure-Base-Titration}}

Bei der Titration kommt es zur [[Säure-Base-Reaktion]]. Die Endpunkterkennung kann durch Zusatz von [[Indikator (Chemie)#pH-Indikatoren|pH-Indikatoren]] und einen Farbumschlag erfolgen. Es ist auch möglich den [[pH-Wert]] mit Elektroden zu messen und den Endpunkt durch Auftragung von pH-Wert und verbrauchter Maßlösung zu ermitteln.

=== Fällungstitration ===
Es werden [[Fällungsreaktion]]en zur Bestimmung genutzt. Die Reaktion von Silberionen Ag+ mit Chloridionen Cl− ([[Argentometrie]]) zeigen den Endpunkt manchmal durch Zusammenballen des milchigen Niederschlages an (Methoden nach [[Joseph Louis Gay-Lussac|Gay Lussac]] und [[Justus von Liebig|Liebig]]), manchmal unterstützt durch die Zugabe eines [[Farbstoff]]es wie [[Eosin Y|Eosin]] oder [[Fluorescein]] ([[Titration nach Fajans]]) oder durch Entstehen eines farbigen Produktes wie [[Eisenthiocyanat|Eisenrhodanid]] (nach [[Titration nach Volhard]]) oder [[Silberchromat]] ([[Titration nach Mohr]]). 
Ein Sonderfall ist die hydrolytische Fällungstitration, bei der mit einem Alkalisalz einer schwachen [[Säure]] titriert wird. En Beispiel hierzu ist die Bestimmung der [[Gesamthärte]] mit [[Palmitinsäure|Kaliumpalmitatlösung]], bei der das Palmitation nach Überschreiten des Äquivalenzpunktes mit Wasser hydrolytisch zu [[Hydroxidion]]en reagiert.

=== Komplexometrische Bestimmung ===
{{Hauptartikel|Chelatometrie}}

Die Bestimmung beruht auf [[Komplexbildungsreaktion]]en. Dabei können Farbstoffe zugesetzt werden oder die Farbänderung durch Bildung eines [[Komplex (Chemie)|Komplexes]] [[Photometrie|photometrisch]] verfolgt werden und somit auch instrumentell bestimmt werden. Weit verbreitet ist die Titration mit [[Ethylendiamintetraessigsäure|EDTA]].

=== Redox-Titration ===
{{Hauptartikel|Redox-Titration}}

In manchen Fällen kann man [[Redox-Reaktion]]en zur Bestimmung ausnutzen. Bekannte Verfahren sind die [[Manganometrie]], [[Iodatometrie]], [[Bromatometrie]] oder die [[Cerimetrie]], die jeweils nach verwendeten Maßlösung benannt sind.

=== Phasentransfer ===
Die [[Epton-Titration|2-Phasen-Titration nach Epton]] dient zur Bestimmung von [[ion]]ischen [[Tensid]]en in wässriger Lösung. Der Endpunkt ist der Farbumschlag einer Farbstoffmischung in der organisch-chlorierten Phase.

=== Polyelektrolyttitration ===
Sie dient der Bestimmung des [[Kationischer Bedarf|kationischen Bedarfs]] von [[Polyelektrolyt]]en. Als Titrant wird bei anionischen Suspensionen [[PolyDADMAC]] und bei kationischen [[KPVS]] verwendet.

== Endpunktserkennung ==
* chemische Indikatoren (visuell)
** Farbumschlag von [[Indikator (Chemie)|Indikatoren]]
** Niederschläge (Fällungsreaktionen)
* physikalische Indikatoren (instrumentell)
** [[Potentiometrie|potentiometrische Titration]] beruht auf der sprunghaften Veränderung des [[Elektrochemisches Potenzial|elektrochemischen Potenzials]]
** [[pH-Wert]]-Messung mittels [[Glaselektrode]]
** Bi[[amperometrie]]
** [[Konduktometrie|Konduktometrische Endpunktbestimmungen]] beruhen auf Messungen der elektrischen [[Leitfähigkeit]]
** [[w:en:Thermometric_titration|Thermometrische]] bzw. Enthalpische Endpunktsbestimmungen.

== Titrationsarten ==
=== Direkte Titration ===
Bei der ''direkten Titration'' werden Probelösung und Reagenzlösung unmittelbar miteinander umgesetzt. Dabei wird die Probelösung vorgelegt und mit der Reagenzlösung direkt titriert. Bei der ''inversen Titration'' wird hingegen eine abgemessene Menge an Reagenzlösung mit der Probelösung titriert.

=== Indirekte Titration ===
Bei der ''indirekten Titration'' wird der zu untersuchende Stoff vor der Titration in einer chemischen Reaktion umgesetzt. Der zu bestimmende Stoff wird in einer chemischen Reaktion zu einem genau festgelegten anderen Stoff umgesetzt, der dann titrimetrisch bestimmt wird. Man unterscheidet weiterhin in ''Rücktitration'', bei der die Probelösung mit einem bestimmten Volumen an Reagenzlösung vollständig umgesetzt wird und anschließend der unverbrauchte Teil der Reagenzlösung durch eine Titration bestimmt wird, sowie ''Substitutionstitration'', bei der ein zu bestimmender Stoff zunächst einen anderen Stoff (z.B. Ersatzkation) freisetzt („substituiert“), der dann rücktitriert werden kann.

== Spezielle Titrationen ==
* [[Aminzahl]]
* [[Bromzahl]]
* [[Chemischer Sauerstoffbedarf]] (CSB)
* [[Epton Titration]]
* [[Esterzahl]] (''EZ''; Menge von KOH in mg, erforderlich für die Verseifung von Estern in 1 g Fett)<ref name=RÖMPP>Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): ''Römpps Chemie Lexikon'', Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1265−1270, ISBN 3-440-04513-7.</ref>
* [[Halbtitration]] zur Bestimmung der [[Säurekonstante]] (pKS) einer Säure
* [[Iodzahl]]<ref name=RÖMPP>Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): ''Römpps Chemie Lexikon'', Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1265−1270, ISBN 3-440-04513-7.</ref>
* [[Karl-Fischer-Verfahren]] zur Bestimmung des Wassergehaltes
* [[Leitfähigkeitstitration]]
* [[Neutralisationszahl]] (''NZ''; Menge von KOH in mg, erforderlich für die Neutralisation aller freien Säuren in 1 g Fett)
* [[Ölzahl]]
* [[Peroxidzahl]] (''POZ'', Menge des als Peroxid gebundenen Sauerstoffs in mval O2 pro kg, der sich leicht als ''aktiver'' Sauerstoff abspalten lässt)
* [[Säurezahl]] (''SZ''; Menge von KOH in mg, erforderlich für die Neutralisation der freien ''organischen'' Säuren in 1 g Fett)<ref name=RÖMPP>Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): ''Römpps Chemie Lexikon'', Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1265−1270, ISBN 3-440-04513-7.</ref>
* [[Verseifungszahl]]<ref name=RÖMPP>Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): ''Römpps Chemie Lexikon'', Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1265−1270, ISBN 3-440-04513-7.</ref>
* wasserfreie Titration

== Automatisierte Titration ==
[[Datei:Titrator Metrohm Titrando.jpg|miniatur|Automatischer Titrator]]
Die verschiedenen Reaktionstypen und Titrationsarten können im automatisierten [[Laborreaktorsystem]] realisiert werden. Ein [[Laborautomatisierung]]ssystem erfasst mit Hilfe einer geeigneten Sonde (pH-Glaselektrode, Leitfähigkeitssonde, Trübungssonde, Farbsonde...) den Zustand und steuert über eine [[Dosierpumpe]] die Zugabe der Reagenzlösung. Die zugegebene Menge wird meist durch automatische Messung der Gewichtsabnahme des Reagenz-Vorlagbehälters ermittelt.

== Volumetrie ohne Titration ==
Eine besonders einfache Art der Volumetrie dient zur Volumenbestimmung eines Gases, indem dieses ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen verdrängt. Zu beachten ist, dass die Flüssigkeit passend zum zu bestimmenden Gas gewählt werden muss. Die [[Stickstoff]]bestimmung per [[Azotometer]] etwa nutzt dies, indem als Flüssigkeit eine [[Kaliumhydroxid]]lösung eingesetzt wird: diese absorbiert bei der Bestimmung ebenfalls entstehendes [[Kohlenstoffdioxid]] und Wasser und erlaubt es, das Stickstoffvolumen direkt an einer Maßskala der Azotometerbürette abzulesen.

== Siehe auch ==
* [[Hägg-Diagramm]]e

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Jander, Jahr: ''Maßanalyse''. 17. Auflage, de Gruyter, Berlin 2009, ISBN 978-3-11-019447-0.
* Leo Gros, Peter A. Bruttel, Marcus von Kloeden: ''Praktikum der Titration.'' Metrohm AG.
* Christian Haider: ''Elektroden in der Potentiometrie.'' Metrohm AG.
* Peter A. Bruttel: ''Nicht-wässrige Titrationen von Säuren und Basen mit potentiometrischer Endpunktbestimmung.'' Metrohm AG.
* Wolfgang Richter, Ursula Tinner: ''Practical aspects of modern Titration.'' Metrohm AG.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Titration}}
{{Commons|Titration}}
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Grundlagen der Titrimetrie}}
* [http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~mweinert/studium/AC_quantitative_Analyse/ Übersicht von verschiedenen im Grundstudium angewandten Methoden]
* [http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html Virtuelle Titration]
* [http://www.chemiephysikskripte.de/potent/potent.pdf "Potentiometrische Titrationen in Theorie und Praxis" von Alfons Reichert] (PDF, 860 KiB)

= [[Gravimetrie (Chemie)]] =
Die '''Gravimetrie''' ist ein [[Quantitative Analyse|quantitatives Analyseverfahren]], bei dem die Messung von Stoffmengen auf der Bestimmung der [[Masse (Physik)|Masse]] ([[Wägung|Auswaage]]) beruht. Dabei werden wiederum '''Fällungsanalyse''', '''Elektrogravimetrie''' und '''Thermogravimetrie''' unterschieden.

== Verfahren ==
=== Fällungsanalyse ===
Hierbei werden die Ionen bzw. Moleküle in eine [[Fällungsform]] gebracht. Die gefällte Verbindung wird abfiltriert. Die Filtration kann entweder in einem [[Porzellanfiltertiegel]] bzw. [[Glassfiltertiegel]] erfolgen oder in einem [[Filterpapier]] (Wobei spezielle aschefreie Filterpapiere zum Einsatz kommen). Anschließend wird der Filterkuchen gewaschen und getrocknet. Falls mit einem Papierfilter filtriert wurde muss dieser noch [[Veraschen|verascht]] werden. In manchen Fällen wird für die [[Fällungsreaktion|Fällungsanalyse]] die Fällungsform durch Glühen in speziell hierfür vorgesehenen Öfen ([[Muffelofen|Muffelöfen]]) in eine [[stöchiometrisch]]e [[Wägeform]] umgewandelt, womit die quantitative Bestimmung der Inhaltsstoffe erfolgen kann.

Mitunter sind Fällungs- und Wägeform identisch. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Niederschlag eine eindeutige Stöchiometrie aufweist und beispielsweise keine wechselnden Mengen von Kristallwasser gebunden werden: die Bestimmung von Sulfationen als Bariumsulfat, die Fällung von Nickel mit Diacetyldioxim, die Bestimmung von Kalium mit Natriumtetraphenylborat. Ein Beispiel, bei dem die Fällungsform und die Wägeform nicht identisch sind, ist die unten aufgeführte Bestimmung von Eisen als Eisen(III)oxid.

=== Elektrogravimetrie ===
Die gesuchte Substanz wird bei der [[Elektrogravimetrie]] an einer Elektrode abgeschieden und anschließend verwogen.

=== Thermogravimetrie ===
Bei [[Thermogravimetrische Analyse|thermogravimetrischen Analyseverfahren]] wird die Änderung der Stoffmasse in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht. Ein einfaches Beispiel dafür sind die gravimetrischen Methoden zur Bestimmung der Feuchte.

== Beispiele ==

=== Bestimmung des Eisengehaltes einer Fe(III)-Salzlösung ===
Die Eisensalzlösung wird mit [[Ammoniakwasser]] versetzt, das ausfallende [[Hydroxide|Hydroxid]] (Fällungsform) wird [[Filtration|abfiltriert]] und anschließend durch Glühen bis zur Gewichtskonstanz in Eisen(III)-Oxid überführt. Die Masse des Oxids wird durch Auswägen auf der [[Analysenwaage]] bestimmt.

''[[Reaktionsgleichung]]:''

<math>1:\,\rm{NH_3} + \rm{H_2O} \leftrightarrow \rm{OH^-} + \rm{NH_4^+}</math> (Basische Reaktion von Ammoniak)

<math>2:\,\rm{Fe^{3+}} + 3 \rm{OH^-} + \rm{x H_2O} \to \rm{Fe(OH)}_3 \cdot \rm{x H_2O} \downarrow </math> (Fällungsform)

<math>3:\, 2 \rm{Fe(OH)_3} \cdot \rm{x H_2O} \begin{matrix}
_{\Delta} \\ \to \\ ^{\rm{800^oC}}
\end{matrix}
\rm{Fe_2O_3} + \rm{(x+3) H_2O}\uparrow </math> (Wägeform)

Die gesuchte Masse a des zu bestimmenden Elementes (in unserem Beispiel Eisen) ist proportional der ausgewogenen Masse A der Wägeform (hier <math>\rm{Fe_2O_3}</math>). Der Proportionalitätsfaktor <math>\lambda</math> ([[Gravimetrischer Faktor]]) gibt an, zu welchem Anteil die Masse a in der ausgewogenen Masse A enthalten ist.

Aus der ausgewogenen Masse <math>\rm{Fe_2O_3}</math> ergibt sich durch die Multiplikation mit einem [[Faktor (Mathematik)|Faktor]] <math>\lambda</math> die Masse a des zu bestimmenden [[Chemisches Element|Elementes]].
::<math>\lambda = {a \over A} </math> bzw. <math>A \cdot \lambda = a</math>.

<math>\lambda</math> enthält zum einen das Verhältnis der Molmassen des zu bestimmenden Elements, <math>M_s</math>, zur Molmasse der Wägeform, <math>M_w</math>. Zusätzlich muss <math>\lambda</math> jedoch auch berücksichtigen, „wie oft“ sich eine [[Formeleinheit]] der gesuchten Substanz schließlich pro Formeleinheit in der Wägeform wiederfindet. In diesem Beispiel finden sich 2 Eisenatome je Formeleinheit des Wägeproduktes wieder. Dies wird durch den [[Stöchiometrie|stöchiometrischen Koeffizient]] k, hier k=2, ausgedrückt:

::<math>\lambda = {{k \cdot M_s} \over {M_w}}</math>

wobei k der [[Stöchiometrie|stöchiometrische Koeffizient]], <math>M_s</math> die [[Molekülmasse]] der gesuchten [[Substanz]] und <math>M_w</math> die Molekülmasse der Wägeform ist.

''In unserem Beispiel nehmen wir an, wir haben 1,25 g <math>\rm{Fe_2O_3}</math> ausgewogen. Wie viel Eisen enthielt ursprünglich unsere Fe(III)-salzlösung?''

Einsetzen von
:A = m(<math>\rm{Fe_2O_3}</math>)= 1,25 [[Gramm|g]]
:k = 2
:<math>M_s</math> = M(Fe) = 55,845 g/[[mol]]
:<math>M_w</math> = M(<math>\rm{Fe_2O_3}</math>) = 159,69 g/mol
ergibt:

a = m(Fe) = 0,874 g.

Das bedeutet, unsere Fe(III)-Salzlösung enthielt 874 mg Eisen.

=== Bestimmung von Sulfat ===
Die [[sulfat]]haltige Probelösung wird mit Salzsäure angesäuert. Unter Rühren wird eine 0.1 M [[Bariumchlorid]]lösung eingetropft, bis sich am Eintropfpunkt kein Niederschlag mehr bildet. Der Niederschlag wird (zur [[Ostwaldreifung]]) auf einem [[Sandbad#Das Sandbad in der Chemie|Sandbad]] über Nacht getempert. Dabei bilden sich auf Kosten der kleinen [[Kristallit]]e größere Kriställchen, die sich leichter abfiltrieren lassen. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Wasser und Ethanol gewaschen und getrocknet. Anschließend wird der Niederschlag bei 600 °C bis zur Gewichtskonstanz geglüht. Dies dauert im Regelfall nicht länger als 2–3 Stunden.

[[Reaktionsgleichung]]

<math>\rm{SO_4^{2-}} + \rm{Ba^{2+}} \to \rm{BaSO_4}\downarrow </math> (Fällungs- und Wägeform)

=== Bestimmung von Nickel(II) ===
Die wässrige [[Nickel]](II)-haltige Probelösung wird tropfenweise mit einer [[Ethanol|alkoholischen]] Lösung von [[Dimethylglyoxim]] versetzt, bis kein weiterer rötlicher Niederschlag mehr ausfällt. Dann wird das Ethanol verkocht. Anschließend filtriert man über eine Glasfritte ab. Nach waschen des Niederschlages trocknet man im Trockenschrank bis zur Massenkonstanz.
<math> \rm{Ni}^{2+} + 2\rm{H[DMG]} \rightarrow \rm{Ni[DMG]}_2\downarrow + 2\rm{H}^+ </math>
wobei Dimethylglyoxim mit H[DMG] abgekürzt wird

== Gravimetrische Methoden zur Feuchtemessung ==
Das am häufigsten verwendete Verfahren zur Messung des Wassergehalts von Materialproben ist die '''gravimetrische Methode''' (auch Darr-Wäge-Trocknung). Der Wassergehalt der Materialprobe wird dabei durch den Gewichtsverlust beim [[Trocknung|Trocknen]] bestimmt.

Die Materialprobe wird nach der Entnahme luftdicht verpackt und gewogen. Anschließend wird die Probe in einem Trockenofen bei ca. 105 °C getrocknet bis sich Gewichtskonstanz bei aufeinanderfolgenden Wägungen einstellt. Die Trocknungsdauer und -temperatur ist jedoch materialabhängig und in entsprechenden Normen festgelegt. Bei der Trocknung darf kein chemisch gebundenes Wasser freigesetzt werden. Deshalb ist die Trocknungstemperatur von Gips nur 40 °C.
Nach dem Trocknen wird die Materialprobe erneut gewogen. Aus der Differenz der Wägungen lässt sich der Wassergehalt der Materialprobe ermitteln.

Der [[Gravimetrie|gravimetrische]] Wassergehalt <math>W_g</math> ergibt sich aus der Masse der feuchten Probe <math>m_f</math> und der Masse der trockenen Probe <math>m_t</math> :

<math>W_g = \frac{m_{f}-m_t}{m_t} </math>

=== Vorteile ===
Die Vorgehensweise bei der Entnahme der Probe und der Trocknungsprozedur ist als Referenzmethode anerkannt. Viele andere Verfahren werden mit dieser Methode verglichen bzw. die indirekten Methoden [[Kalibrierung|kalibriert]]. Vorteile dieser Methode sind die relativ einfache Handhabung und die im Allgemeinen gute Genauigkeit.

=== Nachteile ===
Ein Nachteil des gravimetrischen Verfahrens ist, dass bei der Trocknung organischer Materialien chemische Umwandlungen durch [[Oxidation]]sprozesse einsetzen können. Diese können aufgrund der Sauerstoffentnahme die anschließende Wägung zu höheren Werten beeinflussen. Genauso kann es auch zu einer thermischen Zersetzung mit einem daraus resultierenden Gewichtsverlust kommen. So ist in [[kolloid]]haltigen Böden wie [[Lehm]] oder [[Ton (Bodenart)|Ton]] die vollständige Entfernung des eingelagerten Wassers nur unter der Zerstörung der Kolloidstruktur möglich.

=== Aussicht ===
Die gravimetrische Methode ist für langfristig angelegte Feldmessungen nicht zu empfehlen. Für Labormessungen ist sie jedoch als Referenzverfahren etabliert. Die langen Trocknungszeiten können durch eine Schnelltrocknung mittels
* [[Infrarotstrahler]],
* [[Elektroplatte]],
* [[Feuerung|Gasbrenner]] oder
* [[Mikrowellenherd]]
abgekürzt werden.

Andere direkte Messverfahren zur Bestimmung des Wassergehalts in Böden haben sich nicht durchgesetzt. Dies liegt teilweise an der umständlichen Handhabung, dem erforderlichen Aufwand oder an der geringen Genauigkeit.

== Quellen ==
* Kupfer, K. 1997 Materialfeuchtemessung: Grundlagen, Messverfahren,Applikationen, Normen, Expert Verlag
* Hübner, C. 1999 „Entwicklung hochfrequenter Meßverfahren zur Boden- und Schneefeuchtebestimmung“, Wissenschaftliche Berichte, FZKA 6329, Forschungszentrum Karlsruhe
* Völkner, S. 2003 „Zum Einfluss räumlich begrenzter Diskontinuitäten auf die zeitabhängige Feuchteverteilung in Außenwänden“, Dissertation, Ruhr-Universität Bochum
* Technische Universität Braunschweig, Sonderforschungsbereich 477, „Sicherstellung der Nutzungsfähigkeit von Bauwerken mit Hilfe innovativer Bauwerksüberwachung“, 2000
* [http://www.laborkoehler.de/Dokumente/Artikel2004-04-01.html Johannes Weber, Wolfram Köhler: ''Zerstörungsfreie Untersuchungsmethoden an Steindenkmälern'']
* Kaatze, U. 2007 „Aspekte elektromagnetischer Aquametrie ionisch leitender Materialien“ in Technisches Messen, Ausgabe 5/2007, 261-267

== Siehe auch ==
* [[Materialfeuchte]]
* [[Feuchtemessverfahren]]
* [[Moisture analysis]]

= [[Instrumentelle Analytik]] =
[[Bild:Flammenphotometer.jpg|thumb|Prinzip einer instrumentellen Analysemethode: die Flammenphotometrie (AES)]]
Die '''Instrumentelle Analytik''' (IA) ist der Bereich der [[Analytische Chemie|Analytischen Chemie]], der die Analyse und Identifikation von unbekannten Stoffen („Probe“) oder deren molekularen Strukturen mittels moderner Analysegeräte vornimmt. Hierzu wird eine Probe in der Regel vorbereitet (z. B. durch Extrahieren und Eluieren), in das Gerät gegeben und bestrahlt oder zerlegt, um in einem Detektor bestimmte Messwerte zu erfassen. Diese lassen auf die Art, Konzentration oder Menge der unbekannten Substanz schließen – oft bis in Bereiche winziger Mengen hinein.

== Entwicklung und Merkmale ==
[[Datei:Early Mass Spectrometer (replica).jpg|thumb|hochkant=2|Nachbau des dritten [[Massenspektrometer]]s von J. J. Thomson, der diese Methode in den Jahren 1897-1913 entdeckte und entwickelte]]
Die instrumentelle Analytik beruht auf hochpräzisen Messprinzipien, die in den letzten 40 Jahren neu entwickelt worden sind, um explosionsartig gestiegenen Anforderungen aus Forschung, Umweltanalytik und Produktkontrolle entgegen treten zu können. Auch das Handling der Geräte (Labortechnik) wurde in diesem Zeitraum weiterentwickelt. Im Vergleich zu klassisch-nasschemischen Methoden sind es Merkmale instrumenteller Analyseverfahren, dass die Messungen mit Hilfe hochmoderner Analysegeräte schnell, preiswert, richtig, präzise und mit kleinsten Mengen durchgeführt werden können. Viele Stoffe (Prüfsubstanzen) sind so bis in den für Laien kaum vorstellbaren Bereich von wenigen [[Pikogramm]] hinein messbar geworden.

Zu einer genauen Beschreibung der jeweiligen instrumentellen Analysemethode (zum Beispiel bei der Untersuchung eines Fertiggerichtes auf eines Schädlingsbekämpfungsmittels im Gemüse) gehören neben der Prüfeinrichtung (das [[Labor]]) und dem Prüfsystem (hier: das Fertiggericht) die Angabe des Prüfgerätes (z. B. Gaschromatograph, GC), der Prüfsubstanz (das [[Pestizid]]) und der Probe (Marke des Fertiggerichtes „Zigeunerschnitzel mit Kartoffelpürree“, Herstellung des Extraktes aus z. B. 10 g [[Paprika]] mit Hilfe eines bestimmten [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktionsmittels]] wie z. B. 50 ml [[Dichlormethan]]).

Die Qualität einer Analysemethode wird beschrieben, indem neben der Dokumentation der Probenvorbereitung (z. B. durch Elution oder Extraktion) auch die einer [[Methodenvalidierung]] erfolgt, also der Nachweis und die Dokumentation der Zuverlässigkeit einer Analysemethode). Hierzu wird die Richtigkeit, die Genauigkeit und die Präzision der Methode untersucht und im Falle der Genauigkeit mit Hilfe der [[Gauß-Funktion]] auch berechnet (z. B. bei der Messwertwiedergabe in „[[Peak]]“-Form). Die [[Kalibrierung]] stellt einen Zusammenhang zwischen [[Messgröße]] und Analyseergebnis her, die Zuverlässigkeit des Ergebnisses wird über den arithmetischen Mittelwert („Durchschnitt“), die Standardabweichung und die Wiederfindungsrate beschrieben.

== Einteilung ==
Unter den Oberbegriff instrumentelle Analytik fallen vier Gruppen von Verfahrensweisen: optische, spektroskopische, chromatographische und elektroanalytische Methoden.

=== Optische Analysemethoden ===
[[Bild:Photometrische messung.png|thumb|Fotometrische Messung an einer Flüssigkeits-Küvette]]
[[Bild:Refractometer.jpg||thumb|left|Refraktometer]]

→''Einführender Artikel: [[Optik]]''

Optische Methoden und Geräte sind solche, bei denen die Probe mit Licht bzw. lichtähnlicher elektromagnetischer Strahlung beleuchtet wird. Ein Teil dieser Strahlung wird dabei gebeugt oder in einem bestimmten Winkel reflektiert. Dieser kann dann in einem [[Refraktometer]] gemessen werden (Abb. links).

Zu diesen Methoden gehören neben der [[Refraktometrie]] (Messung der [[Brechzahl]]) auch die [[Polarimetrie]] (Messung der optischen Aktivität/des Drehwertes) und die [[Fotometrie]] (Messung der [[Lichtabsorption]] in Form der Extinktion oder Transmission bei einer bestimmten Wellenlänge).
Die Polarimetrie z. B. ist eine Methode, bei der eine Probelösung mit linear polarisiertem Licht einer bestimmten Wellenlänge durchleuchtet wird. Bestimmte Substanzen haben die Fähigkeit, die Schwingungsebene des linear polarisierten Lichtes zu drehen (spezifische Drehung, optische Aktivität). Diese spezifische Drehung wird in der [[Pharmazie]] und [[Chemie]] oft zur Identifizierung und Reinheitskontrolle von [[chiral]]en Stoffen eingesetzt. Besondere Bedeutung besitzt die Angabe der spezifische Drehung für [[Naturstoffe]], wie beispielsweise [[Aminosäuren]], [[Terpene]] und [[Zucker]], da die Mehrzahl dieser Stoffe optisch aktiv ist.

=== Spektroskopische Methoden ===
[[Datei:EM-Spektrum.svg|miniatur|hochkant=2|Das elektromagnetische Spektrum (EM-Spektrum)]]
[[Bild:Spectre.svg|thumb|Licht als Teil des EM-Spektrums: Spektroskopische Methoden arbeiten im UV-, IR- und im sichtbaren Bereich (VIS)]]
{{Hauptartikel|Spektroskopie}}
Bei spektroskopischen Methoden und Geräten tritt die Probe in Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung ([[Absorption]] und [[Emission]], vgl. [[Spektroskopie]], [[Spektralanalyse]]). Die verschiedenen instrumentellen Analyseverfahren der [[Spektroskopie]] werden unterteilt nach:
# dem Wellenlängenbereich der eingesetzten Strahlung (z. B. Röntgen-, UV-, VIS_ und IR-Spektroskopie, vgl. Abbildung),
# der Energieform (z. B. kernmagnetische Resonanz / NMR, Elektronenspin- oder Schwingungs-Spektroskopie),
# der Untersuchungstechnik (Absorptions- oder Emissionsspektroskopie, z. B. AAS/AES).

Die [[Atomspektroskopie]] im Atomabsorptionsspektrometrometer (Abkürzung: AAS) ist allgemein eine Messung der Wellenzahl, Wellenlänge oder Frequenz absorbierter Strahlung zur Bestimmung atomarer Energieniveaus), die Atomemissionsspektroskopie im Atomemissionsspektrometer/Flammenphotometer (AES) misst abgestrahlte Energie, die [[IR-Spektroskopie]] (im Infrarotspektrometer IR) und die [[UV/VIS-Spektroskopie]] (im UV/VIS-Spektrometer) messen im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich des elrektromagnetischen Spektrums.

Eine [[Fluoreszenzspektroskopie]] misst das von einer fluoreszierenden Probe abgestrahlte Licht im Fluoreszenzspektrometer, während bei einer [[Röntgenfluoreszenzanalyse]] (RFA) Röntgenstrahlung zum Einsatz kommt. Die [[Kernspinresonanz]] (NMR) wird im Kernresonanzspektrometer gemessen, die [[Elektronenspinresonanz]] im Elektronenspinresonanzspektrometrie (ESR oder EPR).

Das [[Massenspektrometer]] (MS) hingegen ist ein Gerät, das nicht spektroskopisch arbeitet (keine Verwendung elektromagnetischer Strahlung), sondern die Moleküle der Probesubstanz in Fragmente zerlegt, die dann von einem Magnetfeld erfasst und rechnerisch nach Massenzahlen sortiert werden.

=== Chromatographische Methoden ===
[[Datei:GC with open door.jpg|miniatur|Gaschromatograph (GC-Gerät)]]
[[Bild:Chromatografie_Dreieck_mit_analoger_Entsprechung.svg|thumb|Chromatografische Verfahren im Vergleich mit Fließgeschwindigkeits-Bestimmungen]]
{{Hauptartikel|Chromatographie}}
Chromatographische Methoden und Geräte verfolgen das Ziel, die Probe (ein Stoffgemisch) unter bestimmten Bedingungen in eine Bewegung zu versetzen, so dass die Komponenten auf Grund unterschiedlicher Fließ- oder Wanderungsgeschwindigkeit aufgeteilt und identifiziert werden können (Gas-, Hochdruck-Flüssigkeits-[[Chromatographie]] u. ähnl., Trennung mittels Adsorption und Desorption sowie unterschiedlicher Retentionszeiten der Einzelkomponenten).
Es handelt sich hier also um hochpräzise Mikroverfahren zur Stofftrennung (im Vergleich zu den klassischen Makro-Stofftrennverfahren der Destillation, Sublimation, Extraktion, Umkristallisation, Umfällung und Filtration).

Wichtige Analysegeräte zur Chromatographie sind [[Gaschromatograph]]en (GC, oft zur Bestimmung von Peakflächen und Retentionsfaktoren bzw. -zeiten von bestimmten Substanzen), [[HPLC]]-Geräte (zur [[Hochleistungsflüssigkeitschromatographie]]), Ionenchromatographen (zur [[Ionenchromatographie]]/[[Elektrophorese]] IC/EP) sowie Elektrophoreseapparaturen zur [[Gelelektrophorese]], speziell [[2D-Gelelektrophorese]]n und IEF-Gelelektrophoresen (IEF=[[Isoelektrische Fokussierung]].

=== Elektroanalytische und weitere instrumentelle Analysemethoden ===
[[Datei:Potentiometrie.svg|thumb|Schematische Darstellung einer Potentiometrie]]
Ferner existieren elektroanalytische und auch weitere physikalische Methoden und Geräte, bei denen die Probe z. B. elektrisch aufgeladen, dem elektrischen Strom ausgesetzt ([[Elektrolyse]], [[Potentiometrie]] oder [[Konduktometrie]] u. ähnl.) oder in Molekülbruchstücke (Fragmente) zertrümmert und aufgetrennt wird (Massenspektrometrie MS).
Die neun bedeutsamsten Verfahren dieser Gruppe sind:
* [[Elektrogravimetrie]] zur Konzentrationsbestimmung über die abgeschiedene Elektrolytmasse
* [[Potentiometrie]] (Voltametrie) zur Messung des elektrochemischen Potenzials bzw. der Spannung
* [[Polarographie]]/[[Voltammetrie]] Aufzeichnung von Strom-Spannungs-Kurven zur quantitativen und qualitativen Analyse
* [[Amperometrie]] Registrierung des Elektrolysestroms bei konstantem Potential
* [[Coulometrie]] Registrierung der elektrischen Ladung, die bei einer Elektrolyse übertragen wird
* [[Konduktometrie]], z. B. als automatisierte Leitfähigkeitstitration
* [[Osmometrie]] zur Messung des [[Osmotischer Druck|osmotischen Druckes]]
* [[Viskosimeter]] zur Messung der [[Viskosität]]
* [[Massenspektrometrie]] zur Ermittlung der molaren Masse eines Moleküls bzw. seiner Schlüsselbruchstücke

Nasschemische bzw. klassische Analysemethoden wie die [[Titration|Volumetrie]] (Maßanalyse) und [[Gravimetrie]] (Fällungsanalyse) werden nur dann zu den instrumentellen Analysemethoden gerechnet, wenn elektronische Messinstrumente dabei eingesetzt werden. Bei der Maßanalyse wäre das die instrumentelle Indikation des Äquivalenzpunktes beispielsweise mittels [[Potentiometrie]] oder [[Konduktometrie]]. Eine instrumentelle Variante der Gravimetrie ist die [[Thermogravimetrie]].

=== Gekoppelte Methoden ===
In jüngere Zeit hat die direkte Kopplung unterschiedlicher Analysemethoden stark an Bedeutung gewonnen. Ein klassisches Beispiel ist die sog. [[Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung|GC-MS]], bei der ein Massenspektrometer (MS) mit einem Gaschromatographen (GC) verbunden ist (GC-MS). Durch den Chromatographen wird eine Auftrennung eines oft komplexen Substanzgemischs erzielt, während das mit dem Gasfluss des Chromatographen kontinuierlich gespeiste Massenspektrometer eine Identifizierung der einzelnen Probenkomponenten ermöglicht.
Ähnliche Kombinationen sind Kopplungen der [[High Performance Liquid Chromatography]] (HPLC) und Massenspektrometrie oder von HPLC und NMR.

== Literatur ==
* Hug, Heinz: „Instrumentelle Analytik – Theorie und Praxis“, Haan-Gruitebn 2010, ISBN 978-3-8085-7211-5
* Gottwald, Wolfgang: „Instrumentell-analytisches Praktikum“, Weinheim/New York/Basel/Cambridge/Tokyo 1996, ISBN 3-527-28755-8
* Less, Wolf R./Eckhardt, Stefan u.a.: “Die handlungsorientierte Ausbildung für Laborberufe; Band 2: Wahlqualifikationen”, hierin: S. 87 bis 378, Würzburg 2006, ISBN 978-3-8343-3021-5
* Skoog, Douglas A., Leary, James J.: ''Instrumentelle Analytik : Grundlagen - Geräte – Anwendungen“, Berlin 1996, ISBN 978-3-540-60450-1
* Wächter, Michael: „Stoffe, Teilchen, Reaktionen – Basiswissen Chemie für Chemieberufe“, hierin: S. 177 – 202, Hamburg 2000, ISBN 3-582-01235-2

= [[Spektroskopie]] =
[[Datei:Spiritusflamme_mit_spektrum.png|miniatur|Spiritusflamme und ihr Spektrum]]
'''Spektroskopie''' ist eine Gruppe von Methoden, das Energiespektrum einer Probe zu untersuchen, indem Strahlung nach ihrer Energie [[Dispersion (elektromagnetische Wellen)|zerlegt]] wird. Zur visuellen Betrachtung [[sichtbares Licht|optischer]] Spektren dienten [[Spektroskop]]e, aufzeichnende Geräte heißen [[Spektrometer]]. Letztere arbeiten auch in anderen Bereichen des [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetischen Spektrums]] sowie mit Teilchen wie [[Elektron]]en oder [[Ion]]en. Dabei kann die [[Elementare Anregung|Anregung]] der Probe mit einer Strahlungsart erfolgen und dann eine andere Ausstrahlung der Probe untersucht werden.

Bereits 1814 entdeckte [[Joseph von Fraunhofer]] dunkle Linien im Spektrum der [[Sonne]], die [[Fraunhofer-Linien]], ohne allerdings ihren Ursprung erklären zu können. 1859 fanden [[Gustav Robert Kirchhoff]] und [[Robert Wilhelm Bunsen]], dass verschiedene [[Chemisches Element|chemische Elemente]] die Flamme eines Gasbrenners auf charakteristische Weise färben. Diese Art von Anwendung zielt auf die Zusammensetzung der Probe. Wenn dabei quantitative Messungen erfolgen, oft von [[Konzentration (Chemie)|Konzentrationen]], aber auch anderer [[Physikalische Größe|physikalischer Größen]] wie [[Druck (Physik)|Druck]] oder [[Elektrische Feldstärke|elektrischer]] oder [[Magnetische Flussdichte|magnetischer Felder]], so spricht man von '''Spektrometrie'''. Dazu zählen im weiteren Sinne auch Methoden, bei denen nicht nach der Energie aufgelöst wird, sondern etwa nach der Masse von Teilchen, siehe [[Massenspektrometrie]].

Oft geht es aber gerade um das Energiespektrum selbst. So gaben spektroskopische Beobachtungen entscheidende Impulse für die Entwicklung der [[Quantenmechanik]] und geben Hinweise auf die [[chemische Struktur]] unbekannter Substanzen. Die Präzision, mit der manche [[Spektrallinie]]n gemessen werden können, erlaubt die Bestimmung von [[Naturkonstante]]n, den Test von [[Hypothese]]n über [[Physikalisches Gesetz|Naturgesetze]] und die Definition der Basiseinheiten [[Meter]] und [[Sekunde]].

== Physikalische Grundlagen ==
[[Datei:Hg Niederdruck Spektrum.png|miniatur|Spektrum einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe, aufgenommen mit einem 256-Pixel-[[Zeilensensor]] bzw. mit einer Kamera]]
Ein ''Spektrum'' im Sinne dieses Artikels ist die Auftragung einer [[Intensität (Physik)|Intensität]] über einer Energieskala ([[Frequenz]], [[Wellenzahl]], [[Wellenlänge]]). Der Zusammenhang zwischen der Frequenz <math>\nu</math> einer elektromagnetischen Welle und der Energie <math>E</math> der Lichtquanten ist dabei gegeben durch
:<math>E = \mathit{h} \cdot \nu </math>
mit der [[Plancksches Wirkungsquantum|Planck-Konstanten]] <math>\mathit{h}</math>.

Grundlage zum Verständnis von Spektren (ohne auf das eigentlich formal korrekte [[Orbitalmodell]] zurückzugreifen) ist das [[Bohrsches Atommodell|Bohrsche Atommodell]]. Mit diesem kann man [[Absorption (Physik)|Absorption]] und [[Emission (Physik)|Emission]] von [[Photonen]] durch Übergänge zwischen verschiedenen [[Energieniveau]]s eines Atoms erklären. Die absorbierte bzw. emittierte Energie <math>\Delta E </math> ist dabei durch das anfängliche Energieniveau <math>E_n </math> (in der [[Quantenmechanik]] werden diese Energieniveaus als [[Zustand (Quantenmechanik)|Zustand]] bezeichnet) und dem End-Energieniveau <math>E_m </math> festgelegt.

Dabei gilt:

:<math>\Delta E= E_n - E_m = \mathit{h} \cdot \nu </math>

Ist <math>E_n > E_m </math>, die Differenz also positiv, so handelt es sich in diesem Beispiel um Emission, bei negativen Vorzeichen, also <math>E_n < E_m </math> dann um Absorption.

Strukturen im Spektrum geben Hinweise darauf, welche Energiebeträge eine Substanz aufnehmen (absorbieren) oder abgeben (emittieren) kann. Diese Beträge entsprechen Energiedifferenzen quantenmechanischer Zustände der Probe. Intensitäten im Spektrum hängen insbesondere ab von Konzentrationen, von [[Auswahlregel]]n und [[Besetzungszahl]]en.

== Klassische Spektroskopie ==
Die Untersuchung der Lichtemission bzw. -absorption von Molekülen und Atomen mit Hilfe von Gitter- und Prismenspektrometern sind die ältesten spektroskopischen Verfahren. Sie werden daher auch als klassische Spektroskopie bezeichnet. Viele der grundlegenden Untersuchungen über den Aufbau des Atoms wurden erst durch die Entwicklung und Anwendung hochauflösender Gitter- und Prismenspektrometer möglich.

== Spektroskopiearten ==

=== Einteilung ===
Die Einteilung der zahlreichen spektroskopischen Methoden und Verfahren ist vielfältig und in der Literatur nicht immer einheitlich. Allgemein unterscheidet man zunächst zwischen Methoden der [[Atomspektroskopie|Atom-]] und der [[Molekülspektroskopie]].
Die Atomspektroskopie umfasst spektroskopische Verfahren, die auf Emissions-, Absorptions- oder Fluoreszenzvorgängen bei Atomen zurückgehen und zur Bestimmung von [[Chemisches Element|chemischen Elementen]] eingesetzt werden. Die beobachteten Spektren sind im Allgemeinen [[Linienspektrum|Linienspektren]]. Die molekülspektroskopischen Verfahren basieren hingegen auf der Anregung und Auswertung von Rotations-, Schwingungs- und Elektronenzuständen in Molekülen. Durch die Überlagerung von Einzelzuständen werden dabei keine Linienspektren sondern sogenannte [[Bandenspektrum|Bandenspektren]] beobachtet.

Neben dieser grundlegenden Einteilung, nach der Art der untersuchten Zuständen, gibt es zahlreiche andere Unterteilungen, beispielsweise nach der Anregungsenergie der elektrischen Strahlung (z. B. [[Mikrowellenspektroskopie]], [[Röntgenspektroskopie]]), des Aggregatzustandes (z. B. [[Festkörperspektroskopie]]) oder der Art der Anregung (z. B. [[Elektronenspektroskopie]], [[Laserspektroskopie]]).

{| class="wikitable"
|+ Spektroskopiearten nach Wellenlängen und untersuchten Eigenschaften
|----- class="hintergrundfarbe6"
! [[Elektromagnetisches Spektrum|EM-Strahlung]] || [[Wellenlänge]] || [[Frequenz]]bereich || [[Wellenzahl]] || [[Energie]]bereich || untersuchte Eigenschaft || Spektroskopische Methode
|-----
| [[Radiowelle]]n || 100 m…1 m || 3·106…300·106 Hz || 10−4…0,01 cm−1 || 10−6…10−4 kJ/mol || Änderung des Kernspinzustandes || [[Kernresonanzspektroskopie]] (NMR, auch Hochfrequenzspektroskopie)
|-----
| [[Mikrowellen]] || 1 m…1 cm || 300·106…30·109 Hz || 0,01…1 cm−1 || 10−4…0,01 kJ/mol || Änderung des Elektronenspinzustandes oder Hyperfeinzustandes|| [[Elektronenspinresonanz]] (ESR/EPR), [[Ramsey-Spektroskopie]] ([[Atomuhr]]en)
|-----
| [[Mikrowellen]] || 10 cm…1 mm || 30·108…3·1011 Hz || 0.1…10 cm−1 || 0,001…0,1 kJ/mol || Änderung des Rotationszustandes || [[Mikrowellenspektroskopie]]
|-----
| [[Terahertzstrahlung]] || 1 mm…100 µm || 0,3·1012…30·1012 Hz || 10…100 cm−1 || 0,1…1 kJ/mol || Änderung des Schwingungszustandes || [[Terahertz-Spektroskopie|Submillimeterwellenspektroskopie]]
|-----
| [[Infrarotstrahlung]] || 1 mm…780 nm || 3·1011…3,8·1014 Hz || 10…12,84 cm−1 || 0,12…153 kJ/mol || Änderung des Schwingungszustandes || [[Schwingungsspektroskopie]]; ([[Infrarotspektroskopie]] (IR), [[Reflexion (Physik)|Reflexionsspektroskopie]] und [[Ramanspektroskopie]], [[Ultrakurzzeit-Spektroskopie]])
|-----
| [[Licht|sichtbares Licht]]; [[Ultraviolette Strahlung|UV-Strahlung]] || 1 µm…10 nm || 3·1014…3·1016 Hz || 104…106 cm−1 || 100…104 kJ/mol || Änderung des Zustandes der äußeren Elektronen || [[UV/VIS-Spektroskopie]] (UV/Vis), [[Reflexion (Physik)|Reflexionsspektroskopie]], [[Photoelektrischer Effekt#Innerer photoelektrischer Effekt|Fotoleitungsspektroskopie]], [[Fluoreszenzspektroskopie]]; [[Ultrakurzzeit-Spektroskopie]]; [[Atomspektroskopie]]; Vergleich mit [[Frequenzkamm]]
|-----
| [[Röntgenstrahlung]] || 10 nm…100 pm|| 3·1016…3·1018 Hz || 106…108 cm−1 || 104…106 kJ/mol || Änderung des Zustandes der Rumpfelektronen || [[Röntgenspektroskopie]] (XRS); [[Elektronenspektroskopie]]; [[Auger-Elektronen-Spektroskopie]] (AES); [[Mößbauer-Spektroskopie]]
|-----
| [[Gammastrahlung]] || 100 pm…1 pm || 3·1018…3·1020 Hz || 108…1010 cm−1 || 106…108 kJ/mol || Änderung des Kernzustandes (Anordnung der Nukleonen) || [[Gammaspektroskopie]]
|-----
|}

=== Liste mit Spektroskopiearten und -methoden in der Analytik ===
# [[Atomspektroskopie]] – Messungen der Eigenschaften einzelner Atome, vor allem ihrer Elektronen-Energieniveaus
#* [[Atomspektroskopie#Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)|Atomabsorptionsspektroskopie]] (AAS/OAS)
#** [[Atomspektroskopie#Flammtechnik|Flammentechnik]]
#** [[Atomspektroskopie#Graphitrohrtechnik|Graphitrohrtechnik]]
#** [[Atomspektroskopie#Hydridtechnik|Hydridtechnik]]
#* [[Atomspektroskopie#Atomemissionsspektroskopie (OES)|Atomemissionsspektroskopie]] (AES/OES)
#** [[Atomspektroskopie#ICP-OES .28Optische Emission.29|Induktiv gekoppeltes Plasma]] (ICP-AES)
#** [[Atomspektroskopie#Mikrowellen-Plasmafackel-AES (MPT-AES)|Mikrowellen-Plasmafackel-AES]] (MPT-AES)
#* [[Atomspektroskopie#Atomfluoreszenzspektroskopie|Atomfluoreszenzspektroskopie]] (AFS)
#* [[Gammaspektroskopie]]
#* [[Mößbauer-Spektroskopie]] (beruhend auf dem [[Mößbauer-Effekt]])
#* [[Elektronenspektroskopie]]
#** [[Photoelektronenspektroskopie#Chemische Analyse (XPS, ESCA)|Photoelektronenspektroskopie mit Röntgenstrahlen]] (XPS)
#** [[Photoelektronenspektroskopie#Valenzbandspektroskopie (UPS)|Photoelektronenspektroskopie mit UV-Licht]] (UPS)
#** [[Photoelektronenspektroskopie#Winkelaufgelöste Messungen (ARPES)|Winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie]] (ARPES)
#** [[Auger-Elektronen-Spektroskopie]] (AES)
#** [[Elektronen-Energieverlustspektroskopie]] (EELS)
#* [[Röntgenspektroskopie]] (XRS)
#** [[Röntgenfluoreszenzanalyse]] (RFA)
#** [[Röntgenbeugungsspektroskopie]]
#** [[Röntgenabsorptionsspektroskopie]] (XAS)
#* [[Glimmentladungsspektroskopie]] (GDOES)
# [[Molekülspektroskopie]] – Messungen der Eigenschaften einzelner Moleküle, vor allem der Valenzelektronen-Energieniveaus und der [[Molekülschwingung]]en und -rotationen
#* [[Frequenzmodulationsspektroskopie]]
#* [[Fluoreszenzspektroskopie]]
#** [[Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie]]
#** [[Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie]]
#* [[Schwingungsspektroskopie]]
#** [[Infrarotspektroskopie]] (IR)
#** [[Ramanspektroskopie]]
#* [[Kernresonanzspektroskopie]] (NMR, auch Hochfrequenzspektroskopie)
#* [[Elektronenspinresonanz]] (ESR/EPR)
#** [[Elektron-Kern-Doppelresonanz]] (ENDOR)
#* [[Mikrowellenspektroskopie]]
#* [[UV/VIS-Spektroskopie]] (UV/Vis)
# [[Festkörperspektroskopie]] – Messungen der Eigenschaften ganzer Festkörper (wie Kristalle), vor allem deren [[Bandstruktur]]details
#* [[Absorption (Physik)|Absorptions- oder Transmissionsspektroskopie]]
#* [[Reflexionsspektroskopie]]
#* [[Photoelektrischer Effekt#Innerer photoelektrischer Effekt|Fotoleitungsspektroskopie]]
# [[Impedanzspektroskopie]] (Dielektrische Spektroskopie)
# [[Laserspektroskopie]]
#* [[Cavity-ring-down-Spektroskopie]] (CRDS, auch CRLAS)
#* [[Laserinduzierte Fluoreszenz]] (LIF)
#* [[Ultrakurzzeit-Spektroskopie]] – Messungen der Details von schnellen Vorgängen, vor allem chemischer Reaktionen

== Spektroskopie in der Astronomie ==
[[Datei:Heidelberg Haupstrasse 52 Haus zum Riesen Spektralanalyse.jpg|miniatur|Gedenktafel in Heidelberg]]
Das Element [[Helium]] wurde – lange vor dem Nachweis auf der Erde – zunächst durch spektroskopische Untersuchungen des Sonnenlichtes erkannt. Eine Spektrallinie im Sonnenspektrum konnte keiner laborchemischen Substanz zugeordnet werden, so dass auf der Sonne ein unbekanntes Element existieren musste.

Weitere klassische Erfolge der astronomischen Spektralanalyse sind
* der Nachweis des [[Doppler-Effekt]]es an Sternen (siehe auch [[Radialgeschwindigkeit]])
* und (um 1920) an Galaxien (siehe [[Rotverschiebung]]),
* von Magnetfeldern auf Sonne und hellen Sternen ([[Zeeman-Effekt]])
* und vor allem die Feststellung von Stern-[[Temperatur]]en und der [[Spektralklasse]]n (siehe auch [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]] und [[Sternentwicklung]]).

Die zugehörigen Messinstrumente („Spektralapparate“) der [[Astrospektroskopie]] sind:
* das [[Spektroskop]] und das [[Spektrometer]] (beides visuell)
* der [[Spektrograf]] (fotografisch bzw. mit Sensoren)
* der [[Monochromator]] und das [[Interferenz-Spektrometer]]
* der [[Frequenzkamm]]<ref>[http://www.kosmologs.de/kosmo/blog/galaxienentwicklung/entdeckungen-und-methoden/2008-09-07/frequenzkamm-einsatzbereit-f-r-astronomische-beobachtungen Frequenzkamm in astronomischen Beobachtungen]</ref>

== Siehe auch ==
* [[Rabi-Formel]]
* [[Feinstruktur (Physik)]] 
* [[Übergangsdipolmoment]]
* [[Absorptionsspektrum]]

== Literatur ==
=== Allgemeine Lehrbücher ===
* {{Literatur|Autor=Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer|Titel=Lehrbuch der Experimentalphysik: Band 1 bis 8|Verlag=De Gruyter}}
* {{Literatur|Autor=Peter M. Skrabal|Titel=Spektroskopie, Eine methodenübergreifende Darstellung vom UV- bis zum NMR-Bereich|Jahr=2009|Verlag=vdf Hochschulverlag AG |Ort=Zürich|ISBN=978-3-8252-8355-1}}
* [[Physikalische Chemie#Literatur]]

=== Spezielle Werke ===
''deutsch''
* {{Literatur|Autor=[[Wolfgang Demtröder]]|Titel=Molekülphysik: Theoretische Grundlagen und experimentelle Methoden|Verlag=Oldenbourg|Ort=|ISBN=3-486-24974-6|Auflage=1.|Jahr=2003}}
* {{Literatur|Autor=Wolfgang Demtröder|Titel=Laserspektroskopie: Grundlagen und Techniken|Verlag=Springer|Ort= Berlin|ISBN=978-3-540-33792-8|Auflage=5.|Jahr=2007}}
* [[Hermann Haken (Physiker)|Hermann Haken]], [[Hans Christoph Wolf]]: ''Atom- und Quantenphysik.'' 8. Auflage. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-02621-5.
* Hermann Haken, Hans Christoph Wolf: ''Molekülphysik und Quantenchemie.'' 5. Auflage. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-30314-6.

''englisch''
* [[Peter W. Atkins]], Ronald Friedman: ''Molecular Quantum Mechanics.'' 4. Auflage. Oxford University Press, Oxford 2004, ISBN 0-19-927498-3.
* Peter F. Bernath: ''Spectra of Atoms and Molecules.'' 2. Auflage. Oxford University Press, Oxford 2005, ISBN 0-19-517759-2.
* Wolfgang Demtröder: ''Atoms, Molecules and Photons.'' Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-20631-0.
* Jack D. Graybeal: ''Molecular Spectroscopy.'' McGraw-Hill Education, New York NY u. a. 1988, ISBN 0-07-024391-3.
* J. Michael Hollas: ''Modern Spectroscopy.'' 4. Auflage. John Wiley & Sons, Chichester 2003, ISBN 0-470-84416-7.
* [[E. Bright Wilson Jr.]], J. C. Decius, Paul C. Cross: ''Molecular Vibrations – The Theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra.'' Dover Publications, New York NY 1980, ISBN 0-486-63941-X.
* Gordon G. Hammes: ''Spectroscopy for the biological sciences.'' Wiley-Interscience, Hoboken NJ 2005, ISBN 0-471-71344-9.

== Weblinks ==
* {{Commonscat|Spectroscopy|{{PAGENAME}}}}
* [http://www.isas.de Grundlagenforschung im Bereich der Spektroskopie]
* [http://www.3sat.de/nano/cstuecke/67372/index.html Maßgeschneiderte Medikamente per Laser Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) Universität Bonn]
* [http://scienceofspectroscopy.info/ The Science of Spectroscopy] – hervorragende Seite zum Thema nach dem ''Wiki-Prinzip'' (engl.)

= [[Massenspektrometrie]] =
Als '''Massenspektrometrie''' werden Verfahren zum [[Messung|Messen]] der [[Masse (Physik)|Masse]] von [[Atom]]en oder [[Molekül]]en bezeichnet. Die Massenspektrometrie zählt nicht zu den Methoden der [[Spektroskopie]], da es nicht um Spektren von elektromagnetischer Strahlung geht.

Die zu untersuchende Substanz, der [[Analyt]], wird in die [[Gas]]phase überführt und [[Ionisation|ionisiert]]. Die Ionen werden durch ein [[elektrisches Feld]] beschleunigt und dem Analysator zugeführt, der sie nach dem [[Masse-zu-Ladung-Verhältnis]] ''m''/''q'' "sortiert", beispielsweise (im Sektorfeld-Massenspektrometer, siehe unten) räumlich in Teilstrahlen auftrennt. Die Moleküle können dabei fragmentiert werden.<ref>{{Gold Book|mass spectroscopy|M03748|Version=2.2}}</ref><ref>{{Gold Book|mass spectrometry|M03746|Version=2.2}}</ref>

Massenspektrometrie findet in vielen Bereichen Anwendung. Eingesetzt wird sie unter anderem bei der Charakterisierung von [[Chemische Verbindung|chemischen Verbindungen]], in der [[Medizinische Chemie|medizinischen Chemie]] zur Identifizierung von Substanzen in [[Körperflüssigkeit]]en oder [[Organ (Biologie)|Organen]], in kriminaltechnischen Untersuchungen, [[Dopingkontrolle]]n, der militärischen Analytik von [[Chemische Kampfstoffe|chemischen Kampfstoffen]] und in der [[Pharmakokinetik]]. Es gibt sehr unterschiedliche Techniken, die sich je nach Aufwand, Anwendung und Genauigkeit unterscheiden.

Vorteilhaft ist in vielen Bereichen, dass die Datenmenge recht gering ist und damit eine Kopplung mit [[Datenbank]]en von Massenspektren leicht möglich ist. Es ist auch verhältnismäßig leicht ein Massenspektrometer mit einer [[Hochleistungsflüssigkeitschromatographie | HPLC-Anlage]] oder einem [[Gaschromatograph]]en zu koppeln und so die verschiedenen Massenspektren der im Analyten enthaltenden Verbindungen zu erhalten.

== Geschichte ==
[[Datei:Early Mass Spectrometer (replica).jpg|thumb|hochkant=2|Nachbau des dritten Massenspektrometers von J. J. Thomson]]
Die Massenspektrometrie basiert auf einer Hypothese, die vom britischen Chemiker [[William Prout]] im frühen 19. Jahrhundert aufgestellt wurde und besagt, dass es eine Eigenschaft eines Atoms ist, eine bestimmte Masse zu haben – das Atomgewicht. Er hatte beobachtet, dass sich Atome von ihrer Masse her als ganzzahliges Vielfaches der Masse von [[Wasserstoff]]-Atoms verhalten.
<ref>William Prout: ''On the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and the weights of their atoms.'' In: ''Annals of Philosophy.'' 6, 1816, S. 321–330 ([http://web.lemoyne.edu/~giunta/PROUT.HTML Online]).</ref>
<ref>William Prout: ''Correction of a mistake in the essay on the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and the weights of their atoms.'' In: ''Annals of Philosophy.'' 7, 1816, S. 111–113 ([http://web.lemoyne.edu/~giunta/PROUT.HTML#prout2 Online]).</ref>
Spätere und genauere Messungen von [[Jöns Jakob Berzelius]] (1828) und [[Edward Turner (Chemiker)|Edward Turner]] (1832) schienen jedoch diese Hypothese zu widerlegen, denn es wurde z. B. für das [[Chlor]]-Atom eine Masse bestimmt, die das 35,45-fache der Wasserstoffmasse beträgt.
[[Datei:JJ_Thomson.jpg|thumb|Sir Joseph John Thomson]]
In der Mitte des 19. Jahrhunderts beobachtete [[Julius Plücker]] den Einfluss von [[Magnetisches Feld | magnetischen Feldern]] auf das Leuchten von [[Gasentladungsröhre]]n.

[[Eugen Goldstein]] und [[Wilhelm Wien]] publizierten in den Jahren 1886 und 1898 die sogenannten [[Kanalstrahlen]] und ihre Ablenkung durch Felder. Sie hatten die weitreichenden Konsequenzen ihrer Entdeckungen jedoch 1886 noch nicht erkannt.
<ref>E. Goldstein: ''Canalstrahlen.'' In: ''Sitzungsbericht der Preussischen Akademie der Wissenschaften.'' Band 691, 1886, S. 691–699.</ref>
<ref>E. Rückardt: ''Zur Erinnerung an Wilhelm Wien bei der 25. Wiederkehr seines Todestages.'' In: ''Die Naturwissenschaften.'' 42. Jahrgang, Heft 3, 1955, S. 57–62 {{DOI|10.1007/BF00589524}}.</ref>
<ref>E. Rückhardt: ''Zur Entdeckung der Kanalstrahlen vor fünfzig Jahren.'' In: ''Die Naturwissenschaften.'' 24. Jahrgang, Heft 30, 1936, S. 465–467, {{DOI|10.1007/BF01473963}}.</ref>
<ref>J. J. Thomson: ''Cathode Rays.'' In: ''Philosophical Magazine.'' 44, 1897, S. 293, {{DOI|10.1080/14786431003659214}} ([http://masspec.scripps.edu/mshistory/timeline/related_page/1897relpage_Thomson.php facsimile von Stephen Wright, Classical Scientific Papers, Physics, 1964]).</ref>
<ref>J. J. Thomson: ''Rays of positive electricity.'' In: ''Proceeding of the Royal Society A.'' 89, 1913, S. 1–20 ([http://www.jstor.org/stable/93452 Digitalisat auf JSTOR], wie exzerpiert in Henry A. Boorse, Lloyd Motz: ''The World of the Atom.'' Vol 1, 1966 [http://masspec.scripps.edu/MSHistory/timelines/time_pdf/1913_ThomsonJJ.pdf PDF]).</ref>
<ref>F. W. Aston: ''Kanalstrahlen und Atomphysik.'' In: ''Die Naturwissenschaften.'' 24. Jahrgang, Heft 30, 1936, S. 467–469, {{DOI|10.1007/BF01473964}}.</ref>

[[Datei:Discovery of neon isotopes.JPG|thumb|hochkant|right|Frühe Fotoplatte mit den Isotopen von Neon (20Ne und 22Ne)]]
Später, im Jahr 1897, publizierte [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]] verschiedene Experimente, in denen er in [[Vakuumröhre]]n [[Kathodenstrahlen]] von verschiedenen Kathodenmetallen mit elektromagnetischen Feldern ablenkte, und stellte korrekte Gleichungen zum Zusammenhang zwischen Masse, Geschwindigkeit und Bahnradius auf. 1913 publizierte er eine Methode, um mit Hilfe eines ''Massenspektroskops'' [[Fotoplatte]]n zu belichten und so qualitative und quantitative Untersuchungen an den in einer Röhre enthaltenen Gasen durchzuführen.

Ein Schüler von Thomson, der britische Chemiker und Physiker [[Francis William Aston]], baute 1919 das erste funktionierende Massenspektrometer. Mit dieser neuen Technik konnte er die [[Isotop]]e von [[Chlor]] (35Cl und 37Cl), von [[Brom]] (79Br und 81Br) und von [[Krypton]] (78Kr, 80Kr, 82Kr, 83Kr,84Kr und 86Kr) beobachten. Aston wurden schließlich im Jahr 1922 mit dem Nobelpreis für Chemie für seine Untersuchungen der Isotope geehrt. Durch die Verwendung der Technik des Elektrofokusierens konnte er nicht weniger als 212 der damals bekannten 287 Isotope beobachten.

Im Jahr 1918 wurde von [[Arthur Jeffrey Dempster]] das erste moderne Massenspektrometer entworfen und gebaut, welches 100 fach genauer arbeitete als alle vorherigen Entwicklungen und legte den Grundstein für das Design heutiger Massenspektrometer. Aufgrund dieser Entwicklung hat er im Jahr 1935 das das Uranisotop mit der Masse 235 identifizieren können.

Während des [[Manhattan-Projekt]]s wurden riesige Isotopenanreicherungsanlagen auf Grundlage der Massenspektrometrie gebaut.
[[Datei:EI-MS-3.png |right|upright=2|thumb|Stark Fragmentiertes Massenspektrum - Elektronenstoss-Ionisation]]
In den 1950er Jahren wurde von [[Roland Gohlke]] und [[Fred McLafferty]] das erste Mal ein Massenspektrometer als Detektor für eine Chromatographie-Methode eingesetzt. Beide koppelten einen Gaschromatographen mit einem Massenspektrometer. Durch diese Methode konnten das erste Mal Substanzgemische in einer Anlage getrennt und identifiziert werden.<ref>Gohlke, R. S., [http://masspec.scripps.edu/MSHistory/timelines/time_pdf/1956_Gohlke.pdf Time-of-flight mass spectrometry and gas-liquid partition chromatography]. ''Anal. Chem.'' '''1959''', ''31'', 535-41</ref><ref>Gohlke, R. S.; McLafferty, F. W., [http://dx.doi.org/10.1016/1044-0305(93)85001-E Early gas chromatography/mass spectrometry.]'' J. Am. Soc. Mass Spectrom.'' '''1993''', ''4'', (5), 367-371.</ref> Für die Anwendung in einer gaschromatographischen müssen die entsprechenden Verbindungen jedoch im Vakuum flüchtig und dabei unzersetzlich verdampfbar sein.

Im Jahr 1974 entwickelten [[Alan G. Marshall]] und [[Melvin B. Comisarow]] von der [[University of British Columbia]] inspieriert von den Fourier Transform Nuclear Magnetic Resonance (FT-NMR) und ICR Methoden ein Fouriertransform-Massenspektrometer.<ref>[http://dx.doi.org/10.1016/0009-2614(74)89137-2 M.B. Comisarow and A.G. Marshall, ''Chem. Phys. Lett.'' '''25''', 282 (1974)]</ref>

Die bisherigen Methoden zur Erzeugung der benötigten Ionen waren sehr aggressiv und führten zu vielen Bruchstücken (Fragmente) beim vermessen organischer Verbindungen. Daher setzte ab den 1960 Jahren die Entwicklung immer schonenderer Ionisationsmethoden ein. Mitte der 1960er Jahre wurde von Munson und Field die [[Chemische Ionisation]] (CI) veröffentlicht.<ref>Munson, M.S.B.; Field, F.H. ''J. Am. Chem. Soc.'' '''1966''', ''88'', 2621-2630. [http://dx.doi.org/10.1021/ja00964a001 Chemical Ionization Mass Spectrometry. I. General Introduction].</ref> Im Jahr 1969 hat Beckey die [[Feld Desorbtion]] (FD) publiziert.<ref>Beckey H.D. ''Field ionization mass spectrometry.'' '''Research/Development''', ''1969'', 20(11), 26</ref>

Später erfolgten dann die weitere Entwicklung einer Vielzahl an Ionisationsmethoden für die unterschiedlichsten Zwecke wie zum Beispiel [[Chemische Ionisation bei Atmosphärendruck]] (APCI), [[Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation]] (MALDI), [[Elektrospray]] (ESI).

== Parameter eines Massenspektrometers ==

Ein Massenspektrometer wird im Wesentlichen durch zwei Parameter charakterisiert: Die ''Massenauflösung'' und die ''Massengenauigkeit''.

Die ''Massenauflösung'' bezeichnet den minimalen Massenunterschied ''dm,'' den zwei Ionen haben müssen, damit sie noch aufgelöst werden können. Die Auflösung eines Massenspektrometers wird in der Einheit [[Masse-zu-Ladung-Verhältnis|Thomson]] (Th) angegeben, wobei aber trotzdem öfter nur das Auflösungsvermögen ''R'' angegeben wird. Dieses ist als Verhältnis einer Masse zum Massenunterschied der nächsten noch getrennt erscheinenden Masse (<math>R = m/dm</math>) definiert. Zum Beispiel würde man bei einem Auflösungsvermögen von 4000 die Peaks bei 4000 Th und 4001 Th noch getrennt sehen, aber ebenso die [[Peak]]s bei 2000 Th und 2000,5 Th da 2000/(2000,5 − 2000) = 4000.
In der Praxis werden die beiden Begriffe Auflösung und Auflösungsvermögen leider oft nicht exakt auseinander gehalten.

Es gibt drei verschiedene Definitionen der Auflösung:
* Bei der 10-%-Methode definiert man ''dm'' als die Massenabweichung, bei der die Intensität eines Peaks auf 10 % des Maximums absinkt.
* Bei der 50-%-Methode definiert man ''dm'' als die Massenabweichung, bei der die Intensität eines Peaks auf 50 % des Maximums absinkt.
* Bei der Halbwertsbreitenmethode (FWHM (full width at half maximum height)) definiert man ''dm'' als die volle Peakbreite bei der halben Peakhöhe.

Die ''Massengenauigkeit'' gibt an, wie genau die Masse des Teilchens bestimmt werden kann. Diese Angabe erfolgt oft in [[parts per million]] (ppm), d. h., ein Molekül mit der nominellen Masse 500 kann bei einer Genauigkeit von 1 ppm auf 0,0005 [[Atomare Masseneinheit|u]] [[Präzision#Absolute Genauigkeit|genau]] bestimmt werden.

== Aufbau eines Massenspektrometers ==
[[Datei:Mass Spectrometer Schematic DE.svg|thumb|Schematische Zeichnung eines hochauflösenden Sektorfeld-Massenspektrometers]]

Ein Massenspektrometer (MS) besteht aus einer Ionenquelle, einem Analysator und einem Detektor. Jedes dieser Bauteile existiert in verschiedenen Bauformen und Funktionsprinzipien, die prinzipiell frei kombinierbar sind, obschon bevorzugte Kombinationen existieren. Diese werden im Folgenden beschrieben.

=== Ionenquelle ===
In der [[Ionenquelle]] wird der Analyt ionisiert. Dies kann mit Hilfe verschiedener Methoden erfolgen. Die Wahl der Methode ist hauptsächlich abhängig von der Art der zu analysierenden Substanz und davon, wie schonend ionisiert werden soll. Die Ionen werden meistens mit einem elektrischen Feld aus der Ionenquelle extrahiert und in den Analysator übergeben. Die einzelnen Methoden werden im Abschnitt [[Massenspektrometrie#Ionisationsmethoden|Ionisationsmethoden]] behandelt.

=== Analysator ===
Im Analysator oder Massenselektor werden die Ionen nach ihrer Masse (genauer: [[Masse-zu-Ladung-Verhältnis]], also ''m''/''q'') getrennt. Es gibt mehrere sehr unterschiedliche Methoden, wie diese Massentrennung erfolgt. Abhängig von der Methode ist auch das Trennvermögen recht unterschiedlich. Die einzelnen Trennmethoden werden im Abschnitt [[Massenspektrometrie#Arten von Analysatoren|Arten von Analysatoren]] behandelt.

=== Detektor ===
Der Detektor dient zur Erfassung der zuvor separierten Ionen.
Als Detektor eingesetzt werden können [[Photomultiplier]], [[Sekundärelektronenvervielfacher]] (SEV), [[Faraday-Auffänger]], [[Daly-Detektor]]en, [[Mikrokanalplatte]]n( MCP) oder [[Channeltron]]s. Der SEV wird teilweise in Kombination mit einer ''Konversionsdynode'' verwendet, bei der die Ionen aufgrund einer angelegten hohen Beschleunigungsspannung (bis zu 25 kV) auf eine Metalloberfläche prallen und der SEV dann die freiwerdenden Elektronen detektiert.
In der Anfangszeit der Massenspektrometrie wurden auch [[Fotoplatte]]n benutzt.

FT-ICR- und Orbitrap-Massenspektrometer messen Ströme (engl. {{lang|en|''image-currents''}}), welche durch die sich bewegenden Ionenpakete in den Detektorplatten erzeugt werden. In diesem Fall werden die Ionen also nicht vom Detektor absorbiert und können deshalb mehrfach gemessen werden. Das trägt entscheidend zur hohen Messgenauigkeit dieser Instrumente bei.

== Ionisationsmethoden ==
=== Elektronenstoßmethoden ===
; [[Elektronenstoßionisation]] (EI, auch Elektronenstoß, engl. {{lang|en|''electron impact''}}): Die Elektronenstoßionisation ist die meistgenutzte Ionisationsmethode. <ref>{{internetquelle|titel=Teach/Me Instrumentelle Analytik|url=http://www.vias.org/tmanalytik_germ/hl_elektronenstoss_ionisat.html|zugriff=09. Dezember 2010}}</ref> Dabei werden von einem [[Glühkathode|Filament]] Elektronen mittels eines elektrischen Feldes auf eine kinetische Energie von 5 bis 200 [[Elektronenvolt|eV]] (aus Stabilitätsgründen verwendet man oft 70 eV; außerdem ist der Ionisationsquerschnitt bei dieser Energie für die meisten Gase maximal) beschleunigt und durch eine Gaswolke der zu ionisierenden Moleküle geschickt. Beim [[Stoßionisation|Zusammenstoß]] der Elektronen mit den Molekülen wird ein weiteres Elektron herausgeschlagen, es entsteht ein Radikal[[kation]]. Dieses ist meistens instabil und zerfällt in kleinere Massenfragmente, von denen eines geladen bleibt. Die Größen und Häufigkeiten der Fragmente sind bei gegebener Beschleunigungsspannung der Elektronen für eine Substanz in Datenbanken katalogisiert und können zur Identifizierung herangezogen werden.
; [[Chemische Ionisation]] (CI): Bei der chemischen Ionisation wird ein Gas zugeführt, das durch Elektronenstoßionisation angeregt/ionisiert wird. Die aus dem Gas gebildeten Ionen reagieren dann mit dem Analyten und ionisieren ihn. Der Fragmentierungsgrad ist geringer als bei der Elektronenionisation.
; [[Sanfte Ionisation]]: Bei der sanften Ionisation werden Gase mit geringer Ionisationsenergie von 10 bis 14 eV zur Ionisation der Probengase verwendet (z. B. [[Xenon]], [[Argon]] oder [[Quecksilber]]). Dazu wird eine Ionenwolke des Ionisationsgases mittels Elektronenbeschusses erzeugt. Durch eine Auswahl über Vorfelder erreichen nur einfach ionisierte Atome des Ionisationngases das zu ionisierende Probengas. Eine Fragmentierung der Moleküle des Probengases wird dadurch nahezu ganz unterbunden. Da sich zudem unterschiedliche Gase mit gleicher Massenzahl von den Ionisierungsgasen verschieden ionisieren lassen, ist eine Differenzierung von Isomeren durch analytische Vergleiche möglich.

=== Feldionisationsmethoden ===

; [[Feldionisation]] (FI): Bei der Feldionisation wird ein Gas in einem starken elektrischen Feld an zahlreichen Spitzen ([[Dendrit (Kristallographie)|Graphitdendriten]]) sehr schonend ionisiert.
; [[Felddesorption]] (FD): Bei der Felddesorption wird ein fester oder flüssiger Analyt, der den zahlreichen Graphitdendriten in Lösung zugeführt wird, in einem hohen elektrischen Feld wie bei FI sehr schonend ionisiert.
; {{lang|en|[[Liquid Injection Field Desorption Ionization]]}} (LIFDI): Bei der LIFDI wird durch den Druckunterschied zwischen Normaldruck und Vakuum ein flüssiger Analyt über eine Kapillare direkt auf den Graphitdendriten gespritzt und dort in einem hohen elektronischen Feld wie bei FI sehr schonend ionisiert. Da die Zuführung des Analyt durch eine Kapillare erfolgt, ist diese Methode speziell für das Analysieren von luftempfindlichen Substanzen geeignet.

=== Teilchenbeschussmethoden ===
Flüssigkeiten und Feststoffe können mit schnellen Atomen oder Ionen beschossen werden, worauf sich Ionen lösen. Kommen Atome zum Einsatz, heißt die Methode ''FAB'' (engl. {{lang|en|''[[Fast Atom Bombardment]]''}}, Schneller Atombeschuss), bei Ionen ''SIMS'' (engl. {{lang|en|''secondary ion mass spectrometry''}}, [[Sekundärionen-Massenspektrometrie]]). Neben den Sekundärionen werden auch ungeladene Teilchen (Sekundärneutralteilchen) erzeugt. Wenn diese zum Beispiel mit [[Laser]]licht nachionisiert und dann analysiert werden, spricht man von [[Sekundär-Neutralteilchen-Massenspektrometrie]] (SNMS).

=== Sprühmethoden ===
;[[Elektrospray-Ionisation]]: Bei der Elektrospray-Ionisation (ESI) werden Lösungen geladener oder polarer Substanzen versprüht, ionisiert und die Tröpfchen dann getrocknet, so dass Ionen des Analyten zurückbleiben. Diese Methode ist besonders geeignet für größere Moleküle, wie beispielsweise Proteine.
;[[Atmospheric Pressure Chemical Ionization]]: Die chemische Ionisation unter Atmosphärendruck (engl. {{lang|en|''Atmospheric Pressure Chemical Ionization''}}, APCI) funktioniert ähnlich wie ESI, nur dass die Lösung des Analyten ''vor'' der Ionisation verdampft wird. Die Lösemittelmoleküle werden an einer spitzen Elektrode bei Atmosphärendruck ionisiert. Die Methode ist auch für weniger polare Analyten geeignet.

=== Photoionisationsmethoden ===

; Photoionisation unter Atmosphärendruck: Eine weitere Form der Ionisation unter Atmosphärendruck wird durch Photonen erreicht. Je nach Quelle der Photonen unterscheidet man zwischen Atmosphärendruck-Photoionisation (engl. {{lang|en|''[[Atmospheric Pressure Photo Ionization]]''}}, APPI) mittels einer [[Entladungslampe]] oder Atmosphärendruck-Laserionisation (engl. {{lang|en|''[[Atmospheric Pressure Laser Ionization]]''}}, APLI) mittels eines [[Laser]]s. Diese Ionisationsmethode wird hauptsächlich bei der Kopplung von Massenspektrometern mit [[Flüssigchromatographie|LC-Systemen]] verwendet. Der Eluent wird zunächst verdampft und anschließend durch Photonen ionisiert. Dabei werden die Photonen senkrecht zum Molekülstrahl ausgesandt.
; Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation: Bei der [[Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation|Matrix-unterstützten Laser-Desorption/Ionisation]] (MALDI) wird der Analyt mit einem großen Überschuss einer ''Matrix'' genannten Substanz gemischt und cokristallisiert (Einbindung des Analyten in die kristalline Matrix). Die Matrix hat die Eigenschaft, beim Beschuss mit einem Laser bestimmter Wellenlänge Energie zu absorbieren (zum Beispiel Stickstofflaser 337 nm). Durch den Beschuss mit dem Laser wird der intakte Analyt verdampft, an den ein von der Matrix bereitgestellter Ladungsträger, z. B. ein Proton, gebunden ist.
; Ein-Photonen-Ionisation: Bei der Ein-Photonen-Ionisation (engl. {{lang|en|''[[Single Photon Ionization]]''}}, SPI) wird die Ionisationsenergie durch ein einzelnes Photon überwunden, dessen Wellenlänge im [[VUV-Strahlung|Vakuum-Ultraviolett]]-Bereich (VUV) liegt. Diese hochenergetischen Photonen können entweder als [[Synchrotronstrahlung]] oder mit Entladungslampen erzeugt werden.
; Resonanzverstärkte Mehrphotonenionisation: Die [[resonanzverstärkte Mehrphotonenionisation]] (engl. {{lang|en|''Resonance Enhanced Multi Photon Ionization''}}, REMPI) basiert auf der nahezu gleichzeitigen Absorption mehrerer ultravioletter Photonen, deren Gesamtenergie oberhalb der [[Ionisationsenergie]] des zu ionisierenden Moleküls liegt.

=== Weitere Methoden ===
* Thermische Ionisation (''TIMS,'' [[thermische Ionisationsmassenspektrometrie]]) wird in der Festkörpermassenspektrometrie eingesetzt. Dabei wird die Probe (Probenmenge je nach Stoff ng bis µg) zum Beispiel auf ein Wolframfilament aufgebracht. Durch das Filament wird Strom geschickt, wobei es sich erhitzt und die aufgebrachte Probe verdampft. Ein Teil der abgedampften Atome wird dabei ionisiert.
* Ein induktiv gekoppeltes Plasma (engl. {{lang|en|''inductively coupled plasma''}}, ICP) bricht die meisten Verbindungen in ihre Elemente auf und es entstehen vorwiegend einfach positiv geladene Ionen. Diese Methode wird daher vor allem bei der [[Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma]] in der [[Anorganik|anorganischen]] [[Elementanalytik]] und [[Spurenanalytik]] eingesetzt.
* Bei der Ionisation durch [[Glimmentladung]] (engl. {{lang|en|''glow discharge ionization''}}, GDI) wird die Probe durch ein durch einen Lichtbogen erzeugtes Plasma ionisiert.

== Arten von Analysatoren ==
Massenspektrometer werden durch den jeweilig eingesetzten Analysator typisiert.

=== Sektorfeld-Massenspektrometer ===
[[Datei:ICP-MS.svg|miniatur|Schematische Zeichnung eines ICP/Sektorfeld-Massenspektrometers]]
In ''Sektorfeld-Massenspektrometern'' werden die Ionen in [[Elektrisches Feld|elektrischen]] und [[Magnetisches Feld|magnetischen Feldern]] abgelenkt. Der [[Radius]] der Kreisbahnen, die sie in den Feldern durchlaufen, hängt von der [[Energie]] (im elektrischen Feld) und vom [[Impuls (Physik)|Impuls]] (im magnetischen Feld) der Ionen ab. In Kenntnis der Ladung, der Energie und des Impulses kann dann die Masse bestimmt werden. Sektorfeld-Massenspektrometer können so gebaut werden, dass Ionen mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit auf einem Punkt im Detektor abgebildet werden (Geschwindigkeitsfokussierung). Auch Ionen, deren Flugbahn leicht geneigt ist, können auf einen Punkt abgebildet werden (Richtungsfokussierung). Massenspektrometer, die beides gleichzeitig können, nennt man ''doppelfokussierend.'' Die Fokussierung ist nötig, um bei hoher Auflösung noch eine akzeptable Intensität des Messsignals zu erhalten. Sektorfeld-Massenspektrometer erreichen Auflösungen von bis zu 100.000 und waren vor der Entwicklung der FT-Ionenfallen die Massenspektrometer mit der größten Auflösung. Heute werden sie nur noch selten verwendet, zum Beispiel in der [[Stabilisotopenmassenspektrometrie]].
[[Datei:Mass-spectrometer awi hg.jpg|thumb|Massenspektrometer zur Bestimmung von 16O/18O und 12C/13C Isotopenverhältnissen an biogenem Karbonat]]

=== Quadrupol-Massenspektrometer ===
Im ''Quadrupol-Massenspektrometer'' werden die erzeugten Ionen durch ein statisches, elektrisches Feld beschleunigt und durchfliegen zentral vier parallel liegende Stabelektroden, deren Schnittpunkte mit einer Ebene senkrecht zur Zylinderachse ein Quadrat bilden ([[Quadrupol]]). Im Wechselfeld zwischen den Quadrupol-Stäben findet eine m/q-Selektierung statt, so dass jeweils nur Teilchen mit einer definierten Masse das Feld durchlaufen können. Die Ionen treffen in einem Detektor mit [[Messverstärker]] auf, der den Ionenstrom misst und von der Software des angeschlossenen PCs zur Zählrate bzw. zum [[Partialdruck]] umgerechnet wird. Die Ionisationseinheiten, Quadrupole und Detektoren sind in unterschiedlichsten Varianten für unterschiedliche Anwendungen erhältlich. Es ist in teuren, hochauflösenden aber auch günstigen Varianten (als [[Restgasanalysator]]) zu erhalten und hat dadurch eine hohe Verbreitung im [[Forschung und Entwicklung|F&E-Bereich]].
[[Datei:Triplequad.JPG|thumb|Triple-Quadrupol-Massenspektrometer]]
[[Datei:MS Quad.JPG|thumb|Quadrupol eines Triple-Quadrupol-Massenspektrometer]]

==== Massen-Selektierung im Quadrupol-Feld ====
Die gegenüberliegenden Elektroden des Quadrupol befinden sich auf gleichem Potential und zwischen benachbarten Elektroden wird eine Spannung mit einem [[Gleichspannung|Gleich-]] und einem hochfrequenten [[Wechselspannung]]s-Anteil angelegt, d. h. <math>u(t) = U + V \cos \left(\omega t \right)</math>. Die Bahn der Ionen im QMS wird durch die Differentialgleichungen von Mathieu beschrieben. Aus systematischen Untersuchungen dieser Differentialgleichungen ist bekannt, dass es gewisse stabile und instabile Bereiche gibt. Die Arbeitsgerade, d. h., die Gerade, auf der alle beobachtbaren Massen liegen, wird durch das Verhältnis <math>\frac{U}{V}</math> bestimmt. Um ein möglichst gutes [[Auflösungsvermögen]] (in der Praxis ''R'' = 1.000 bis 4.000) zu erreichen, muss <math>\frac{U}{V} \approx 0{,}1678</math> gelten. Der Schnitt aus Arbeitsgeraden und stabilem Bereich der Mathieuschen Differentialgleichungen ist dann sehr klein. Der Wert 0,1678 darf aber auf keinen Fall überschritten werden, ansonsten sind alle Ionen instabil. Instabile Ionen kollidieren während des Durchlaufes mit einem der vier Stäbe.

Über die Einstellung der Frequenz <math>\omega</math> oder Spannungen <math>U, V</math> lässt sich festlegen, welche Teilchen mit welchem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis den Detektor über die zentrale Flugbahn erreichen. Die Bahn eines Teilchens mit richtigem m/e-Verhältnis ist sinusförmig mit gleichbleibenden Abständen zur Mittelbahn des Quadrupols. Alle anderen Ionen fliegen zwar auch im Sinustakt durch das Wechselfeld um diesen Sollbahnbereich, werden aber immer weit herausbeschleunigt, so dass sie irgendwann seitlich außerhalb des Quadrupols hinausschießen und den Einflussbereich des [[EM-Feld]]es verlassen.

Da die Ionisierung durch Elektronenstoß erfolgt, treten bei fast allen Atomen/Molekülen statt einem Peak bei der entsprechenden Masse des Atomes/Moleküles mehrere Peaks im Massenspektrum auf. Dies hat verschiedene Ursachen:
* Die Moleküle können bei der Kollision mit den Elektronen in verschiedene Bestandteile zerbrechen (Fragmentierung). So ruft z. B. [[Ethanol]] (C2H5OH) (Masse 46,07 g/[[mol]]) einen schwachen Peak bei 46 Th (C2H5OH) hervor, einen stärkeren Peak bei 45 Th (ein Wasserstoffatom fehlt) und den stärksten Peak (ca. 10-mal höher als die anderen Peaks) bei 31 Th (CH2OH). Weitere Peaks sind u. a. 17 Th (OH).
* Eine teilweise Rekombination oder Neubildung von Molekülen ist zwar sehr viel seltener. Es ist aber wegen der hohen Genauigkeit des Quadrupol-Massenspektrometers nicht auszuschließen, dass entsprechende Zählraten auftreten können.
* Die Bruchstücke der Moleküle bzw. Atome können zweifach oder sogar dreifach ionisiert werden. Da das Quadrupol-Massenspektrometer – wie andere Massenspektrometer – prinzipbedingt nur den m/q-Wert misst, ergeben sich folglich mehrere Peaks, z. B. [[Argon]] bei 40 Th und bei 20 Th.
* Bei hohen Konzentrationen von Edelgasen in einer Probe sind die sogenannten Cluster zu sehen, z. B. für Argon 40 ein Peak bei 80AMU.

=== Flugzeitmassenspektrometer (TOFMS) ===
{{Hauptartikel|Flugzeitmassenspektrometer}}
Im ''Flugzeitmassenspektrometer'' (TOFMS) wird ausgenutzt, dass die Ionen beim Eintritt in den Analysator alle die gleiche Energie haben und leichte Ionen deshalb schneller sind als schwere. Daher erreichen beim Flug durch einen feldfreien Raum leichte Ionen den Detektor eher als schwere Ionen. Der Flugzeitanalysator besteht somit nur aus einem Rohr unter Vakuum mit einem sehr schnellen Detektor am Ende. Die Auflösung beträgt bis zu ''R'' = 15.000 (10-%-Methode). In der Praxis haben sich Geräte mit [[Ionenspiegel]]n bzw. [[Reflektron]] bewährt, bei denen die Flugstrecke durch ein zusätzliches elektrisches Feld am Ende der ursprünglichen Flugrichtung verdoppelt wird. Zusätzlich erreicht man durch diese Technik eine weitere Fokussierung, die die Varianz in der Geschwindigkeit der Ionen aufgrund des [[Doppler-Effekt]]s minimiert.

=== Ionenfallen-Massenspektrometer ===
[[Datei:Iontrap.JPG|thumb|Ionenfallen-Massenspekrometer]]
{{Hauptartikel|Ionenfallen-Massenspektrometer}}
In Ionenfallen-Massenspektrometern werden die Ionen durch elektromagnetische Felder in einem definierten Bereich gehalten und können so analysiert und manipuliert werden. In Ionenfallen-Massenspektrometern ist eine mehrfache Wiederholung von Anregung und Massenselektion möglich, ohne dass ein weiteres Bauteil benötigt wird.
Folgende Typen von Ionenfallen-Massenspektrometer existieren:
# Quadrupol-Ionenfalle
# {{lang|en|Linear trap}}
# Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz (FT-ICR)
# {{lang|en|Orbitrap}}

== MS/MS (auch Tandem-Massenspektrometrie) ==
Um Fragmentierungen zu studieren oder auch um die Selektivität und Sensitivität (Nachweisgrenze) einer Quantifizierungsmethode entscheidend zu verbessern, koppelt man entweder mehrere Analysatoren hintereinander oder arbeitet in [[Ionenfalle]]n. Zwischen zwei Analysatoren wird eine sogenannte Kollisionszelle eingebaut, um den Ionen durch Stöße mit einem Inertgas (meist Stickstoff oder Argon) Energie zuzuführen. Daraufhin zerfallen die Ionen sehr spezifisch zu anderen (leichteren) Ionen.

Viele Kombinationen der Analysatoren sind denkbar. Die gängigsten sind Triple-Quadrupol (QqQ), Doppel-Quadrupol (Qq), Tandem-TOF (TOF-TOF) und inzwischen auch TRAP-FTICR und TRAP-Orbitrap.

Am weitesten verbreitet sind sogenannte Triple-Quadrupol (QqQ, auch {{lang|en|''triple quads''}} genannt). Dabei wird meist durch ESI ein Pseudomolekülion produziert, im ersten Analysatorquadrupol isoliert und dann im zweiten Quadrupol – der sogenannten Kollisionszelle oder Stoßkammer – angeregt.

In die Stoßkammer kann ein Stoßgas (meist Argon, Helium oder Stickstoff) eingespeist werden. Dabei wird der Druck so gewählt, dass im Mittel ein erzeugtes Ion maximal einmal mit einem Gasmolekül kollidiert. Diese Methode ermöglicht es, erzeugte Ionen weiter zu fragmentieren.

Der dritte Quadrupol gibt die Möglichkeit zu „scannen“, also alle Produktionen des im ersten Quadrupol isolierten Ions (engl. {{lang|en|''parent ion''}}) zu ermitteln, oder selektiv nur ein bekanntes Fragmention zu beobachten. Durch das Erfassen aller Fragmentionen können Rückschlüsse auf die Struktur gezogen werden.
Durch Beobachtung von nur ein oder zwei Fragmentionen, kann sehr empfindlich und selektiv quantifiziert werden. Diese Technik wird auch als {{lang|en|Multiple Reaction Monitoring}} (MRM) bezeichnet.

Daneben gibt es auch andere Techniken für MS/MS (und sog. MSn). In Ionenfallen kann man ein Ion isolieren, und ihm dann entweder durch Kollision (hier aber meist mit Helium) oder auch durch Strahlung Energie zuführen. Gerade in FT-ICR-Geräten verwendet man dazu [[Infrarotlaser]] oder „Elektronenkanonen“ (engl. {{lang|en|''[[Electron Capture Dissociation]]''}}). Eine weitere Methode ist die {{lang|en|[[Electron Transfer Dissociation]]}} (ETD), die gerade im Bereich der Proteinidentifikation erste Einsatzmöglichkeiten erfährt.

== Kopplung mit Chromatographieverfahren ==
Bei sehr komplexen Proben ist es nützlich, diese mit einem vorgelegten [[Chromatographie|Trennverfahren]] aufzutrennen, bevor man sie dem Massenspektrometer zuführt. In diesem Sinn wird Massenspektrometrie oft zusammen mit [[Gaschromatographie]] ([[GC/MS]]) oder [[Flüssigchromatographie]] ([[LC/MS]]) betrieben. Weniger weit verbreitet sind die Kopplung mit [[Kapillarelektrophorese]] ([[CE/MS]]) und [[Ionen-Mobilitäts-Spektrometer|Ionenmobilitäts-Spektrometrie]] ([[IMS/MS]]). Teilweise werden auch [[Multidimensionale Chromatographie|mehrdimensionale Trenntechniken]] eingesetzt z. B. ''GCxGC-MS''. [[Flugzeitmassenspektrometer]] eignet sich besonders gut im Verbund mit mehrdimensionaler Gaschromatographie, weil damit sehr schnell Massenspektren über einen großen [[m/q]]-Bereich aufgenommen werden können. Dieses Verfahren erlaubt eine genaue Auftrennung und Detektion verschiedener Verbindungsklassen aus komplexen Matrices (z. B. Erdölproben). Dafür werden zwei GC-Säulen mit unterschiedlicher [[Polarität (Chemie)|Polarität]] hintereinander geschaltet.

== Auswertung der Massenspektren ==
Voraussetzung für die Bestimmung der Masse ''m'' ist die Kenntnis der Ladung ''q'' des Ions, denn die Analysatoren können die Ionen nur nach dem Verhältnis ''[[M/z|m/q]]'' trennen. ''q'' ist jedoch immer ein ganzzahliges Vielfaches der [[Elementarladung]] ''e:'' ''q'' = ''z''·''e'', und meistens ist ''z'' = +1 (einfach positiv geladen). Als Einheit von ''m''/''q'' wurde das [[M/q|Thomson]] Th vorgeschlagen: [''m''/''q''] = Th.

Zu beachten ist, dass es sich bei Massenspektren um [[Histogramm]]e handelt, nicht um stetige Kurven.

Zunächst muss die Masse des Analyten bestimmt werden. Normalerweise ist das die Masse des schwersten detektierten Ions (Molekülpeak oder Molekülion). Allerdings ist bei der Elektronen-Ionisation oft ein Großteil der Moleküle gespalten. Testweise kann die Elektronenenergie verringert werden, so dass weniger Moleküle gespalten werden und der Molekülpeak deutlicher sichtbar wird.

Die weitere Auswertung basiert darauf, dass die Atome der verschiedenen chemischen Elemente einen unterschiedlichen [[Massendefekt]] haben. Daher kann aus einer sehr exakt bestimmten Masse eine Liste möglicher Summenformeln angegeben werden. Bei leichten Molekülen gibt es nur eine oder wenige passende Elementarzusammensetzungen. Mit steigender Masse oder zunehmender Anzahl an Heteroatomen steigt auch die Anzahl möglicher Kombinationen stark an.

Bei schwereren Molekülen stehen deshalb sehr viele mögliche Summenformeln zur Auswahl. Weitere Hinweise liefern die Isotopenzusammensetzungen der verschiedenen Elemente. So besteht der Kohlenstoff zum Beispiel zu 98,9 % aus 12C und zu 1,1 % aus 13C. Je nachdem, wie viele C-Atome im Molekül vorhanden sind, sind neben dem Hauptsignal im Spektrum Nebensignale zu finden, die vom Hauptpeak um 1 [[M/q|Th]], 2 Th etc. entfernt sind und ein charakteristisches Intensitätsverhältnis zum Hauptsignal haben. Halogene wie [[Chlor]] und [[Brom]] haben ebenfalls charakteristische Isotopenverhältnisse, die zur Identifizierung benutzt werden können.

Die genannten Methoden sind auch auf die Bruchstücke anwendbar. Moleküle brechen oft an charakteristischen Stellen. Aus der Masse der Bruchstücke und evtl. weiteren Informationen kann schließlich die Strukturformel bestimmt werden.

[[Datei:Massenspektrum Tetrachlordibenzofuran.svg|thumb|center|750px|Beispiel eines Massenspektrums: Tetrachlordibenzofuran EI-positiv ionisiert]]

Dabei helfen vor allem bei mit positiver EI-Ionisierung erstellten Massenspektren auch [[Massenspektrenbibliotheken]]. Die bekanntesten sind unter den Kürzeln ihrer Vertreiber die ''Wiley-'' und die ''[[NIST]]-Massenspektrenbibliotheken''. Durch den [[Peak Counting Score]] kann eine Identifizierung erfolgen.

Die Quantifizierung von Verbindungen wird bei der Massenspektrometrie dadurch erleichtert, dass bei der Analytik [[Isotop|isotopenmarkierte]] (13C-markierte oder [[Deuterium|deuterierte]]) [[Interner Standard|interne Standards]] verwendet werden können.

Ein Problem bei der Datenauswertung stellen die proprietären [[Datenformat]]e der einzelnen Gerätehersteller dar <ref>A. M. Boehm et al.: ''Extractor for ESI Quadrupole TOF Tandem MS Data Enabled for High Throughput Batch Processing.'' In: ''BMC Bioinformatics.'' 5. Jahrgang, 162, 2004, {{DOI|10.1186/1471-2105-5-162}}.</ref>. Die Daten werden in eigenen Binärdatenformaten vorgehalten. Meist werden vom jeweiligen Hersteller in die eigene Steuerungs- und Managementsoftware integrierte Auswertungsprogramme mitgeliefert. Um Programme von Dritten zu benutzen, bedarf es oft der
Datenkonvertierung zum Datenexport, für die es im Bereich der Forschung frei erhältliche Lösungen gibt. <ref>A. M. Böhm: ''Methoden zur effizienten Proteinidentifizierung anhand von Massenspektrometrie.'' Logos-Verlag, 2006</ref>

== Anwendungen ==

Die Massenspektroskopie dient in der [[Analytik]] bzw. der [[Analytische Chemie|analytischen Chemie]] als Analyseverfahren zur Bestimmung [[Chemisches Element|chemischer Elemente]] oder [[Chemische Verbindung|Verbindungen]]. In dieser Form werden Massenspektrometer in vielen Bereichen der Naturwissenschaften und der Technik für die Analyse von Materialien eingesetzt, unter anderem in der Chemie, Biologie, Archäologie und Klimatologie.

Auch in der [[Teilchenphysik]] werden Massenspektrometer verwendet. In diesem Bereich ist das Ziel jedoch weniger die Analyse von chemischen Elementen, sondern die Ermittlung der Massen von Elementarteilchen oder Atomkernen sowie der Detektion von noch unbekannten Teilchen.

=== Chemie ===
Für einen [[Analysenprobe|Analyten]] (die zu testende Substanz) wird die Häufigkeit, mit der geladene Moleküle ([[Ion]]en) und deren Massenfragmente auftreten, bestimmt. Die Massenspektrometrie ist eine wichtige Methode der analytischen [[Chemie]] bei der Aufklärung der Struktur und Zusammensetzung von Verbindungen und Gemischen. Der qualitative (Erkennung von unbekannten Substanzen) und quantitative (wie viel Substanz einer Verbindung ist vorhanden) Nachweis sehr kleiner Substanzmengen (ca. > 10−15 g = 1 fg (Femtogramm)) ist möglich.

=== Archäologie ===
Isotopenverhältnisse einiger Elemente erlauben Rückschlüsse auf die Ernährung der Menschen, deren Knochen untersucht werden. Siehe auch [[Isotopenuntersuchung]]. Das Isotopenverhältnis von [[Radiokohlenstoffdatierung|Kohlenstoff 14C zu 12C]] im organischen Material von archäologischen Funden erlaubt es, die Zeit seit der pflanzlichen Bildung der vermessenen Substanz zu ermitteln. Zur Messung von 14C wird die [[Beschleuniger-Massenspektrometrie]] herangezogen.

=== Biologie ===
Massenspektrometrie wird in der [[Proteomik]] und [[Metabolomik]] verwendet, wo die Verwendung weitgehend jener in der Chemie entspricht. Biologische Proben, insbesondere [[Protein]]e, verlangen jedoch aufgrund der [[Molekül]]größe und der speziellen Fragestellung (Identität, [[Aminosäuresequenz|Sequenz]], chemische Modifikation) bei der Aufklärung von systemischen Zusammenhängen eine besondere [[Probenvorbereitung (Massenspektrometrie)|Probenvorbereitung]] und Messmethodik.

=== Klimatologie ===
Das Verhältnis der Häufigkeit bestimmter [[Isotop]]e in Proben von [[Sedimente und Sedimentgesteine|Sedimenten]] und [[Eisbohrkern]]en lässt Rückschlüsse auf das Klima der Vergangenheit zu. Zum Beispiel verdampft Wasser, das das Isotop 16O enthält, leichter als solches, das das Isotop 18O enthält. Eiszeiten, bei denen große Mengen des Wassers als Eisschild dem Wasserkreislauf entzogen werden, verschieben die Häufigkeit dieser Isotope im Meer und damit auch im neu fallenden Schnee. Aus der [[Sauerstoff-Isotopenstufe]] kann auf die Menge des [[Inlandeis]]es zu der Zeit geschlossen werden, als die Probe gebildet wurde.

=== Technik ===
Die Massenspektroskopie wird auch in vielen technischen Bereichen genutzt. Sie kann beispielsweise bei der Endpunkterkennung von Ätzprozessen eingesetzt werden. Ein anderer Anwendungsbereich ist die Einstellung und Optimierung der Gaszufuhr bei Beschichtungsprozessen (genauer [[chemische Gasphasenabscheidung]]). Hierbei wird das Abgas nach der Reaktion hinsichtlich unverbrauchter Reaktionsgase untersucht und die Gaszufuhr entsprechend angepasst. Die Massenspektroskopie kann aber auch zur Analyse der abgeschiedenen Materialien eingesetzt werden. Dabei können mithilfe von SIMS auch Tiefenprofile erstellt werden, was unter anderem bei der Analyse von [[Dünne Schichten|dünnen Schichten]] eingesetzt wird.

== Literatur ==
=== Allgemein ===
* Herbert Budzikiewicz, Mathias Schäfer: ''Massenspektrometrie – Eine Einführung.'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 978-3-527-30822-4.
* Hans-Joachim Hübschmann: ''Handbook of GC/MS, Fundamentals and Applications.'' 2. rev. Ed. Wiley-VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-31427-0.
* Fred W. McLafferty und Frantisek Turecek (Deutsche Übersetzung): Interpretation von Massenspektren, 4. Ed., Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg 1995, ISBN 0-935702-25-3.
* A. M. Boehm et al.: ''Command Line Tool for Calculating Theoretical MS Spectra for Given Sequences.'' Bioinformatics, 2004. 20(16): 2889-2891; {{DOI|10.1093/bioinformatics/bth328}}.
* Alexander M. Lawson (Editor): ''Mass Spectrometry - Clinical Biochemistry - Principles/Methods/Applications.'' Walter de Gruyter & Co., Berlin/New York 1989, ISBN 3-11-007751-5.

=== Spektrensammlungen ===
Spektrensammlungen liegen sowohl in gedruckten Werken als auch in gerätekompatiblen Dateiformaten vor. Letztere werden heute meist bereits mit den Geräten angeboten und für die komfortable Auswertung von unbekannten Massenspektren eingesetzt.

* M. Spiteller, G. Spiteller: ''Massenspektrensammlung von Lösungsmitteln, Verunreinigungen, Säulenbelegmaterialien und einfachen aliphatischen Verbindungen'', Springer Verlag Wien, New York (1973), ISBN 3-211-81117-6
* A. Cornu, R. Massot: ''Compilation of Mass Spectral Data, Index de Spectres de Masse'', Vol. 1 & Vol. 2, 2. Ed., Heyden & Son Ltd. London, Philadelphia, Rheine, (1979) ISBN 0-85501-086-X
* K. Pfleger, H. Maurer, A. Weber: ''Mass Spectral and GC Data of Drugs, Poisons and Their Metabolites'', Part I & II, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim (1985), ISBN 3-527-26303-9
* NIST Standard Reference Database 1A, NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library with Search Program: (Data Version: NIST 08, Software Version 2.0f) [http://www.nist.gov/srd/nist1a.htm NIST-Spektrensammlung], auch unter Einschluss von [[Designerdroge]]n verfügbar.

== Quellen ==

* W. Barger: ''Schulungsunterlagen zum ICP-MS Kurs 2006''. LAS PerkinElmer (Germany) GmbH, Rodgau, unveröffentlicht.
* R. S. Houk, V. A. Fassel, G. D. Flesch, A. L. Gray, E. Taylor: ''Inductively Coupled Argon Plasma for Mass Spectrometric Determination of Trace Elements.'' In: ''[[Analytical Chemistry]].'' 1980, 52, S. 2283.
* D. Skoog, J. Leary: ''Instrumentelle Analytik. Grundlagen, Geräte, Anwendung.'' Berlin 1996. (dt. Übersetzung der 4. Auflage von Principles of Instrumental Analysis, Orlando 1992).
* S. M. Nelms: ''ICP Mass Spectrometry Handbook.'' Oxford 2005.
* H. E. Taylor: ''Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry.'' San Diego 2001.
* R. Thomas: Practica'' Guide to ICP-MS.'' New York, 2004.

== Siehe auch ==
* [[MALDI|Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization]]
* [[GC/MS]]
* [[NanoSIMS]]
* [[Oberflächenchemie]]

== Weblinks ==
* [http://www.tu-chemnitz.de/chemie/anorg/files/geraete/masse.pdf Geschichte der Massenspektrometrie]
* [http://www.vias.org/tmanalytik_germ/hl_ms_intro.html Massenspektrometrie] – eine umfassende Darstellung der Theorie und der Technik
* [http://www.organicworldwide.net/mass.html Massenspektrometrie (en)]
* [http://wwwzb.zb.kfa-juelich.de/wiki/index.php?title=Sample_preparation_MS Probenpräparation für Proteinidentifizierung mittels Nano-LC-MS]
* [http://funktionelle-proteomik.de/Methoden/Massenspektrometrie.html MS-Anwendungsbeispiele in der Proteinanalytik]

= [[Kernspinresonanzspektroskopie]] =
[[Datei:NMR-Spectrometer.JPG|miniatur|Der Magnet eines 300-MHz-NMR-Spektrometers]]

Die '''Kernspinresonanzspektroskopie''' ('''NMR-Spektroskopie''' von {{enS|''nuclear magnetic resonance''}}) ist eine [[Spektroskopie|spektroskopische Methode]] zur Untersuchung der elektronischen Umgebung einzelner Atome und der Wechselwirkungen mit den Nachbaratomen. Dies ermöglicht die Aufklärung der Struktur und der Dynamik von Molekülen sowie Konzentrationsbestimmungen.

Da die Methode auf dem [[Magnetisches Moment|magnetischen Moment]] der [[Atomkern]]e beruht, sind nur [[Nuklid]]e mit ungerader [[Massenzahl|Massen-]] oder [[Ordnungszahl]] einer NMR-spektroskopischen Untersuchung zugänglich, da nur diese einen magnetischen Atomkern haben können. In der [[Organische Chemie|Organischen Chemie]] und [[Biochemie]] spielen 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie eine wichtige Rolle.

== Geschichte ==
[[Datei:Felix Bloch, Stanford University.jpg|thumb|Felix Bloch, 1961]]

Als Ursprung der Kernspinresonanzspektroskopie kann man das Atomstrahlexperiment von [[Otto Stern (Physiker)|Otto Stern]] im Jahr 1933 ansehen.<ref>[http://www.desy.de/expo2000/deutsch/dhtmlbrowser/webthemen/10_spin/spin.htm Die spinen, die Teilchen] bei desy.de.</ref> Er konnte zeigen, dass ein Strahl von Silberatomen durch ein Magnetfeld in zwei Teilstrahlen aufgespalten wird, die den beiden Spinzuständen zugeschrieben wurden. Stern erhielt für diese Arbeiten 1943 den [[Nobelpreis für Physik]].

Die ersten Kernspinresonanz- und [[Elektronenspinresonanz|ESR]](Elektronenspinresonanz)-Experimente führte [[Isidor Isaac Rabi]], der 1944 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde, mit einer modifizierten [[Stern-Gerlach-Versuch|Stern-Gerlach-Anordnung]] durch. Er zeigte, dass einer der Halbstrahlen verschwand, wenn man auf ihn mit Hilfe einer Spule ein elektromagnetisches Wechselfeld geeigneter Frequenz (nämlich der Larmorfrequenz) einstrahlte.<ref>[http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/rabi.html Isidor Isaac Rabi (1898-1988)], bei National High Magnetic Field Laboratory</ref> Das erste erfolgreiche Magnetresonanzexperiment in kondensierter Materie führte [[Jewgeni Konstantinowitsch Sawoiski|E. K. Zavoisky]] in [[Kasan]] an der Wolga im Jahr 1944 durch.<ref>[http://www.epr.ethz.ch/about/WhatisEPR What is EPR ?] bei ETH Zürch.</ref> Es handelte sich allerdings um ein [[Elektronenspinresonanz|ESR]]-Experiment. 1946 veröffentlichten [[Felix Bloch (Physiker)|Felix Bloch]] und [[Edward Mills Purcell]] unabhängig voneinander erstmals erfolgreiche NMR-Experimente in flüssiger und fester Phase. Sie erhielten dafür den Nobelpreis für Physik im Jahr 1952.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1952/bloch-lecture.pdf Nobelpreisvortrag von F. Bloch, 1952].</ref> Die ersten erfolgreichen NMR-Experimente in Europa führte [[Harry Pfeifer]] in [[Leipzig]] im Jahr 1951 durch.

Nachdem kurz darauf die Aufspaltung der Spektren durch chemische Verschiebung und skalare Kopplung erkannt wurde, begann die Kernspinresonanzspektroskopie sich zu einer wichtigen Methode in der chemischen Strukturaufklärung zu entwickeln. Zunächst wurde hauptsächlich die Continuous-Wave-(CW)-Methode benutzt, bei der durch Variation der Frequenz oder des Feldes die Resonanzen nacheinander angeregt wurden.<ref>[http://www.chemistry.adelaide.edu.au/external/soc-rel/content/cwnmr.htm Continuous-Wave Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy] bei Department of Chemistry, University of Adelaide.</ref> 1947 reichten [[Russell Harrison Varian|Russell Varian]] und Felix Bloch ein Patent ein für das erste Kernspinresonanz-Spektrometer. Das erste kommerzielle Kernspinresonanz-Spektrometer baute 1952 die Firma [[Varian Associates]] in [[Palo Alto]]. Um 1955 baute die japanische Firma [[Jeol]] ebenfalls NMR-Spektrometer. Die US-amerikanische Biophysikerin [[Mildred Cohn]] setzte in den frühen sechziger Jahren die Kernspinresonanz-Spektroskopie zur Aufklärung [[Stoffwechsel|metabolischer]] Prozesse auf molekularer Ebene ein.<ref>{{Literatur | Autor=Nicole Kresge, Robert D. Simoni, Robert L. Hill | Titel=Succeeding in Science Despite the Odds; Studying Metabolism with NMR by Mildred Cohn | Sammelwerk=Journal of Biological Chemistry | Band=279 | Nummer=53 | Jahr=2004 | Monat=Dezember | Tag=31 | Seiten=e12 | Online=[http://www.jbc.org/content/279/53/e12.full Online] | Zugriff=2010-08-18|PMID=15615732 }}</ref> Ihre bahnbrechenden Pionierarbeiten auf diesem Gebiet mündeten in Methoden und Anwendungen, die noch heute von vielen Forschern genutzt werden.

[[Datei:Kurt-Wuethrich.jpg|thumb|Kurt Wüthrich bei einem Vortrag im Rahmen des [[Europäisches Forum Alpbach|Europäischen Forums Alpbach]] im September 2005]]

Da die CW-Technik durch ein schlechtes [[Signal-Rausch-Verhältnis]] gekennzeichnet war, entwickelte ab Mitte der 1960er Jahre [[Richard R. Ernst]] ([[Nobelpreis für Chemie]] 1991) bei der Firma Varian ein Puls-Fourier-Transformation-NMR-Spektrometer (FT-NMR), das eine wesentlich schnellere Aufnahme der Spektren ermöglichte, was – bei gleicher Messzeit – im Vergleich zu den CW-Spektrometern eine wesentliche Steigerung der Empfindlichkeit und damit des Signal-Rausch-Verhältnisses bedeutete.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1991/ernst-lecture.pdf Nobelpreisvortrag von Ernst].</ref> Bereits in den Jahren 1949 und 1950 wurden von Hahn und Torrey die ersten Pulsverfahren untersucht.<ref>E. R. Andrew, Nuclear Magnetic Resonance, Cambridge at the University Press, 1958, S. 62.</ref> Die ersten kommerziellen Kernspinresonanz-Impulsspektrometer wurden Mitte der 1960er Jahre von der deutschen Firma [[Bruker]]<ref name =DFG>C. Reinhardt, T. Steinhauser: ''Formierung einer wissenschaftlich-technischen Gemeinschaft. NMR-Spektroskopie in der Bundesrepublik Deutschland.'' In: ''NTM Zeitschrift für Geschichte der Wissenschaften, Technik und Medizin.'' 16, 2008, S. 73–101, {{DOI|10.1007/s00048-007-0280-z}}.</ref> (gegründet von [[Günther Laukien]], einem der NMR-Pioniere in Deutschland) in [[Karlsruhe]] von einer Gruppe um Bertold Knüttel und Manfred Holz gebaut. Es folgte die Einführung von Breitbandentkopplung und von Mehrpulsverfahren. Nach einer Idee von [[Jean Jeener]] wurden ab Anfang der 1970er Jahre Mehrpulsexperimente mit einer systematisch variierten Wartezeit zwischen zwei Pulsen entwickelt, die nach [[Fourier-Transformation]] über zwei Zeitbereiche zu zweidimensionalen Spektren führten.

[[Kurt Wüthrich]] und andere bauten diese 2D- und Multi-Dimensions-NMR zu einer bedeutenden Analysetechnik der Biochemie aus, insbesondere zur Strukturanalyse von [[Biopolymere]]n wie [[Protein]]en. Wüthrich bekam für diese Arbeiten 2002 den Nobelpreis in Chemie.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2002/wutrich-lecture.pdf Nobelpreisvortrag von Wüthrich].</ref> Im Gegensatz zur [[Röntgenstrukturanalyse]] liefert die Kernspinresonanz-Spektroskopie Strukturen von Molekülen in Lösung. Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, detaillierte Informationen über die Moleküldynamik mit Hilfe von Relaxationsparametern zu gewinnen.

== Wissenschaftlicher Hintergrund ==
=== Quantenmechanische Grundlagen ===
[[Datei:Präzession2.png|thumb|Veranschaulichung der Präzession eines Atomspins um ein externes Magnetfeld]]

[[Elementarteilchen|Teilchen]] und [[Atomkern]]e, die einen [[Kernspin]] <math>\vec{I}</math> besitzen, haben als rotierende Ladungsträger ein magnetisches Moment, das oft mit <math>\vec{\mu}</math> bezeichnet wird.
Das magnetische Moment von Atomkernen kann in einem äußeren Magnetfeld nicht jede beliebige, sondern nur bestimmte, durch die [[Quantenmechanik]] beschriebene Orientierungen einnehmen. Die Zahl der möglichen Orientierungen wird durch die Kernspinquantenzahl <math>I</math> bestimmt (siehe: [[Multiplizität]]). Zu jeder Kernspinquantenzahl <math>I</math> existieren <math>2I+1</math> Orientierungen und jeder Orientierung ist eine magnetische Kernspinquantenzahl <math>m_I</math> zugeordnet.

Beispiele:

* [[Wasserstoff]]-Kern mit Kernspin <math>I=</math>½ : zwei Orientierungen mit <math>m_I=</math> +½ und −½
* [[Deuterium]]-Kern mit Kernspin <math>I=1</math> : drei Orientierungen mit <math>m_I=</math> +1, 0 und -1

Ohne ein äußeres Magnetfeld sind die mit <math>m_I</math> gekennzeichneten Zustände energetisch gleich (siehe [[Entartung (Quantenmechanik)]]). In Anwesenheit eines äußeren Magnetfeldes entstehen Energiedifferenzen ([[Zeeman-Effekt]]). Kernresonanz-Phänomene beruhen auf der Anregung von Kernspin-Übergängen zwischen solchen <math>m_I</math>-Zuständen. Die dazu benötigte Energie <math>\Delta E</math> ist proportional zur Stärke des äußeren Magnetfeldes <math>B_0</math> und zum [[Gyromagnetisches Verhältnis|gyromagnetischen Verhältnis]] <math>\gamma</math> des betrachteten Atomkerns:

<math>\Delta E = \hbar \gamma B_0 = \hbar \omega_0</math>

Diese Energie wird durch Einstrahlen von [[Resonanz (Physik)|resonanten]] [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Wellen]] eingebracht. Die [[Resonanzfrequenz]] wird in der NMR als [[Larmorfrequenz|Larmor-Frequenz]] <math>\omega_0</math> bezeichnet und liegt im [[Radiowelle|Radiowellen]]-Bereich. Gängige NMR-Spektrometer arbeiten bei Protonen-Resonanzfrequenzen zwischen 300 MHz und 1 GHz.

Wenn alle 1H- oder 13C-Atome die exakt gleiche Larmor-Frequenz hätten, wäre die NMR-Methode zur Strukturaufklärung wenig interessant. Tatsächlich hängen aber die Resonanzfrequenzen von den individuellen, atomar aktiven Magnetfeldern ab. Diese lokalen Magnetfelder können in ihrer Stärke vom Hauptmagnetfeld abweichen, beispielsweise durch den Einfluss der elektronischen Umgebung eines Atomkerns oder durch magnetische Wechselwirkung zwischen benachbarten Atomkernen.
Aufgrund dieser Eigenschaften wird die Kernresonanzspektroskopie zur Strukturaufklärung von Molekülen eingesetzt.

=== Messverfahren der Kernresonanzspektroskopie ===
Zur Messung bringt man die Probe in ein homogenes, magnetisches Feld. Heutzutage werden solche sog. Hauptmagnetfelder mit Hilfe von [[Supraleiter|supraleitenden]] Elektromagneten erzeugt, die mit flüssigem Helium und Stickstoff gekühlt werden.
Die Probe wird von einer Induktionsspule umgeben, welche ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld senkrecht zum Hauptmagnetfeld erzeugt. Dann variiert man die Stärke des Hauptmagnetfeldes, bis der Resonanzfall eintritt (Continuous-Wave-Verfahren, veraltet). Alternativ kann auch die magnetische Feldstärke konstant gehalten und die Frequenz des eingestrahlten Wechselfeldes variiert werden (engl. {{lang|en|continuous field}}, veraltet). Wenn der Resonanzfall eintritt, die Probe also Energie aus dem Wechselfeld aufnimmt, verändert sich die Stromstärke, welche zum Aufbau des Wechselfeldes benötigt wird. Dies kann man messen.

Moderne Messverfahren strahlen nicht mehr kontinuierliche Wechselfelder in die Probe ein, sondern Radiowellen-Pulse. Ein kurzer Radiowellenpuls regt dabei ein Frequenzband an, dessen Frequenzbreite über die [[Fourier-Transformation|Fourier-Beziehung]] umgekehrt proportional zur Pulsdauer ist. Dadurch werden in der Probe alle Übergänge, die in dieses Frequenzband fallen, gleichzeitig angeregt. Bei korrekter Wahl von Pulsdauer und [[Elektrische Leistung|Pulsleistung]] kann die [[Magnetisierung]] der angeregten Kernspins in die Transversalebene senkrecht zum Hauptmagnetfeld gebracht werden. Nach Beendigung des Pulses oszilliert diese Transversalmagnetisierung für kurze Zeit senkrecht zum Hauptmagnetfeld. Dabei oszilliert jeder Kernspin mit seiner individuellen Larmor-Frequenz. Diese Summe dieser Oszillationen wird als [[Elektrischer Strom|elektrischer Strom]] über [[Elektromagnetische Induktion|elektromagnetische Induktion]] mit der gleichen Induktionsspule detektiert, die auch zum Senden des Anregungspulses gedient hatte. Das empfangene Signal wird [[Analog-Digital-Umsetzer|digitalisiert]] und aufgezeichnet. Mit Hilfe der [[Schnelle Fourier-Transformation|schnellen Fourier-Transformation]] ist es möglich, die individuellen Larmor-Frequenzen aus der Summe der Oszillationen zu extrahieren, um ein NMR-Spektrum zu erhalten. Darum tragen moderne NMR-Verfahren den Namen PFT-NMR für Pulsed Fourier Transform NMR Spectroscopy.

=== Relaxation ===
{{Hauptartikel|Relaxation (NMR)}}

Bei der PFT-NMR existieren drei Relaxationsprozesse, die einerseits die Leistungsfähigkeit der PFT-NMR einschränken, aber andererseits einzigartige Informationen zur Molekül-Dynamik und Material-Inhomogenitäten liefern können.
Die <math>T_1</math>-Relaxation ist der Prozess der Rückkehr der Kernspins vom angeregten Zustand zum thermischen Gleichgewicht unter Abgabe der bei der Anregung aufgenommenen Energie als Wärme. Wird zwischen zwei NMR-Experimenten (''scans'') nicht die vollständige <math>T_1</math>-Relaxation abgewartet, so steht für jedes weitere nur eine gewisse, geringere Magnetisierung und damit Signalintensität zur Verfügung. Falls eine kurze Repetitionzeit gewünscht ist, muß auch der Anregungswinkel (auf den sog. [[Fast Low Angle Shot|Ernst-Winkel]]) verkleinert werden, um trotzdem ein möglichst starkes Signal zu erhalten. Die <math>T_2</math>-Relaxation ist die Dephasierung der Transversalmagnetisierung aufgrund entropischer Effekte, die mit der magnetischen Dipol-Dipol-Wechselwirkung benachbarter Atomkerne zusammenhängt. Hier wird keine Energie abgegeben, da die Spins im angeregten Zustand verbleiben, aber die Transversalmagnetisierung läuft von einem Vektor zunächst zu einem Fächer und zuletzt zu einer Kreisfläche auseinander, so dass kein NMR-Signal mehr in der Detektionsspule induziert wird. Befinden sich zusätzlich Magnetfeldinhomogenitäten in der Probe, sei es durch Imperfektionen des Hauptmagnetfeldes oder durch [[Magnetische Suszeptibilität|Suszeptibilitätsunterschiede]] innerhalb der Probe, wird statt der <math>T_2</math>-Relaxation die beschleunigte <math>T_2^*</math>-Relaxation beobachtet.

Die <math>T_2^*</math>-Relaxation bzw. <math>T_2</math>-Relaxation beschränkt die Lebensdauer des NMR-Signals direkt nach der Anregung. Das NMR-Signal wird darum als gedämpfte Schwingung, als FID ({{lang|en|free induction decay}}) gemessen. In der Praxis wird die <math>T_2</math>-Relaxationszeit mit Hilfe der [[Spin-Echo]]-Methode gemessen.

Die <math>T_1</math>-Relaxation limitiert, wie schnell man NMR-Experimente hintereinander ausführen kann. Die <math>T_1</math>-Relaxation und die <math>T_2</math>-Relaxation hängen stark von der [[Dichte]] und [[Viskosität]]/Rigidität der Probe ab.

=== Empfindlichkeit der NMR-Spektroskopie ===
Die Energiedifferenzen der <math>m_I</math>-Zustände sind sehr klein, und obwohl die energetisch günstigeren Zustände bevorzugt besetzt werden, sind die Populationsunterschiede zwischen den Zuständen im [[Thermisches Gleichgewicht|thermischen Gleichgewicht]] sehr gering ([[Boltzmann-Statistik]]). Darum können nur wenige Kernspin-Übergänge angeregt werden und die detektierten NMR-Signale sind relativ schwach. Dieses Problem kann auf verschiedene Arten umgangen werden:

* Senkung der Temperatur
* Erhöhung der Magnetfeldstärke <math>B_0</math>
* Anwendung von [[Hyperpolarisation (Physik)|Hyperpolarisation]]
* Optimierung der Signal-Detektion
* Signal-Akkumulation

Die Senkung der Temperatur und die Erhöhung der Magnetfeldstärke ändern das thermische Besetzungsgleichgewicht der <math>m_I</math>-Zustände, so dass mehr Kernspin-Übergänge angeregt werden können. Mit Hilfe der Hyperpolarisation kann ein Besetzungs-Ungleichgewicht erzeugt werden, das stark vom thermischen Gleichgewicht abweicht und in dem der energetisch günstigste <math>m_I</math>-Zustand fast vollständig besetzt ist.

Zur Optimierung der Signal-Detektion wird [[Rauschen (Physik)|rauscharme]] Elektronik verwendet.
Der Einsatz von elektrischen [[Schwingkreis|Schwingkreisen]] begrenzt die Detektion auf ein schmales Frequenzband im Bereich der erwarteten Larmor-Frequenz, d.h. die Detektion von Störsignalen und von Rauschen aus anderen Frequenzbereichen wird unterdrückt.

Die Signal-Akkumulation dient dazu, das [[Signal-Rausch-Verhältnis]] zu verbessern. Eine NMR-Messung wird <math>n</math>-mal auf identische Weise durchgeführt und die gemessenen Signale der einzelnen Messungen werden addiert. Durch diese Akkumulation nimmt die NMR-Signalstärke um den Faktor <math>n</math> zu, während statistisches [[Rauschen (Physik)|Rauschen]] nur um den Faktor <math>\sqrt{n}</math> zunimmt.
Da zwischen NMR-Experimenten die vollständige <math>T_1</math>-Relaxation der Spins erfolgen sollte und da die <math>T_1</math>-Relaxation organischer Substanzen einige zehn Sekunden dauern kann, kann die Signal-Akkumulation zu einer erheblichen Verlängerung der Messdauer führen.

== Auflösungsvermögen ==
Die erreichbare Auflösung eines Pulsspektrometers ist invers proportional zu Länge des FID-Signals. Neben der transversalen Relaxation (<math>T_2</math>) der Probe wird sie von der Inhomogenität des <math>B_0</math>-Feldes in der Probe bestimmt.
Das Ausgleichen von Magnetfeld-Inhomogenitäten erfolgt über das sog. [[Shim (Magnetismus)|Shimming]]. Dazu werden im Spektrometer mit Hilfe elektrischer Ströme schwache Magnetfelder zusätzlich zum Hauptmagnetfeld <math>B_0</math> erzeugt, mit denen lokale Inhomogenitäten zum Teil ausgeglichen werden können. Die erhöhte Homogenität des resultierenden Gesamtmagnetfeldes reduziert die <math>T_2^*</math>-Relaxation, wodurch das NMR-Signal langlebiger wird.

== Anwendungsgebiete ==

NMR-Spektren können am einfachsten für Moleküle aufgenommen werden, die sich in Lösung befinden und nicht mit [[Paramagnetismus|paramagnetischen]] Substanzen in Wechselwirkung stehen. NMR-Spektroskopie an paramagnetischen Substanzen und an [[Festkörper]]n ist ebenfalls möglich, die Interpretation der Spektren und die Aufbereitung der Proben für die Messung sind aber in beiden Fällen deutlich komplexer. Bezüglich der NMR an Festkörpern vgl. auch [[Magic-Angle-Spinning]].

Die hochauflösende Kernresonanzspektroskopie in Lösung wird heute in großem Maßstab für folgende Aufgaben verwendet:

* Zum zerstörungsfreien Nachweis von Inhaltsstoffen einer Probe
* Zur Bestimmung von Molekülstrukturen (von kleinen Molekülen bis hin zu [[Protein]]en und Nukleinsäurefragmenten)
* Zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Molekülen

Neben spektroskopischen Untersuchungen vermittelt auch die Bestimmung von [[Relaxation (NMR)|Kernspin-Relaxationszeiten]] Informationen über die Struktur und Dynamik von Materialien. In Flüssigkeiten z.B., deren Mikrostruktur und -Dynamik mit herkömmlichen Methoden nur schwer erforscht werden kann, können Abstände zwischen molekularen Nachbarn und molekulare Umorientierungszeiten, die typischerweise im Pico- bis Nanosekunden- Bereich liegen, mittels Relaxationszeitmessungen bestimmt werden.

Unterschiedliche Kernspin-Relaxationszeiten in verschiedenen biologischen Geweben bilden auch die Basis für die in der Medizin als bildgebendes diagnostisches Verfahren genutzte [[Magnetresonanztomographie]] (Kernspintomographie). Magnetresonanztomographie-Methoden finden außer in der medizinischen Diagnostik auch zunehmend Anwendungen in den Ingenieur- und Geowissenschaften.

Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Untersuchung der translatorischen Moleküldynamik, also von [[Diffusion]] und Fließbewegungen von Molekülen oder Molekülaggregaten in Flüssigkeiten und Festkörpern mittels [[Feldgradienten-NMR]].<ref name ="diffusion">P. T. Callaghan: ''Principles of Nuclear Magnetic Resonance Microscopy.'' Clarendon Press, Oxford 1991.</ref> Mit der sogenannten ''diffusion-ordered-spectroscopy'' (DOSY) kann in Mischungen die translatorische Beweglichkeit der, NMR-spektroskopisch identifizierten, Einzelkomponenten gemessen werden.

== Methoden zur Strukturaufklärung in der organischen Chemie ==
=== Chemische Verschiebung und Integration von Signalen ===

Die Resonanzfrequenzen werden nicht als Absolutwerte, sondern als ''[[chemische Verschiebung]]'' gegenüber einer Referenzsubstanz, dem so genannten Standard, angegeben. Die chemische Verschiebung ist definiert als


:<math>\delta = \frac{\nu_\mathrm{H(Probe)} - \nu_\mathrm{H (Standard)}}{\nu_\mathrm{H (Standard)}} </math>,

wodurch sie unabhängig von der Feldstärke des gerade verwendeten Magneten wird. Da die Werte der chemischen Verschiebung sehr klein sind, werden sie in [[Parts per million|ppm]] angegeben. Als Standard für 1H- und 13C-Spektren organischer Lösungen wird die Resonanzfrequenz der jeweiligen Kerne in [[Tetramethylsilan]] (TMS) verwendet. Während früher jeder Probe einige Milligramm TMS zugesetzt wurden, bezieht man sich heutzutage in der Regel auf die bekannte chemische Verschiebung der Restprotonen des deuterierten Lösungsmittels.

Die chemische Verschiebungen von Wasserstoffkernen in organischen Molekülen wird durch die Art der funktionellen Gruppen beeinflusst. Je nach der Struktur des Moleküls weichen die chemischen Verschiebungen gleicher funktioneller Gruppen leicht voneinander ab, so dass das NMR-Spektrum charakteristisch für eine Substanz ist. Außerdem werden sie auch durch benachbarte Moleküle in der Probe beeinflusst, so dass in unterschiedlichen Lösungsmitteln oder in der Reinsubstanz unterschiedliche relative und absolute Resonanzfrequenzen der Protonen einer Probe auftreten. Bei starken Wechselwirkungen zwischen Substanz und Lösungsmittel treten dabei auch Unterschiede von mehreren ppm auf. Mit Hilfe der [[Shoolery-Regel]] kann die chemische Verschiebung abgeschätzt werden.

Die relative Anzahl der einem bestimmten Signal zugrundeliegenden Wasserstoffatome ist bei einfacher 1H-Spektroskopie proportional zum Flächeninhalt (dem [[Integralrechnung|Integral]]) des betreffenden Signals.

Durch Auswertung dieses Integrals kann also beispielsweise bestimmt werden, wie viele Wasserstoffatome eines Moleküls sich an Methylgruppen, an Aromaten, an Carboxygruppen, an Doppelbindungen usw. befinden. Diese Kenntnis ist für die organische Chemie bei der Bestimmung von Strukturen äußerst wichtig.

{| class="wikitable"
! Wasserstoffatome || typische chemische Verschiebungen <math>\delta</math> [ppm]
|-
| H3C– || 0,9
|-
| H3CCR=C || 1,6
|-
| H3C–Ar || 2,3
|-
| H3C–CO–R || 2,2
|-
| H3C–OR || 3,3
|-
| R2C–CH2–CR2|| 1,4
|-
| –C–CH2–Cl || 3,6
|-
|Ar-H ||6,8 bis 7,5 (bis 8.5 bei Heteroaromaten)
|-
|R-CHO || 9 bis 10
|-
| R–COOH || 9 bis 13
|-
| ROH || 0,5 bis 4,5
|}

=== Skalare Kopplung ===
Durch die skalare Kopplung werden die Spinzustände durch in ihrer Nachbarschaft befindliche weitere Kerne mit von Null verschiedenem Spin unabhängig vom anliegenden externen Feld in energetisch unterschiedliche Niveaus aufgespalten, deren Zahl von der Anzahl möglicher unterschiedlicher Orientierungen der einzelnen Spins abhängt. Diese Kopplung wird durch die Spins der die Bindung zwischen den Teilchen bildenden Elektronenpaare vermittelt, ihre Wirkung ist gewöhnlich über bis zu vier Bindungen feststellbar. Kerne, die chemisch und spin-symmetrisch gleich sind, koppeln nicht miteinander (sie sind ''magnetisch äquivalent'').

Aus dem dadurch beobachteten Kopplungsmuster kann der Spektroskopiker die Nachbarschaftsverhältnisse der einzelnen Kerne, und damit in vielen Fällen die vollständige Struktur einer Verbindung erschließen.

Mitunter kann es hilfreich sein, für die Strukturaufklärung eine bestimmte oder alle Kopplungen zu unterdrücken. Dazu wird ein Radiosignal mit der Frequenz eines Kernes oder einer ganzen Gruppe von Kernen (Breitbandentkopplung) eingestrahlt, das übrige Spektrum verhält sich dann so als wäre der entsprechende Kern nicht vorhanden, da dessen Besetzungsunterschied dann null ist. 13C-Spektren werden standardmäßig 1H-entkoppelt, da sie durch die Überlappung der Kopplungsmuster der einzelnen Kerne sonst oft uninterpretierbar wären. Außerdem wird die geringe Empfindlichkeit der Methode durch die fehlende Aufspaltung verbessert.

In anisotropen Proben (Substanzen mit kristallinen Anteilen) wird der richtungsabhängige Teil der skalaren Kopplung, sowie die dipolare Kopplung, nicht mehr zu null ausgemittelt. Solche Proben zeigen große, feldunabhängige Aufspaltungen, bzw. Linienverbeiterungen von mehreren kHz für 1H-Spektren.

== Funktionsprinzip ==

Die Kernsuszeptibilitäten sind wesentlich geringer als die diamagnetischen und paramagnetischen Suszeptibilitäten (Faktor:104). Bei Dia- und Paramagnetismus sind die Elektronen des Atoms für die Suszeptibilität verantwortlich.
Bei Kernen kann die Suszeptibilität mit der Langevin-Debye-Formel bestimmt werden.

Früher wurden NMR-Resonanzen mit einer [[Brückenschaltung]] in [[Schwingkreis]]en bestimmt.
Bloch und Mitarbeiter nutzten zwei identische Schwingkreise, d. h. zwei Spulen und zwei Kondensatoren, um einen Abgleich mit einer Brückenschaltung vorzunehmen; eine Spule als Sender eine als Empfänger. Es ist aber auch möglich, eine Brückenschaltung mit nur einer Spule herzustellen. Dieses Verfahren wurde von Purcell genutzt.

Vor der Probenvermessung wird die Brücke mit der zu messenden Frequenz abgeglichen. Mit Gleichungen aus der Physik kann man für einen Schwingkreis und eine Brückenschaltung die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, den Scheinwiderstand und die Stromlosigkeitsbedingungen einer Brücke berechnen.

In die Spule kommt nun ein Substanzröhrchen hinein. Ein Magnetfeld (mit einem Permanentmagneten oder Elektromagneten) wird dann horizontal zur Spulenachse erzeugt. Bei einer ganz bestimmten Frequenz und einer bestimmten Magnetfeldstärke und nur bei Anwesenheit einer Substanzprobe (mit entsprechenden Atomkernen) wird der Schwingkreis verstimmt. Im [[Oszilloskop]] oder mit einem Schreiber ist diese Verstimmung sichtbar.

Sehr bedeutsam war die Bestimmung der räumlichen Magnetisierung durch das angelegte Magnetfeld. Bloch führte für alle Raumrichtungen Berechnungen durch und konnte die schwingungsabhängigen Suszeptibilitäten für die Raumrichtungen ableiten (Bloch-Gleichungen). Ungeklärt blieb jedoch noch die Frage der Relaxationszeit, das heißt, der Zeitdauer bis der angeregte Kernspin auf das Grundniveau zurückfällt. Mittels paramagnetischer Salze konnte dann die Relaxationszeit von reinen Wasserstoffprotonen auf etwa drei Sekunden berechnet werden.

Wasserstoffkerne konnten auch bei sehr geringen Frequenzen (wenige kHz) und einem sehr schwachen Magnetfeld durch Schwingkreisverstimmung nachgewiesen werden. Interessant wird die Methode für die Strukturaufklärung von komplexen Molekülen jedoch erst bei hohen Frequenzen (ab 60 MHz) und stärkeren Magnetfeldern (1,4 Tesla), da sich dann die chemischen Verschiebungen von unterschiedlichen Wasserstoffatomen komplizierter Verbindungen deutlicher unterscheiden. Will man jedoch nicht nur ein einziges Signal auf dem Oszilloskop sehen, sondern mehrere unterschiedliche Wasserstoffatomkerne (oder andere Kerne) so muss ein ganzes Frequenzband eingestrahlt werden.

Früher – bis in die 1970er Jahre – nutzten die NMR-Spektrometer das Continuous-Wave-Verfahren (CW), um das Spektrum einer komplexen Verbindung abzutasten.

Heute ist die Puls-Fourier-Transformation (PFT) üblich. Hierbei wird ein Hochfrequenzimpuls eingestrahlt. Dieser Impuls enthält ein ganzes Band an Schwingungen.

Die bereits angesprochene Abhängigkeit der Energieniveaus der Kernspins von der Molekülstruktur rührt in erster Linie von der Wechselwirkung der Elektronenstruktur der Moleküle mit dem äußeren Magnetfeld her: Hierdurch entsteht in der Elektronenhülle ein [[Elektromagnetische Induktion|Induktionsstrom]], welcher wiederum ein Magnetfeld erzeugt, das dem äußeren entgegen gerichtet ist. Dadurch wird das Magnetfeld am Atomkern geschwächt, die Frequenz der für den Übergang notwendigen Strahlung ist also kleiner als im Falle eines nackten Atomkerns. Die Differenz heißt chemische Verschiebung und wird üblicherweise im Verhältnis zur für den nackten Atomkern nötigen Frequenz angegeben. Chemische Verschiebungen liegen üblicherweise im Bereich von 0–5000 ppm.

Das magnetische Feld wird am Atomkern durch die Ausrichtung weiterer magnetischer Momente in der unmittelbaren Umgebung beeinflusst. Befindet sich beispielsweise ein Kern mit zwei Ausrichtungsmöglichkeiten in der Nähe, so kann dieser das Feld verstärken oder abschwächen. Dies führt zu einer Aufspaltung des Signals, man spricht von einer Kopplung. Weil die chemische Verschiebung im wesentlichen von der Elektronendichte am Atomkern abhängt, kann man für Atomkerne in chemisch ähnlichen Umgebungen auch ähnliche Verschiebungen erwarten. Aus der Kopplung erhält man zusätzlich Informationen über Nachbarschaftsbeziehungen zwischen verschiedenen Kernen in einem Molekül. Beides zusammengenommen liefert wesentliche Hinweise über die Struktur des gesamten Moleküls.

Atomkerne mit einer ungeraden [[Proton]]en- und/oder [[Neutron]]en-Zahl besitzen einen [[Kernspin]] ''I''. Dieser kann ganz- und halbzahlige Werte (z. B. 1/2, 1, 3/2, …, 9/2) annehmen: bei den sogenannten uu-Kernen ist ''I = n'' (also nur ganzzahlig: 1,2,3,...) während bei gu- und ug-Kernen ''I'' = (2''n''+1)/2 ist (also halbzahlig: 1/2, 3/2, 5/2,...), bei Isotopen mit gerader Protonen- und Neutronenzahl (sogenannten gg-Kernen) ist ''I'' = 0. Von Null verschiedene Kernspins gehen mit einem [[Magnetisches Moment|magnetischen Dipolmoment]] einher. Die Größe dieses Dipolmoments wird durch das [[Gyromagnetisches Verhältnis|gyromagnetische Verhältnis]] des betreffenden Isotops beschrieben. In einem äußeren, statischen Magnetfeld richten sich magnetische Kernmomente entsprechend den Regeln der [[Quantenmechanik]] aus. Ein Atomkern mit I = ½ hat die Form einer Kugel, Kerne mit I > ½ haben eine ellipsoidische Form und haben daher zusätzlich ein elektrisches [[Quadrupolmoment]] „eQ“, welches mit elektrischen Feldgradienten wechselwirken kann (siehe auch [[Kernquadrupolresonanz-Spektroskopie]]). Diese zusätzliche starke, elektrische Wechselwirkungsmöglichkeit führt zu breiten NMR-Resonanzlinien, die komplizierter zu interpretieren sind als die schmalen, durch gut auflösbare Kopplungen strukturierten Resonanzlinien der Spin-½-Kerne.

Die am meisten für die chemische Strukturaufklärung genutzten Isotope sind daher Kerne mit Spin ½. Hierzu gehören unter anderem die [[Nuklid]]e 1H, 13C, 15N, 19F, 29Si und 31P. Spin-½-Kerne können nur zwei diskrete Zustände annehmen, nämlich entweder parallel oder antiparallel zum äußeren Magnetfeld. Zwischenstellungen sind quantenmechanisch verboten. Die zwei Anordnungsmöglichkeiten entsprechen zwei unterschiedlichen Energiezuständen.

Die Energiedifferenz zwischen diesen beiden Zuständen ist proportional zur [[Magnetische Feldstärke|Stärke]] des Magnetfelds am Kernort. Der Proportionalitätsfaktor ist dabei das [[Gyromagnetisches Verhältnis|gyromagnetische Verhältnis]] des betreffenden Isotops. Übergänge zwischen den beiden Orientierungen der Kernmomente können durch die Einstrahlung resonanter [[Elektromagnetische Welle|magnetischer Wechselfelder]] ausgelöst werden. Die [[Resonanzfrequenz]] ist der Energieaufspaltung zwischen den beiden Kernspins proportional und wird auch als [[Larmorfrequenz]] bezeichnet.

[[Datei:spindiagramm.svg|miniatur|Spindiagramm eines Atoms und mehrerer Atome]]

Veranschaulichen lässt sich dies durch das nebenstehende Diagramm. Hierbei denkt man sich ein Koordinatensystem mit dem äußeren Magnetfeld entlang der z-Achse. Ein Atomkern mit einem Spin von ½ richtet sich mit einem Spin-Vektor entweder parallel oder antiparallel zum äußeren Feld aus. Wenn man nun die Vektoren mehrerer Atome in dieses Koordinatensystem aufnimmt, entstehen zwei Kegel, jeweils einer für parallel und antiparallel. Infolge des Energie-Unterschieds zwischen der parallelen und der antiparallelen Orientierung der magnetischen Kernmomente gibt es im thermischen Gleichgewicht einen Besetzungsunterschied zwischen den beiden Orientierungen. Dieser folgt in Hochtemperatur-Näherung der [[Boltzmann-Verteilung]] und bewirkt eine Überschussmagnetisierung in positiver Richtung entlang der z-Achse.

Das NMR-Signal kommt dadurch zustande, dass man die zu untersuchende Probe im Magnetfeld einem Radiofrequenz-Puls aussetzt. Dabei werden die Spins der einzelnen Atome durch das Magnetfeld des Pulses beeinflusst, so dass der Gesamtvektor, der sich aus den gezeigten Spin-Kegeln ergibt, gekippt wird. Er liegt nun nicht mehr parallel zur z-Achse, sondern ist um einen Winkel ausgelenkt, der proportional zur Dauer und Intensität des Radiofrequenzpulses ist. Typisch sind Pulslängen von etwa 1–10 µs. Eine maximale Quermagnetisierung senkrecht zur z-Achse wird bei einem Auslenkungswinkel von 90° erreicht.

Diese Quermagnetisierung verhält sich wie ein magnetischer [[Kreisel]] und [[Präzession|präzediert]] in der Ebene senkrecht zum statischen Magnetfeld. Diese Präzessionsbewegung macht sich als sehr schwaches magnetisches Wechselfeld bemerkbar, das mittels geeigneter Verstärker gemessen wird. Nach Beenden der resonanten Einstrahlung treten zwei Prozesse, sogenannte [[Relaxation (NMR)|Relaxationsprozesse]], ein, durch die die Quermagnetisierung wieder abnimmt. Das NMR-Signal wird also nach Beenden des Radiofrequenzpulses als Freier Induktionszerfall (FID; von englisch: {{lang|en|free induction decay}}) gemessen. Die Zeitkonstante <math>T_2^*</math> dieses freien Induktionszerfalls hängt von der [[Relaxation (NMR)|transversalen Relaxationszeit]] <math>T_2</math> sowie von der Homogenität des Magnetfelds ab. Für leicht bewegliche Flüssigkeiten in homogenen Magnetfeldern kann sie im Bereich von mehreren Sekunden liegen. Der FID wird durch die Frequenzunterschiede infolge von [[Chemische Verschiebung|chemischer Verschiebung]] und Kopplung moduliert. Durch eine [[Fourier-Transformation]] kann die Verteilung der verschiedenen Frequenzen aus dem FID berechnet werden. Dies ist dann das NMR-Spektrum. Das NMR-Spektrum liefert in vielen Fällen einen eindeutigen „Fingerabdruck“ des jeweiligen Moleküls. Zusammen mit Informationen aus weiteren Messungen wie z. B. der [[Massenspektrometrie]] kann aus den Spektren die chemische Struktur einer unbekannten Substanz bestimmt werden.

Kommerzielle NMR-Spektrometer für die chemische Strukturaufklärung arbeiten üblicherweise bei [[magnetische Flussdichte]]n zwischen 7 und 21 [[Tesla (Einheit)|Tesla]]. Für 1H entsprechen die Resonanzfrequenzen (Larmorfrequenzen) dann zwischen 300 und 900 MHz. Da 1H der wichtigste NMR-Kern ist, wird die Feldstärke von Spektrometern gewöhnlich in dessen Larmorfrequenz ausgedrückt. Bei 1H beträgt die Aufspaltung der Spektren infolge unterschiedlicher chemischer Verschiebungen ca. 10 ppm. Dies entspricht also einer maximalen Bandbreite von ca. 3 kHz bei einer NMR-Frequenz von 300 MHz. Die Frequenzbandbreite der NMR-Spektren infolge der chemischen Verschiebung wächst proportional zum Magnetfeld an. Die chemische Verschiebung selbst ist als Verhältnis der Differenz der Resonanzfrequenz des Kerns in einer bestimmten chemischen Umgebung und der Resonanzfrequenz in einer Referenzverbindung zur Resonanzfrequenz selbst definiert. Dies erlaubt einen einfachen Vergleich zwischen NMR-Spektren, die bei verschiedenen Feldern gemessen wurden. Für Wasserstoff und Kohlenstoff wird [[Tetramethylsilan]] (TMS)) als Referenzsubstanz genommen. Der Bereich von chemischen Verschiebungen für Kohlenstoff und viele andere Kerne ist wesentlich breiter als für Wasserstoff und kann mehrere 100 ppm betragen. Bei einigen sehr schweren Kernen wie z. B. 207Pb werden auch chemische Verschiebungen im Bereich von Prozent beobachtet.

== Empfindlichkeit ==

Ein inhärentes Problem der NMR-Spektroskopie ist ihre vergleichsweise geringe [[Empfindlichkeit eines Messverfahrens|Empfindlichkeit]] (schlechtes [[Signal-Rausch-Verhältnis]]). Für Messungen sind je nach Experiment und Messzeit ca. 10 nmol bis 1 µmol Substanz notwendig (typische Probenmenge: 1 mL einer Lösung mit einer Konzentration von 10 µmol/L bis 1 mmol/L).

Ursache dafür sind die durch die [[Boltzmann-Statistik|Boltzmannverteilung]] festgelegten geringen Besetzungsunterschiede der Energieniveaus:

:<math> \frac { p_\alpha } { p_\beta }\ = e^{ \big( \frac{E_\beta - E_\alpha}{kT}\ \big)} </math>

Mit dieser Gleichung wird das Besetzungsverhältnis <math> \left(p_\alpha/p_\beta\right) </math> der beiden beteiligten Energiezustände durch deren Energiedifferenz im Verhältnis zur thermischen Energie bei gegebener Temperatur T ausgedrückt. Darin ist k die [[Boltzmann-Konstante]]. Die Energiedifferenz entspricht dabei der Energie eines Lichtquants
(<math> \mathit{h} \cdot \nu </math>), das ein Teilchen vom günstigeren in den ungünstigeren Zustand befördert (Grundgleichung der [[Spektroskopie]]). Bei einer Resonanzfrequenz von 600 MHz und einer Temperatur von 0 °C bzw. 273 K ergibt sich ein Wert von ungefähr e0,0001, also in etwa gleich eins. Daher sind schon im thermischen Gleichgewicht fast gleich viele Kerne im angeregten Zustand wie im Grundzustand. Zum Vergleich: [[Elektromagnetisches Spektrum|Sichtbares Licht]] besitzt um einen Faktor von etwa 1 Million höhere Frequenzen. Folglich haben Übergänge, die durch sichtbares Licht angeregt werden, Besetzungsunterschiede von etwa e100, liegen also vollständig im Grundzustand vor, was die Spektroskopie im sichtbaren Bereich wesentlich empfindlicher macht.

Um die Empfindlichkeit zu steigern, werden verschiedene Wege eingeschlagen:

* Messung möglichst empfindlicher Kernsorten (besonders 1H)
* Mehrfache Messung einer Probe und Addition aller Spektren
* Einsatz stärkerer Magneten ([[Supraleiter|supraleitende Magnete]]).
* Elektronisches [[Rauschen (Physik)|Rauschen]] durch Kühlung der Empfänger verringern (Cryoelektronik).
* Anreicherung magnetischer Kerne, deren natürliche Häufigkeit gering ist (z. B. 13C bzw. 15N). Das wird z. B. bei Proteinen oft gemacht.
* Verwendung von [[Hyperpolarisation (Physik)|Hyperpolarisationsmethoden]], um die Besetzungsunterschiede künstlich zu vergrößern.
* Ausnutzen des [[Kern-Overhauser-Effekt]]s (NOE)
* Übertragung der Magnetisierung empfindlicher Kerne (1H) auf unempfindlichere (13C (Kreuzpolarisation CP))

== Puls-Fourier-Transform NMR ==

[[Datei:NMR-FID.png|miniatur|FID]]

Heutzutage arbeiten alle modernen NMR-Spektrometer mit der Puls-Technik. Bei dieser wird ein einzelner Radiofrequenzimpuls (RF-Puls) oder eine Sequenz von RF-Pulsen auf eine Probe gesandt, die sich in einem starken [[Magnetfeld]] befindet. Nach dem Abklingen des Pulses in der Empfangselektronik (Totzeit) wird der Zerfall der Magnetisierung (engl. {{lang|en|''free induction decay''}}, FID), d. h., ihre Rückkehr in den Gleichgewichtszustand, über die dadurch in der Empfangsspule [[elektromagnetische Induktion|induzierte]] Spannung als Funktion der Zeit detektiert. Durch [[Fourier-Transformation]] wird dieses Zeitsignal im Computer in das Frequenzspektrum (Signalintensität als Funktion der Frequenz) transformiert.

Diese Messtechnik hat das früher verwendete CW-Verfahren (engl. {{lang|en|continous wave}}) (s. o.) fast vollständig verdrängt.

== Experimentelle Größen ==

* Die [[chemische Verschiebung]] einer Resonanz ist vom lokalen Magnetfeld am Kernort abhängig, das wiederum von der chemischen Umgebung des betrachteten Kerns abhängt.
* Die Intensität einer Resonanz ist zumeist proportional zur Anzahl der sie hervorrufenden Kerne, solange die Besetzungsunterschiede nicht durch starke Kopplung oder Suszebtibilitätsunterschiede verändert werden.
* Bei den Relaxationszeiten angeregter Zustände unterscheidet man zwischen longitudinaler Relaxationszeit ([[Relaxation (NMR)#Longitudinale Relaxationszeit|Spin-Gitter-Relaxation]]) und transversaler Relaxationszeit ([[Relaxation (NMR)#Transversale Relaxationszeit|Spin-Spin Relaxation]]). Longitudinale Relaxationszeiten bestimmen die Einstellung der Gleichgewichtsmagnetisierung. Die transversalen Relaxationszeiten bestimmen die Linienbreite der Resonanzlinien. Relaxationseffekte geben Aufschluss über vorhandene Wechselwirkungen und molekulare Bewegungen.
* Räumlich benachbarte Kerne wechselwirken miteinander über magnetische Dipol-Dipol-Wechselwirkung (dipolare Kopplung). Diese Wechselwirkung verschwindet in isotropen Lösungen im zeitlichen Mittel.
* Indirekt können Kerne auch über chemische Bindungen miteinander wechselwirken. Diese skalare Kopplung ist für die Aufspaltung der Signale in Multipletts verantwortlich und stellt eine wesentliche Grundlage für die molekulare Strukturbestimmung mit NMR dar. Der Abstand zweier benachbarter Linien eines Multipletts wird als Kopplungskonstante, die in Hertz gemessen wird, bezeichnet.

== Eindimensionale NMR-Spektroskopie ==

[[Datei:NMR-Spektrum.png|miniatur|Typisches NMR-Spektrum]]

Die eindimensionale NMR-Spektroskopie ist die am häufigsten angewandte [[Strukturaufklärung]]smethode der Chemie. Bei ihr wird die [[chemische Verschiebung]] eines Atoms von einer Referenzsubstanz gemessen. 1H und 13C sind die Kerne, die am häufigsten in der organischen Chemie gemessen werden, aber auch 15N, 31P, 19F und viele andere NMR-aktive Isotope können spektroskopiert werden.

[[Datei:NMR-Quartett-Aufspaltung.png|miniatur|Quartett-Aufspaltung]]

Das Aussehen der Spektren hängt entscheidend von der Aufnahmeart ab. 1H-Spektren werden in der Regel nicht Breitband-entkoppelt aufgenommen. Damit haben alle Wasserstoffatome die Möglichkeit, ihren Spin mit anderen Kernen zu koppeln, die sogenannte Spin-Spin-Kopplung. Damit entsteht bei der charakteristischen chemischen Verschiebung eines Atoms eine für seine Umgebung charakteristische Aufspaltung des Signals, aus der Informationen über die Molekülstruktur abgeleitet werden können.

13C, 15N, 31P, 19F und andere Kerne werden häufig 1H-Breitband-entkoppelt aufgenommen, so dass die Aufspaltung der Signale aufgrund der Kopplungen zu 1H-Kernen ausbleibt.

=== skalare Kopplung ===
Der Kern eines Atoms kann mit einem benachbarten Atomkern in Wechselwirkung treten. Das kann entweder direkt (durch den Raum) oder indirekt (über die Bindungselektronen zwischen den Kernen) geschehen. Bei einer flüssigen Probe mittelt sich die direkte (dipolare) Wechselwirkung durch die schnelle Bewegung der Kerne im Raum aus. Erhalten bleibt die skalare Kopplung, die dadurch vermittelt wird, daß die (stets gepaart (↓↑)) auftretenden Spins der Bindungselektronen unterschiedlich mit den Kernspins auf beiden Seiten der Bindung wechselwirken.

Hat ein Kern den Zustand α (↑), so wird das (↑)-Elektron der Bindung von ihm abgestoßen, hält sich also eher am anderen Kern auf. Weitere von dort ausgehende Bindungen werden gleichfalls (in geringerem Ausmaß) Spinpolarisiert. Wird so ein weiterer Kern mit I>0 erreicht, ergibt sich ein Energieunterschied zwischen dessen Zustand α und β durch wiederum seine Wechselwirkung mit den Elektronen der Bindung. Solche Kopplungen sind gewöhnlich über max. drei bis vier Bindungen nachweisbar, in konjugierten π-Systemen z.B. aber auch weiter.

Das NMR-Signal des ersten Kerns wird dadurch zu einem Dublett aufgespalten, und das des zweiten Kerns gleichfalls, und zwar um den gleichen Betrag, da der Energieunterschied (sog. Kopplungskonstante) zwischen αα(=ββ) und αβ(=βα) derselbe sein muß. Durch die gleichstarke Aufspaltung ist dann die Nachbarschaft der beiden Atome im Molekül nachgewiesen. Koppelt ein Kern zu zwei (oder allgemein n) gleichartigen (mit gleicher chemischer Umgebung und Spin-Symmetrie), so erhält man ein Triplett (oder Quartett, Quintett, usw., also (n+1) Linien, bzw. <math>2nI+1</math> Linien für Kerne mit I>1/2), deren relative Intensitäten sich (für I=1/2 - Kerne) aus der (n+1)-ten Zeile des [[Pascalsches Dreieck|Pascalschens Dreiecks]] ergeben, also 1:2:1 oder 1:3:3:1.
Sind die Kopplungskonstanten unterschiedlich, so fallen die mittleren Linien nicht zusammen, man erhält dann z.B. ein Dublett vom Triplett o.ä.

=== Beispielspektren ===
Als ein einfaches Beispiel dient [[Propan]] (H3C–CH2–CH3): Die CH2-Gruppe beim Propan hat zwei benachbarte Methylgruppen (–CH3). Dies entspricht sechs benachbarten, äquivalenten H-Atomen. Das Signal wird also in ein Septett aufgespalten. Die Methyl-Protonen werden von den beiden Methylen-Protonen zum Triplett aufgespalten, die 4J-Kopplung zu den drei anderen Methyl-Protonen ist zu schwach, um noch aufgelöst zu werden.

Sind in einem Molekül mehrere ''unterschiedliche'' z. B. Methyl-Gruppen vorhanden, so überlagernd sich deren Multipletts häufig, wodurch sie schnell unauswertbar werden. Um solche Fälle besser auflösen zu können, wird hierfür vielfach auf mehrdimensionale NMR-Techniken wie [[Kernspinresonanzspektroskopie#Beispiele zweidimensionaler NMR-Spektroskopie|COSY]] zurückgegriffen. Da die Aufspaltung nicht feldabhängig ist, der Abstand zwischen den Signalen chemisch unterschiedlicher Protonen aber schon, können Überlagerungen auch durch Anwendung eines höheren Feldes aufgelöst werden.

Erklärungen zum Spektrum von [[Ethanol]]:

Die OH-Gruppe bildet nur ein Singulett, wenn das Ethanol in wässriger Lösung vorliegt. Das [[alkohol]]ische Wasserstoffatom ist leicht acid, und wird deswegen ständig durch Wasserstoffatome aus dem Lösungsmittel ausgetauscht. Das führt dazu, dass keine permanenten Spin-Spin-Kopplungseffekte auftreten. In reinem Ethanol würde dort, wie wegen der CH2-Gruppe erwartet (<math>M=n+1</math>), ein Triplett entstehen.

== Beispiele zweidimensionaler NMR-Spektroskopie ==

;COSY (engl. {{lang|en|correlation spectroscopy}}): Zweidimensionale Methode, bei der gleichartige Kerne (1H) (homonukleare COSY) oder verschiedenartige Kerne (heteronukleare COSY) über ihre skalaren Kopplungen miteinander korreliert werden. COSY-Spektren sind symmetrisch bezüglich der Diagonalen. Mit COSY können komplizierte Kopplungsmuster räumlich entzerrt werden.

;DOSY (engl. {{lang|en|diffusion ordered spectroscopy}}): Verfahren, bei dem mittels [[Feldgradienten-NMR]] [[Molekül]]e mit unterschiedlichem [[Diffusion]]sverhalten NMR-spektroskopisch getrennt erfasst werden können.

;TOCSY (engl. {{lang|en|total correlated spectroscopy}}): Zweidimensionale Methode, bei der gleichartige Kerne (1H) über ihre skalaren Kopplungen miteinander korreliert werden. TOCSY-Spektren sind wie COSY-Spektren symmetrisch bezüglich der Diagonalen. Zusätzlich zu den im COSY detektierten Signalen erscheinen im TOCSY auch Korrelationen zwischen dem Startkern und sämtlichen indirekt über mehrere Kopplungen mit ihm verbundenen Kernen (Spinsystem). Das TOCSY-Experiment ist vor allem bei der Strukturaufklärung hochmolekularer Substanzen mit räumlich begrenzten Spinsystemen, wie etwa Polysacchariden oder Peptiden, sehr nützlich.

;HSQC (engl. {{lang|en|heteronuclear single quantum coherence}}): Zweidimensionale Methode, bei der chemische Verschiebungen unterschiedlicher miteinander skalar koppelnder Nuklide korreliert werden. Die HSQC-Spektren sind häufig recht übersichtlich, da gewöhnlich nur Signale von direkt aneinander gebundenen Atomen erscheinen. Typische Beispiele sind 1H,13C- und 1H,15N-Korrelationen.

;HMBC (engl. {{lang|en|heteronuclear multiple bond coherence}}): Zweidimensionale Methode, bei der chemische Verschiebungen unterschiedlicher miteinander skalar koppelnder Nuklide korreliert werden. Im Gegensatz zum HSQC werden im HMBC Korrelationen über mehrere Bindungen angezeigt. Typisch sind vor allem 1H,13C-Korrelationen.

;NOESY (engl. {{lang|en|nuclear overhauser enhancement spectroscopy}}): Zweidimensionale Methode, mit der Korrelationen über den [[Kern-Overhauser-Effekt]] (NOE) anstatt über skalare Kopplungen detektiert werden. Mit dieser Methode können räumlich benachbarte Kerne erkannt werden, auch wenn sie nicht skalar miteinander koppeln. Es gibt sowohl homo- als auch heteronukleare Versionen. Dieses Verfahren wird häufig in der [[Strukturaufklärung]] eingesetzt.

All diese Varianten beruhen darauf, eine lange Reihe an Spektren aufzunehmen, und währenddessen einen Pulsparameter kontinuierlich in seiner Dauer zu verändern, wodurch sich Phase und Intensität der Spektren systematisch ändern. Durch erneute Fourier-Transformation der einzelnen Punkte der Spektren entlang ''dieser'' Zeitachse wird aus den eindimensionalen Spektren ein zweidimensionales erhalten. Durch Variation weiterer Parameter können auch höherdimensionale Spektren erhalten werden. Die benötigte Spektrenzahl und damit Meßzeit steigt dabei exponentiell an.

== Niederfeld-NMR ==

Es gibt relativ preiswerte [[Niederfeld-NMR|Niedrigfeld-NMR-Geräte]] (≈ 10–40 MHz), die, mit einem Permanentmagneten ausgestattet, zwar keine aufgelösten Spektren liefern, dafür aber in den Betriebskosten unvergleichlich günstiger (keine He-Kühlung) sind. Auch können solche Systeme portabel ausgelegt werden. Durch Analyse der 1H-Relaxationszeiten können Mischungsanteile von Mehrstoffsystemen (Suspensionen, teilkristalline Substanzen<ref>Andreas Maus, Christopher Hertlein, Kay Saalwächter: ''A Robust Proton NMR Method to Investigate Hard/Soft Ratios, Crystallinity, and Component Mobility in Polymers'' In: ''Macromolecular Chemistry and Physics.'' 207, 2006, S. 1150, {{DOI|10.1002/macp.200600169}}.</ref>) und, nach Kalibrierung, auch Absolutmengen von Stoffen quantifiziert werden, was besonders in der [[Qualitätssicherung|Industrie]] interessant ist. Messungen erfolgen dabei anstatt in einem (teuren) deuterierten Lösungsmittel üblicherweise in Substanz. Andere Kerne als Wasserstoff werden aufgrund der geringen Empfindlichkeit nur selten untersucht.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Malcom H. Lewitt: ''Spin Dynamics.'' Wiley & Sons, Chichester 2001, ISBN 0-471-48922-0.
* Harald Günther: ''NMR-Spektroskopie.'' 3. Auflage. Thieme, Stuttgart 1992, ISBN 3-13-487503-9.
* ''Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie.'' Band 5. 4. Auflage. Weinheim 1980, ISBN 3-527-20005-3, S. 382 ff.
* A. Streitwieser Jr., C. H. Heathcock: ''Organische Chemie.'' Verlag Chemie, Basel 1980, ISBN 3-527-25810-8, S. 205–249.
* Dudley H. Williams, Ian Fleming: ''Spektroskopische Methoden zur Strukturaufklärung, Kernmagnetische Resonanz-Spektren.'' Thieme, Stuttgart 1975, ISBN 3-13-437203-7, S. 80–161.
* H. Friebolin: ''Ein- und Zweidimensionale NMR-Spektroskopie.'' 4. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2006 ISBN 3-527-31571-3.
* Siegmar Braun, Hans-Otto Kalinowski und Stefan Berger: ''150 and More Basic NMR Experiments. A Practical Course''. Wiley-VCH, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29512-7.

== Weblinks ==
{{Wikibooks|NMR-Spektroskopie}}
{{Commonscat|Nuclear magnetic resonance spectroscopy}}
* [http://vam.anest.ufl.edu/forensic/nmr.html Leicht verständliche Shockwave-Animation des NMR-Prinzips] - University of Florida
* [http://www.bigs.de/BLH/de/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=51&Itemid=222 Verständliche Animation von BIGS zu Details des MRT, wie Pulssequenzen, Relaxieren oder Spinmodifizierung]
* [http://cg.cs.tu-berlin.de/~pooh/uni/car/html/node9.html Verständliche Einführung in die Thematik von der TU-Berlin]
* [http://buch.nmrguide.info Einführung in die 1H-NMR-Spektroskopie]
* [http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng Spektrendatenbank (nicht nur für NMR)] (englisch)
* [http://www.vias.org/tmanalytik_germ/hf_nmr_einleitung_phaenomennmr.html Kernspinresonanz] – Einführung in die Theorie. Enthält viel Werbung und tote Links.
* ''[http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/ Basics of NMR]'' von Joseph P. Hornak, Ph. D. (englisch)
* [http://www.e-mri.org/ e-MRI] –''Magnetic Resonance Imaging physics and technique course'', von Campus Medica
* [http://www.nmrdb.org/ 1H-NMR Prediction] - Onlineberechnung von 1H NMR Spectren (englisch)
* [http://www.chids.de/chids/spektroskopie/spektroskopie.html 1H-NMR ohne Formeln] - Einführung für den Schulunterricht
* [http://www.teetz.homepage.t-online.de/NMR_Schwingkreis.pdf NMR-Parallel-Schwingkreise] - Parallelschwingkreise für NMR-Messungen (PDF-Datei; 340 kB)
* [http://www.ebyte.it/library/downloads/ShooleryBasicGuide.pdf James Shoolery, A Basic Guide to NMR, 3rd Edition, Stan's Library, Vol.II, 2008, DOI 10.3247/sl2nmr08.012] (PDF-Datei; 4,15 MB; englisch)
* [http://www.nmr.ch/ nmr.ch] - Swiss NMR Community (englisch)

= [[Chromatographie]] =
'''Chromatographie''', '''Chromatografie''' ([[Griechische Sprache|griechisch]], zu deutsch ''Farbenschreiben'') wird in der [[Chemie]] ein Verfahren genannt, das die Auftrennung eines Stoffgemisches durch unterschiedliche Verteilung seiner Einzelbestandteile zwischen einer stationären und einer mobilen Phase erlaubt. Dieses Prinzip wurde erstmals 1901 von dem [[Russland|russischen]] [[Botanik]]er [[Michail Semjonowitsch Tswett]] beschrieben, 1903 wurde es zum ersten Mal öffentlich gedruckt beschrieben, 1906 benutzte er erstmals den Begriff „Chromatographie“. Er untersuchte gefärbte pflanzliche Extrakte, zum Beispiel aus Blattmaterial, und konnte daraus durch Chromatographie verschiedene Farbstoffe isolieren. Praktische Anwendung findet diese Methode zum einen in der Produktion zur Isolierung oder Reinigung von Substanzen (= präparative Chromatographie), zum anderen in der chemischen [[Analytik]], um Stoffgemische in möglichst einheitliche Inhaltsstoffe zwecks Identifizierung oder mengenmäßiger Bestimmung aufzutrennen. Die Chromatographie wird in der [[Organische Chemie|organischen Chemie]], der [[Biochemie]], der [[Biotechnologie]], der [[Mikrobiologie]], der [[Lebensmittelchemie]], der [[Umweltchemie]] und auch in der [[Anorganische Chemie|anorganischen Chemie]] angewendet.

== Prinzip der Chromatographie ==
[[Datei:Chromatografie Dreieck mit analoger Entsprechung.svg|thumb|300px|Zusammenhänge in der Chromatographie und Vergleiche]]Die Chromatographie lässt sich am einfachsten durch einen Vergleich erklären:

Ein reißender Fluss kann einiges an Treibgut mit sich führen. Die Geschwindigkeit, mit der das Treibgut weiterbewegt wird, hängt ab
* von der Art des Treibguts (Sandkörner werden schneller als Kieselsteine transportiert),
* von der Beschaffenheit des Flussbetts (raue Oberflächen erhöhen die Reibung des Treibguts und verringern somit die Geschwindigkeit des Abtransports)
* von der Strömungsgeschwindigkeit.

In der Chromatographie werden unterschiedliche Substanzen (= Treibgut) in der so genannten ''Mobilen Phase'' (= Wasser) auf einer ''Stationären Phase'' (= Flussbett) befördert. Aufgrund der Wechselwirkungen (siehe die Einteilung unter Trennprinzipien) zwischen der Probe, der [[Chromatographie#Stationäre Phase|stationären Phase]] und der [[Chromatographie#Mobile Phase|mobilen Phase]] werden einzelne Substanzen unterschiedlich schnell weitertransportiert und werden somit voneinander getrennt: Ein Gemisch aus Sand, sehr kleinen und etwas größeren Kieselsteinen wird an einer Stelle des Flusses eingebracht; nach beispielsweise hundert Metern kommt zuerst der gesamte Sand an (verteilt auf ein paar Meter) und nach einer gewissen Wartezeit kommen alle kleineren Kieselsteine und noch viel später die größeren, jeweils auf eine gewisse Strecke auseinandergezogen.

Dieser Vergleich eignet sich für einen ersten Einstieg. Tatsächlich erinnert der Prozess (bei der Chromatographie) eher an einen „digitalen“ Prozess (stop and go). Die Probemoleküle werden entweder mit der mobilen Phase mitgenommen (mit der Geschwindigkeit der mobilen Phase – Analogie wäre ein Floß, das passiv in einem Strom mitgeführt wird) oder sie haften an der stationären Phase (Geschwindigkeit gleich Null). Zwischen diesen beiden Möglichkeiten wechseln sie sehr rasch hin und her (aufgrund der Wärmebewegung erhalten sie ständig Stöße). Der Vergleich mit dem Flussbett könnte auch zu einem weiteren Missverständnis führen: die Verzögerungen, die die verschiedenen Probemoleküle auf dem Weg durch das chromatographische System erleiden, haben ''nichts mit Reibungsphänomenen'' zu tun. Basis für das Verständnis sind Unterschiede in der Verteilung (der verschiedenen Molekülsorten A, B, C usw.). Sie entsprechen Unterschieden im Zeitanteil (den die einzelnen Moleküle vom Typ A, B, C usw. im Mittel in der mobilen Phase verbringen). Die Chromatographie schafft es, diese Unterschiede in Geschwindigkeitsunterschiede zu verwandeln und damit für eine Trennung gut nutzbar zu machen. Das könnte man auch als den „Trick“ oder als das Prinzip der Chromatographie bezeichnen. Ansonsten wären diese oft recht kleinen Unterschiede kaum zu nutzen, weder für Trenn- und Reinigungsprozesse noch für Analysen.

Anhand eines Beispiels ist es leichter zu verstehen: Wenn sich 45 % der A-Moleküle in der mobilen Phase aufhalten (im Mittel), kommt es auf Grund des dynamischen Gleichgewichtes dazu, dass die individuellen A-Moleküle auch 45 % der Zeit in der mobilen Phase verbringen (im Mittel). Daher wird ihre Geschwindigkeit 45 % der Geschwindigkeit der mobilen Phase betragen (im Mittel). Für gute Ergebnisse bei der Chromatographie ist es entscheidend, dass der Stoffaustausch zwischen den beiden Phasen sehr rasch erfolgt, das heißt die einzelnen Probemoleküle sollen sehr oft zwischen den beiden Phasen hin und her wechseln (Diffusionsprozesse, Wärmebewegung). Eine Voraussetzung dafür ist, dass die Wege, welche die Moleküle von der stationären Phase zur mobilen Phase zurückzulegen haben, sehr kurz sind. Falls die stationäre Phase ein Pulver enthält, sollte die Korngröße dieses Pulvers sehr klein sein (zum Beispiel nur wenige Mikrometer). Aus bestimmten Gründen sollten die Pulverkörner auch möglichst einheitlich geformt sein und eine möglichst einheitliche Größe aufweisen (enge Korngrößenverteilung).

== Prozess ==
[[Datei:ChromatographieSchematisch.svg|miniatur|Schematische Darstellung]]

Für die Chromatographie sind die Herstellung des Flusses der mobilen Phase, die Injektion der zu trennenden Probe, die eigentliche Trennung und die Detektion nötig. Das ''Fließen der mobilen Phase'' wird entweder mittels [[Druck (Physik)|Druck]] (hydraulischen Pumpe, Gasdruck), [[Kapillarkraft]] oder durch Anlegen einer elektrischen Spannung erreicht.

Die ''Injektion'' (= Einbringen des Substanzgemisches in das chromatographische System) erfolgt entweder, bevor der Fluss der Mobilen Phase hergestellt wird (z. B. [[Dünnschichtchromatographie]]) oder während die Mobile Phase bereits fließt. Bei einer großen Anzahl von Proben werden bei automatisierbaren Chromatographiearten sogenannte Autosampler (zusammen mit eigenen Datenerfassungssystemen) eingesetzt, die vollautomatisch die Proben injizieren.

Anschließend erfolgt die eigentliche ''Auftrennung des Substanzgemisches'' auf der Trennstrecke. Ohne ''Detektion'' (= sichtbar machen, wann eine Substanz einen bestimmten Teil des Chromatographiesystems passiert oder wo eine Substanz nach dem Beenden des Prozesses zum Liegen kommt) ist eine Chromatographie nicht denkbar. Für jede Chromatographieart werden verschiedene Detektionsysteme eingesetzt, indem entweder physikalische Eigenschaften (Absorption von Licht, [[Fluoreszenz]], [[Lichtstreuung]], [[Wärmeleitfähigkeit]].) der Substanzen ausgenutzt werden oder durch chemische Reaktionen ein Signal erhalten wird. Mittels chemischer Reaktionen wird z. B. eine Färbung bei der planaren Chromatographie erreicht (z. B. [[Aminosäuren]] mittels [[Ninhydrin]]) oder Reaktionen vor dem Auftrennen (Vorsäulenderivatisierung) oder nach dem Auftrennen (Nachsäulenderivatisierung) bei der Säulenchromatographie durchgeführt.

Bei der präparativen Chromatographie wird anschließend noch ein ''Fraktionensammler'' zum Auffangen der aufgetrennten Substanz benötigt.

Bauartbedingt handelt es sich bei chromatographischen Aufreinigungsverfahren immer um Batch-Verfahren. Dies bedeutet, dass immer nur eine bestimmte Menge an Substanz aufgetragen und getrennt werden kann, bevor mit der nächsten Menge fortgefahren werden kann. Dies ist insbesondere bei der Aufarbeitung großer Mengen problematisch, so dass einige Verfahren entwickelt wurden, um Chromatographie kontinuierlich betreiben zu können: Annulare Chromatographie, TMB (True Moving Bed) Chromatographie und SMB-(Simulated Moving Bed) Chromatographie.

== Begrifflichkeiten und Prinzip ==
=== Stationäre Phase ===
Phase, die mit den einzelnen Substanzen des Substanzgemisches Wechselwirkungen eingeht und sich nicht bewegt. Der Aufenthalt der Analyten bei ihrer Retention wechselt zwischen mobiler und stationärer Phase (random walk), und verursacht die substanzcharakteristische Retentionszeit. Die stationäre Phase besteht in der Gaschromatographie aus einer Flüssigkeit (Trennflüssigkeit) oder einem Gel, mit welchem die Innenseite der Kapillare beschichtet ist. Bei der Flüssigchromatographie ist die stationäre Phase normalerweise fest.

=== Mobile Phase ===
Phase, in die das Substanzgemisch am Beginn des Trennsystems eingebracht und die bewegt wird. Bei der Flüssigchromatographie ist die mobile Phase flüssig. Bei der Gaschromatographie kommen ''Trägergase'' wie [[Wasserstoff]], [[Helium]] oder [[Stickstoff]] zum Einsatz, in der Dünnschichtchromatographie spricht man vom ''Fließmittel''. Mobile Phasen unterscheiden sich in ihrer Elutionsfähigkeit („Stärke“ s. u. „[[Elutrope Reihe]]“), dies bedingt unterschiedliche Retentionszeiten und oft auch unterschiedliche Selektivitäten.

=== Retention ===
Unter Retention versteht man den verzögerten Durchfluss von einzelnen Substanzen des Substanzgemisches der mobilen Phase durch Wechselwirkung mit der stationären Phase.

Die Retention einer Substanz durch die stationäre Phase wird im wesentlichen durch drei Aspekte bestimmt:
* Stärke der Wechselwirkung der Substanz mit der stationären Phase („Neigung in der stationären Phase zu bleiben“)
* Siedepunkt der Substanz („Neigung in der mobilen Phase zu bleiben“)
* Diffusionseigenschaften der Substanz („Beweglichkeit in der stationären und mobilen Phase“)

In vielen Fällen wird gezielt eine spezielle Wechselwirkung des zu analysierenden Stoffes mit der stationären Phase genutzt, um Substanzen zu trennen. Die Stärke der Wechselwirkungen zwischen den Probenkomponenten und der stationären Phase wird sowohl von deren Struktur als auch von deren funktionellen Gruppen bestimmt. Dabei treten bei unpolaren Substanzen ausschließlich Dispersionswechselwirkungen ([[Van-der-Waals-Bindung]]) auf, während polare Trennphasen auch polare Wechselwirkungen eingehen können, etwa [[Wasserstoffbrückenbindung]]en oder Donator-Akzeptor-Bindungen. Letztere trennen nach dem Prinzip: Gegensätze ziehen sich an. Das bedeutet, dass Trennphasen, die etwa Wasserstoff zur Wasserstoffbrückenbindung aufzunehmen in der Lage sind Substanzen trennen, die Wasserstoff zur Brückenbindung bereitstellen können (etwa Alkohole). Auch können zum Beispiel [[Enantiomere]], welche sich in ihren Siedepunkten nicht unterscheiden und somit gleiche Retentionszeiten aufweisen würden, durch ihre verschieden starken Wechselwirkungen mit speziellen Derivaten von Cyclodextrinen aufgetrennt werden.

=== Retentionszeit ===
Zeit, die die Moleküle eines reinen Stoffes zum Durchwandern der Säule benötigen (von der Injektion bis zur Detektion).

Im Gegensatz zu den Trägergasen zeigen die meisten chemischen Stoffe eine Wechselwirkung mit der stationären Phase, d. h. sie halten sich für eine gewisse Zeit in der stationären Phase auf. Ihre Aufenthaltsdauer in der stationären Phase addiert sich zur Aufenthaltsdauer in der mobilen Phase (Totzeit), sie benötigen also insgesamt länger, um die ganze GC-Säule zu passieren. Ursprünglich leitet sich der Begriff Retention (Zurückhaltung) davon ab, dass die stationäre Phase den Analyten für eine gewisse Zeit zurückhält. Heutzutage wird der Begriff Retentionszeit allerdings vereinfacht verwendet für die Zeit, die der Analyt zum Passieren der Säule benötigt und dies schließt also die Totzeit mit ein. Daher werden die Begriffe folgendermaßen definiert:

* ''Retentionszeit'' [tR]: Ist die Gesamtzeit, die ein Analyt für das Passieren der Säule benötigt. Dies entspricht der Zeit zwischen Injektion und Detektion des Analyten.
* ''Totzeit'' [t0]: Ist die Zeit, in der sich ein Analyt ohne Wechselwirkung mit der stationären Phase in der mobilen Phase aufhält; entspricht also der Zeit, die die mobile Phase zum Durchlaufen der Säule benötigt.
* ''Nettoretentionszeit'' oder ''reduzierte Retentionszeit'' [tN]: Ist die Differenz aus Retentionszeit und Totzeit. Sie entspricht also der Zeit, in der sich ein Analyt in der stationären Phase aufhält. tN = tR - t0

=== Durchflusszeit (Totzeit) ===
Die Durchflusszeit (früher auch „Totzeit“) gibt die Zeit an, die die mobile Phase oder eine nicht zurückgehaltene Substanz benötigt, um die Chromatographie-Apparatur von der Injektion über die Säule bis zum Detektor zu durchwandern (s. a. [[#Durchflussvolumen|Durchflussvolumen]]). Die Durchflusszeit kann bestimmt werden, indem eine nicht zurückgehaltene Substanz („Inertsubstanz“) in das [[HPLC]]-System injiziert wird. Diese Substanz geht nur in sehr geringem Maße Wechselwirkungen mit der stationären Phase ein. Sie durchläuft daher die Apparatur in derselben Zeit wie die mobile Phase. Die Durchflusszeit ist dann identisch mit der Zeit zu der der Peak im Detektor erscheint.

=== Durchflussvolumen ===
Das Durchflussvolumen kann direkt aus der Durchflusszeit abgeleitet werden. Es ergibt sich aus der einfachen Formel Durchflussvolumen = Fluss der mobilen Phase • Durchflusszeit. Das Durchflussvolumen ist für zahlreiche Berechnungen in der [[HPLC]] sehr wichtig, z. B. für den Methodentransfer zwischen Säulen mit unterschiedlichem Volumen.

=== Elution ===
Elution (von [[Latein|lat]]. ''eluere'' „auswaschen“) ist das Herauslösen oder Verdrängen von adsorbierten Stoffen aus festen oder mit Flüssigkeit getränkten Adsorbentien und Ionenaustauschern durch kontinuierliche Zugabe eines Lösungsmittels (''Elutionsmittel'' = [[Chromatographie#Mobile Phase|mobiler Phase]]). Die aus der Trennsäule fließende Lösung wird ''Eluat'' genannt.

Eine besondere Bedeutung hat dieser Prozess in der [[Festphasenextraktion]].

=== [[Eluotrope Reihe]] ===
Anordnung der als mobile Phase üblichen [[Lösungsmittel]] nach ihrer Elutionskraft bei einer Referenzsubstanz (i. d. R. [[Kieselgel]] oder Aluminiumoxid).

=== Bluten ===
Als ''Bluten'' wird ein Effekt bei Chromatographie-Säulen bezeichnet, bei dem die Säule geringe Anteile ihrer Matrix verliert. Man spricht auch von Säulenbluten. Ursache für verstärktes Säulenbluten können in der Gaschromatographie eine übermäßige thermische Belastung der Säule und in der HPLC die Verwendung zB. ungeeigneter pH-Werte des Elutionsmittels oder der Eluenten (zu stark sauer oder alkalisch) sein. Säulenbluten findet in geringem Ausmaß auch im laufenden Betrieb statt und stellt dort normalerweise kein Problem dar. Durch das Säulenbluten ergibt sich, unter anderem, die Alterung von Trennsäulen.
Starkes Säulenbluten bewirkt jedoch ein starkes [[Signal]][[Rauschen (Physik)|rauschen]] und einen hohen Hintergrundwert bei der Detektion oder nachgeschalteten Analyseverfahren, wie einem [[Massenspektrometer]].

=== Säule ===
In der Chromatographie versteht man unter einer Säule eine hohle Röhre mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Metern.
In dieser Röhre ist entweder nur die Innenwand beschichtet (Kapillarsäule) oder die Säule ist mit der stationären Phase befüllt (gepackte Säule).

=== Reversed-Phase-Mechanismus ===
Bei der Adsorptionschromatographie gibt es zwei Möglichkeiten ein Substanzgemisch zu trennen:
# '''Normale Phase''': polare stationäre Phase (wie [[Kieselgel]], Aluminiumoxid), unpolare bis mittelpolare mobile Phase (wie Kohlenwasserstoffe, Dioxan, Essigsäureethylester …) oder
# '''Reversed Phase''' (Umkehrphase): unpolare stationäre Phase (wie modifiziertes Kieselgel) und polare mobile Phase (wie gepuffertes Wasser).
Im ersten Fall werden lipophile Stoffe leicht, polare schwer eluiert, im Umkehrfall polare leicht eluiert („similia similibus solvuntur“).

In der [[HPLC]] wird oft eine Gradienteneluierung angewandt (reversed phase), wobei die Zusammensetzung des Lösungsmittels langsam geändert wird (z. B. von 80 % auf 20 % Wasseranteil). So treten Alkane sehr spät und Aminosäuren sehr früh aus der Säule aus und man kann diese Fraktionen herausschneiden.

== Einteilung nach dem Trennprinzip ==
Das grundlegende Prinzip aller chromatographischen Verfahren ist die oft wiederholte Einstellung eines Gleichgewichtes zwischen einer ruhenden Phase und einer bewegten Phase. Das Gleichgewicht kann sich auf Grund verschiedener physikalisch-chemischer Effekte ausbilden.
* '''[[Adsorptionschromatographie]]''' – Hier kommt es zu einer Trennung der verschiedenen Komponenten auf Grund der unterschiedlich starken adsorptiven Bindungen zur ruhenden Phase. Die bewegte Phase kann ein mehr oder weniger polares Lösungsmittel oder bei gasförmigen Stoffen ein Trägergas sein. Im Fall der [[Flüssigchromatographie]] stellt man sich einen Wettkampf zwischen den diversen Probemolekülen mit den Molekülen der mobilen Phase (Fließmittel, Laufmittel) um die Haftstellen auf der (großen) Oberfläche der stationären Phase vor.
* '''[[Verteilungschromatographie]]''' – Ähnlich dem [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktionsverfahren]] wird hier die unterschiedliche Löslichkeit der zu trennenden Komponenten ausgenutzt. Bei der Chromatographie bleibt aber das Lösungsmittel als ruhende Phase auf einem Trägermaterial haften. Die bewegte Phase kann wieder eine Lösung oder ein Trägergas sein.
* '''[[Ionenaustauschchromatographie]]''' – Die bewegte Phase ist hier meist eine Lösung der zu trennenden Ionen. Die ruhende Phase ist ein fester [[Ionenaustauscher]]. Ionenaustauscher bilden zwischen den verschiedenen Ionen der bewegten Phase unterschiedlich stabile Bindungen aus.
* '''Siebwirkung''' – Bei der ruhenden Phase benutzt man Stoffe, die die Komponenten anhand ihrer Größe trennen. Im Wesentlichen unterscheidet man hier zwischen drei Verfahren.
** '''Molekularsieb-Chromatographie'''
** '''[[Gel-Permeations-Chromatographie]]''' (Gelfiltration)
** '''Ausschluss-Chromatographie'''
:Bei einem Sieb haben Teilchen „Vorteile“, die fein genug sind, um die Poren des Siebes zu durchdringen. Bei den entsprechenden Chromatographieverfahren ist es genau umgekehrt. Genügend feine Teilchen sind in der Lage, sich in die Hohlräume der stationären Phase zu „verirren“, sind daher langsamer unterwegs als Moleküle, die auf Grund ihrer Größe aus diesen Hohlräumen (mehr oder weniger oder zur Gänze) ausgeschlossen werden. Bei genügender Größe wandern sie unverzögert, da sie sich nur im bewegten Flüssigkeitsstrom aufhalten und nie im unbewegten Teil der Flüssigkeit (in den Hohlräumen – z. B. des Gels).
* '''[[Affinitätschromatographie]]''' – Als stationäre Phase wird eine für jeden Analyten spezifische chemische Verbindung eingesetzt, die auf Grund nichtkovalenter Kräfte eine Trennung bewirkt. Es handelt sich hierbei um eine hochselektive Methode.
** '''IMAC''' (Immobilized Metal Ion Affinity Chromatography) – Hierbei werden über Komplexbindungen Metallionen wie Fe, Co, Ga u. a. an eine Matrix gebunden. Die Trennung wird über die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen dem Analyten und den Metallionen erreicht. Besonders bei der Aufreinigung von Proteinen durch [[Phosphorylierung]] hat sich diese Methode etabliert. Dabei werden als Metallionen vornehmlich Fe und Ga genutzt. Als Konkurrenzverfahren hat sich dort seit einiger Zeit die Anreicherung über Titandioxid-Säulen bewährt. Für die Aufreinigung von poly-Histidin-markierten Proteinen sind ebenfalls verschiedene IMAC-Verfahren vorhanden. Hierbei werden vor allem Ni und Co Ionen für die Anreicherung genutzt.
* '''Chirale Chromatographie''' – Zur Trennung von [[chiral]]en Molekülen. Die stationäre Phase enthält ein [[Enantiomer]], das mit den beiden Enantiomeren des [[Racemat]]s eine unterschiedlich starke [[diastereomer]]e Wechselwirkung eingeht. Die beiden Enantiomere werden unterschiedlich stark retardiert.

== Einteilung nach den verwendeten Phasen ==
Aufgrund der mobilen Phasen kann man die Chromatographie in drei Gebiete unterteilen, welche sich nach den Trägern der stationären Phasen oder dem Aggregatzustand der stationären Phasen wieder in unterschiedlich viele Gruppen unterteilen lassen.

* [[Flüssigchromatographie]] (engl. liquid Chromatography, LC)
** '''Planare Chromatographie'''
*** [[Papierchromatographie]] – Als feste Phase wird Papier verwendet, das entweder liegt oder (meist) senkrecht in einem Glasbehälter steht. Wie auch bei der Dünnschichtchromatographie wird die mobile Phase auf Grund der [[Kapillarität|Kapillarkräfte]] bewegt.
*** [[Dünnschichtchromatographie]] – Als feste Phase werden z. B. Silikapartikel in einer feinen Schicht auf einer flexiblen Trägerfolie aus Aluminium oder Plastik oder einer Glasplatte aufgetragen. Eine Variante ist die zirkuläre DC, mit einer rotierenden, beschichteten Kreisscheibe (speziell für präparative Zwecke geeignet).
** [[Säulenchromatographie]]
*** ''Niederdruckchromatographie'' – Die hier verwendeten Säulen weisen Durchmesser von einem bis mehreren Zentimetern auf. Diese Form der Flüssigchromatographie wird vor allem für präparative Trennungen eingesetzt.
*** ''[[Hochleistungsflüssigkeitschromatografie|Hochleistungschromatographie]]'' (unrichtig, jedoch sehr gebräuchlich ist auch der Ausdruck ''Hochdruckchromatographie''; engl. [[HPLC]] High Performance (Pressure) Liquid Chromatography) – Sie stellt die heute am weitesten verbreitete in der Analytik eingesetzte Trennmethode dar, die eigentlich unkorrekte (veraltete) Bezeichnung High Pressure Liquid Chromatography bezieht sich auf die Drücke, die diese Methode von der Niederdruck- oder anderen Chromatographiearten unterscheidet. Immerhin werden hier bis über 1000 bar bei einer Flussrate der mobilen Phase bis zu 5 ml/min erzeugt, die jedoch mit der Trennleistung nicht zu tun haben, sondern nur zur Fortbewegung des Eluentengemischs in der Säule dienen.
*** ''Elektrochromatographie'' – In diesem Fall wird die Mobile Phase durch Anlegen einer Spannung bewegt. Diese Methode befindet sich noch im Entwicklungsstadium und wird im Routinebetrieb nicht angewendet. Nicht zu verwechseln mit [[Elektrophorese]].
** '''Membranchromatographie'''
*** Hierbei wird statt einer mit chromatographischer Matrix gefüllten Säule eine ein- oder mehrlagige Membran als feste Phase in einem entsprechenden Gehäuse eingesetzt. Die mobile Phase wird bei niedrigen Drücken bis zu 6 bar und bei etwa 20-fach höheren Flussraten als in der Säulenchromatographie üblich durch die Membran gepumpt.
* [[Gaschromatographie]]
** ''Gepackte Säulen'' – Das Innere einer Säule (lange Röhre) ist mit einem feinkörnigen Material gefüllt. In der Regel besteht dabei die stationäre Phase aus einem dünnen Film einer weitgehend inerten und hochsiedenden Flüssigkeit, der die Pulverkörner überzieht.
** ''Kapillarsäulen'' – Nur die Säulenwand ist mit einer dünnen Schicht aus stationärer Phase bedeckt.
*** ''Flüssige stationäre Phase''
*** ''Feste stationäre Phase''
* [[Überkritische Fluidchromatographie]] (engl. SFC supercritical fluid chromatography) – Als mobile Phase wird eine Substanz in ihrer überkritischen Phase (Zustand zwischen Gas und Flüssigkeit) eingesetzt. Hierbei handelt es sich meist um Kohlendioxid. Bei dieser Methode werden nur Säulen als Träger von stationären Phasen eingesetzt.

== Kenngrößen der Chromatographie ==

* '''Säulenlänge''' L

* [[Chromatographie#Durchflusszeit (Totzeit)|'''Durchflusszeit''']] <math>t_0</math>

* [[Chromatographie#Retentionszeit|'''Retentionszeit''']] <math>t_R</math>

* <math>u</math> nennt man die lineare '''Durchflussgeschwindigkeit''' der mobilen Phase durch die Säule, sie ist definiert als:

:<math>u=\frac{L}{t_0}</math>

* der '''Retentionsfaktor''' <math>k</math> ist definiert durch

:<math>k=\frac{t_R-t_0}{t_0}</math>

* Der '''Selektivitätskoeffizient α''' gibt die Güte der Trennung zweier Substanzen an. Er beruht auf der Retentionszeiten <math>t_R</math> der Komponenten in der Säule. Die Retentionszeit ist die Zeit, die die betrachtete Komponente zum Durchqueren der Säule braucht und wird am Peakmaximum abgetragen:

:<math>\alpha= \frac{k_2}{k_1}</math>

* <math>R</math>, die '''chromatographische Auflösung''' (''Resolution'') zweier Peaks errechnet sich aus:

:<math> R=2\cdot\left(\frac{t_{R2}-t_{R1}}{b_{B2}+b_{B1}}\right)</math> oder
:<math> R=1,18\cdot\left(\frac{t_{R2}-t_{R1}}{FWHM_1+FWHM_2}\right)</math>
:Der Faktor 1,18 kommt durch das Verhältnis der Halbwertsbreite zur Basisbreite einer [[Normalverteilung|Gaußschen Glockenkurve]] ((2 · ln 2)0,5) zustande.

* <math>N</math>, die '''Trennstufenzahl''' oder ''Bodenzahl'' beschreibt die Anzahl der Gleichgewichtseinstellungen, der zu trennenden Substanz zwischen stationärer und mobiler Phase, in der Säule. Je größer N, desto mehr Gleichgewichtseinstellungen können in einer bestimmten Länge erfolgen, woraus eine bessere Trennleistung der Säule resultiert. N wird berechnet mit Hilfe der Formel:

:<math> N=16\cdot\left(\frac{t_R}{b_B}\right)^2 (2^2 \cdot 4 = 16)</math> oder
:<math> N=5,55\cdot\left(\frac{t_R}{FWHM}\right)^2 (1,18^2 \cdot 4 = 8 \cdot ln 2 = 5,54)</math>

:<math>b_B</math> : Basislinienbreite

:<math>FWHM</math> : „Full Width at Half Maximum“ [[Fwhm]]

:<math>n</math>: Peakkapazität; Gibt an, wie viele Peaks innerhalb eines Intervalls zwischen <math>t_0</math> und dem k-Wert eines bestimmten Peaks theoretisch mit einer Auflösung von R=1,5 (Basislinientrennung) voneinander getrennt werden können.

:<math> n=1+ \frac{\sqrt{N}}{4}\cdot\ln(1+k_{max}) </math>

* <math>H</math> bezeichnet die '''Trennstufenhöhe''' (oder ''theoretische Bodenhöhe'') eines theoretischen Bodens (HETP) und ist das Verhältnis zwischen Säulenlänge L und Bodenzahl N:

:<math> H=\frac{L}{N}</math>

:Praktische Werte liegen im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm.

=== Trennstufenhöhe H ===
Die Trennstufenhöhe einer chromatographischen Säule ist ein Maß für die Trennleistung der Säule. Als Trennstufe kann man sich den gedachten Abschnitt der Trennsäule, auf dem sich das chromatographische Gleichgewicht einmal einstellt, vorstellen. Je mehr solche Gleichgewichtseinstellungen „auf der Säule Platz haben“ umso geringer ist die Trennstufenhöhe und umso höher ist die Trennleistung der Säule. Zur Erlangung einer niedrigen Trennstufenhöhe sind '''unter analytischen''' '''Bedingungen''' folgende Voraussetzungen nötig:
# Es wird eine rasche Gleichgewichtseinstellung der Adsorption oder Verteilung erwartet. Daher sollte der Teilchendurchmesser so klein wie möglich sein.
# Konstante Temperatur in der gesamten Säule. Dazu kann ein Säulenthermostat benutzt werden.
# Konstante Fließgeschwindigkeit: Hierfür wird eine Kolbenpumpe mit bis zu 400 bar verwendet.
# Linearer Adsorptionsbereich: Die stationäre Phase sollte im Verlauf der Chromatographie nicht überladen werden.
# Vernachlässigbare Diffusion wäre wünschenswert, ist experimentell aber leider nicht erreichbar. Es werden daher möglichst regelmäßige Packungen mit Teilchen von besonders kleinem Durchmesser verwendet.

Zur Ermittlung der Trennstufenhöhe in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit des Eluenten kann die sog. [[Van-Deemter-Gleichung]] für die HPLC herangezogen werden:

:<math> H = A + {B \over u_x} + C \cdot u_x </math>

wobei:
* <math>H</math> die Trennstufenhöhe,
* <math>u_x</math> die lineare Fließgeschwindigkeit ist.
* '''<math>A</math>-Term''' berücksichtigt die [[Eddy-Diffusion]] die durch unterschiedliche Fließstrecken durch die Packung entsteht. Es gilt: <math>A = 2 \cdot p \cdot d</math> wobei
** <math>p</math> den Packungsfaktor,
** <math>d</math> den Teilchendurchmesser bezeichnet.
* Der '''<math>B</math>-Term''' berücksichtigt die longitudinale Diffusion. Die longitudinale Diffusion ist die Diffusion der Analytenmoleküle in beide Richtungen der Trennstufe. Es gilt: <math>B = 2 \cdot D \cdot L</math> wobei:
** <math>D</math> die Diffusionskonstante in der mobilen Phase und
** <math>L</math> der Labyrinthfaktor ist. Der Labyrinthfaktor berücksichtigt die Porenstruktur der stationären Phase.
* der '''<math>C</math>-Term''' berücksichtigt die [[Halbwertsbreite#Peakverbreiterung|Peakverbreiterung]] durch die langsame Gleichgewichtseinstellung zwischen der mobilen und der stationären Phase. Hierbei ist noch die Diffusionskonstante <math>D_s</math> entlang der Poren der stationären Phase zu beachten. Es gilt <math> C = {{t_s \over t_m} \over (1+{t_s \over t_m})^2} \cdot {d^2 \over D_s} </math>

=== Peaksymmetrie ===
Theoretisch sollte jede Substanz eine Chromatographiesäule als scharf eluierende Linie verlassen. Aus verschiedenen Gründen besitzen chromatographische Peaks jedoch immer eine gewisse Breite. Im Idealfall weisen sie dabei die Form einer Gauß’schen Glockenkurve auf. In der Praxis kommt es aber häufig vor, dass die Peaks von dieser Idealform abweichen und mehr oder weniger asymmetrisch erscheinen. Eine Asymmetrie, bei der der Frontanstieg des Peaks steiler ist als der Peakabfall, bezeichnet man als „Tailing“, während der Effekt, dass der Anstieg weniger steil ist als der Abfall als „Fronting“ bezeichnet wird.
Der Tailingfaktor, der ein Maß für die Peaksymmetrie darstellt, wird bestimmt, in dem man vom Peakmaximum das Lot zur Basislinie fällt, und in einer bestimmten Höhe, meist in 10 % der Peakhöhe, die Abstände zur Peakfront (a) und zum Peakende (b) ermittelt. Anschließend wird der Quotient der beiden Werte gebildet, wobei unterschiedliche Berechnungsformeln (z. B. nach [[IUPAC]] oder nach [[United States Pharmacopeia|USP]]) in Gebrauch sind:

{{Panorama|Peaksymmetrie.png|500|Drei Peaksymmetrien}}

Ein idealer „Gauß-Peak“ erreicht dabei den Wert 1, Werte über 1 bedeuten „Tailing“, Werte unter 1 dagegen „Fronting“.

== Verfahren ==
* [[Anionenaustauschchromatographie]]
* [[Papierchromatographie]]
* [[Dünnschichtchromatographie]]
* [[Flüssigchromatographie]]
* [[Frontalchromatographie]]
* [[Gaschromatographie]]
* [[Gel-Permeations-Chromatographie]]
* [[Multidimensionale Chromatographie]]

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [http://www.chemgapedia.de/vsengine/topics/de/vlu/Chemie/Analytische_00032Chemie/Chromatographie/ ''Analytische Chemie – Chromatographie'' auf chemgapedia.de]
* [http://ull.chemistry.uakron.edu/analytical/Chromatography/ Einführung in die Chromatographie] (englisch)
* [http://chromatographie.ntk-landau.de/Sitemap.htm Seite zu Chromatographie am NTK Landau]
* [http://www.chemie.de/marketoverview/d/search/lc Umfangreiche Übersicht von Herstellern für LC-Systeme]
* [http://funktionelle-proteomik.de/Methoden/Chromatographie.html Gute Beispielanwendungen zur Chromatographie in der Proteinanalytik]
* [http://www.uni-saarland.de/fak8/huber/pdf/CHROBEGR97.pdf ''Deutsche chromatographische Grundbegriffe zur IUPAC-Nomenklatur'']

= [[Flüssigchromatographie]] =
Die '''Flüssigchromatographie''', in der Standardsprache auch '''Flüssigchromatografie''' (engl.: ''liquid chromatography''; abgekürzt '''LC''') ist als Spezialgebiet der [[Chromatographie]] eine physikalische [[Trennmethode]]. Als [[Mobile Phase]] dient eine [[Flüssigkeit]], als [[Stationäre Phase]] ein [[Festkörper|Feststoff]] oder eine [[Flüssigkeit]].

Man unterscheidet:

* [[Papierchromatographie]],
* [[Dünnschichtchromatographie]] (kurz DC) und
* [[Säulenchromatographie]]
** [[Niederdruckflüssigkeitschromatographie]] und
** [[Hochleistungsflüssigkeitschromatographie]] (kurz HPLC)
** [[Gel-Permeations-Chromatographie]] (GPC)
** [[Überkritische Fluidchromatographie|Superkritische Flüssigchromatographie]] (SFC)
* [[Feld-Fluss-Fraktionierung]] (kurz FFF)
** [[Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung]]
*** [[Symmetrische Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung]] (kurz SF4)
*** [[Asymmetrische Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung]] (kurz AF4)
** [[Elektrische Feld-Fluss-Fraktionierung]]
** [[Gravitations-Feld-Fluss-Fraktionierung]]
Dabei unterscheidet man offene Systeme (z. B. Dünnschichtchromatographie, Papierchromatographie), wobei die stationäre Phase herausgenommen und direkt untersucht werden kann, und geschlossene Systeme (z. B. Säulenchromatographie, HPLC).

Bei geschlossenen Systemen werden die Substanzen nach Elution mit einem Lösungsmittel isoliert oder mit einem Detektor angezeigt.
Ob diese Trennmethode zur Trennung eines [[Substanz]]gemisches eingesetzt werden kann, hängt vor allem davon ab, ob alle Substanzen des Gemisches in der Mobilen Phase gelöst werden können und ob es eine stationäre Phase gibt, die eine ausreichende [[Eluentselektivität|Selektivität]] zwischen den Substanzen aufweist. Durch Elution oder Kapillarwirkung des Lösungsmittels kommt es durch die stationäre Phase zu einem Sortierprozess entsprechend den Moleküleigenschaften. Durch das nachlaufende Lösungsmittel bilden sich Substanzzonen aus, die am unteren Rohrausgang aufgefangen werden können.

Als stationäre Phasen kommen häufig modifizierte und nicht modifizierte [[Silikagel]]e (auch Kieselgele genannt) und [[Polymer]]e, z. B. [[Polystyrol-Divinylbenzol-Copolymere]] (PS/DVB), zum Einsatz.
In der Feld-Fluss-Fraktionierung werden verschiedene Trennfelder ([[Flussfeld]]er, thermische Felder, etc.) als stationäre Phase eingesetzt.

= [[Papierchromatographie]] =
[[Datei:Papierchromatographie.jpg|miniatur|Papierchromatographie]]

Die '''Papierchromatographie''', in der Standardsprache auch '''Papierchromatografie''', ist ein [[Chromatographie|chromatographisches]] [[Trennverfahren]] für kleine Substanzmengen, bei dem ein feines Filtrierpapier die stationäre (ruhende) Phase und ein [[Lösungsmittel]] die mobile (bewegliche) Phase darstellt.<ref name=Wittenberger>Walter Wittenberger: ''Chemische Laboratoriumstechnik'', Springer-Verlag, Wien, New York, 7. Auflage, 1973, S. 209−211, ISBN 3-211-81116-8. </ref>

== Verfahren ==
[[Datei:Chromatography.jpg|miniatur|hochkant=0.7|Papierchromatographie von [[Chlorophyll]]]]
Die gelöste Probe wird in einem kleinen Tropfen auf das Filterpapier aufgebracht, daneben meist ein oder mehrere Tropfen mit einer oder mehreren bekannten Vergleichssubstanz(en). Das getrocknete Filterpapier wird so in ein geschlossenes Glasgefäß gestellt oder gehängt, dass das Papier nicht die Glaswand berührt. Der Startpunkt befindet sich am unteren Ende so weit vom Papierrand entfernt, dass er nicht in das [[Lösungsmittel]] eintaucht. Durch die [[Kapillarwirkung]] steigt das Lösungsmittel nach oben und transportiert die Substanzen mit, wobei sich durch die Wechselwirkung ([[Adsorption]] und [[Desorption]]) der Substanz mit dem Papier, genauer mit dem durch Luftfeuchtigkeit darauf enthaltenem Wasser, eine substanzspezifische Wanderungsgeschwindigkeit ergibt. Dieses Trennverfahren wird auch „aufsteigende“ Papierchromatographie genannt und ist weiter verbreitet als die sogn. „absteigende“ Papierchromatographie.<ref name=Wittenberger>Walter Wittenberger: ''Chemische Laboratoriumstechnik'', Springer-Verlag, Wien, New York, 7. Auflage, 1973, S. 209−211, ISBN 3-211-81116-8. </ref>

[[Datei:chromat1a.jpg|miniatur|links|Papierchromatogramm verschiedener Filzstiftfarben (Lösungsmittel: Wasser, Start: links)]]Gebräuchlich ist neben der eindimensionalen Papierchromatographie auch die zweidimensionale Papierchromatographie (zweimaliger Durchlauf der Substanz bei Drehung des Chromatogramms um 90°) für die Trennung komplexerer Gemische, wie beispielsweise [[Aminosäure]]n aus [[Protein]]en. Farblose Proben werden nach dem Trocknen des Chromatogramms mit einem [[Reagenz]] sichtbar gemacht, bei Aminosäuren beispielsweise durch Aufsprühen von [[Ninhydrin]].

Die Papierchromatographie eignet sich sehr gut als Schüler-Experiment, da ohne Gefahr mit einfachen Mitteln ein wichtiges Analyseverfahren selbst durchgeführt werden kann. So kann z. B. die Farbstoff-Zusammensetzung verschiedener Filzstift-Tinten untersucht werden. Als Lösungsmittel wird Wasser verwendet. Neben dem Prinzip der Chromatographie werden hierbei auch grundlegende Erkenntnisse der [[Subtraktive Farbmischung|subtraktiven Farbmischung]] vermittelt.

== Preisverleihung ==
Der [[Nobelpreis für Chemie]] des Jahres [[1952]] wurde an [[Archer John Porter Martin]] und [[Richard Laurence Millington Synge]] für die Entwicklung dieser Chromatographieart verliehen.

== Literatur ==
[[Friedrich Cramer]]: ''Papierchromatographie.'' Verlag Chemie, Weinheim 1953 und Neuauflagen.

= [[Dünnschichtchromatographie]] 0
[[Datei:TLC black ink.jpg|thumb|DC eines Tintenfarbstoffgemisches]]
Die '''Dünnschichtchromatographie''' ('''DC''' oder ''TLC'', {{EnS|''thin layer chromatography''}}) ist ein [[physik]]alisch-[[Chemie|chemisches]] Trennverfahren, das zur Untersuchung der Zusammensetzung von Proben genutzt wird.
Besonders vorteilhaft bei dieser [[Chromatographie|chromatographischen]] Methode ist der geringe apparative Aufwand, die Schnelligkeit, die hohe Trennleistung und der geringe Substanzbedarf. Eingesetzt wird sie zum Beispiel zum raschen Nachweis der Reinheit einer Substanz oder der Überprüfung der Identität mit einer Referenzsubstanz. Auch die Verfolgung des Reaktionsverlaufes von chemischen Umsetzungen im Labor ist mit wenig Aufwand möglich.

== Geschichte ==
N. A. Izmailov und M. S. Shraiber, zwei russische Forscher, führten 1938 eine chromatographische Trennung mit einer horizontalen Dünnschichtplatte durch, auf die sie das Lösemittel auftropften. Doch ihre Methode wurde kaum beachtet. Erst als J. G. Kirchner und seine Mitarbeiter (darunter auch B. Harnischmacher) sich ab 1951 mit ihr befassten, wurde das Interesse anderer an der Methode geweckt. Zum Durchbruch verhalf ihr [[Egon Stahl]], als er die Herstellung von leistungsfähigen Platten beschrieb. Von ihm stammt auch der Name Dünnschichtchromatographie.<ref name="geschichte">Joseph C. Touchstone: ''Practice of Thin Layer Chromatography.'' 3. Auflage, Wiley, New York, 1992, S. 3–4.</ref>

== Theoretische Grundlagen ==
=== Grundprinzip der chromatographischen Trennung ===
Das Grundprinzip der Chromatographie gilt für alle chromatographischen Methoden und kann wie folgt kurz zusammengefasst werden: Teilchen (Moleküle, Ionen) verteilen sich auf zwei Phasen in einem bestimmten Verhältnis (Gleichgewichtszustand).
Bei der DC wandert ein Lösungsmittel durch Kapillarkräfte an einem festen, feinporigen Trägermaterial (z.B. Kieselgel) aufwärts. Sind in dem Lösungsmittel unterschiedliche organische Substanzen mit verschiedenartigen funktionellen Gruppen enthalten, so gibt es Adsorptionswechselwirkungen der einzelnen Substanzen mit dem Trägermaterial. Eine starke Wechselwirkung dämpft die Wanderungsgeschwindigkeit der einzelnen Komponente in Bezug zur Lösungsmittelfront.
Je höher der Anteil eines stark polaren Lösungsmittels (Wasser ist besonders schlecht) bei der Auftragung, desto mehr Oberflächenbereiche der Beschichtung sind für die Adsorption unwirksam, desto schlechter das Trennergebnis bei der DC (geänderte Rf-Werte, Fleckenverbreiterung).<ref>''Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie.'' 4. Auflage. Band 5, S. 193.</ref>
Entscheidend ist, dass sie individuell sehr rasch von der einen Phase in die andere wandern (auf Grund der Wärmebewegung, der [[Diffusion]] und der raschen Austauschprozesse) und wieder zurück (''[[Dynamik (Physik)|dynamischer]]'' Gleichgewichtszustand). Der Zeitanteil, den das individuelle Teilchen in der mobilen bzw. der stationären Phase zubringt, entspricht auch genau dem Anteil der Teilchen dieser Sorte in den beiden Phasen. Diese Verhältnisse gelten auch, wenn die mobile Phase nicht bewegt wird.

In der Chromatographie werden die Unterschiede, die es bei den Austauschvorgängen zwischen den verschiedenen Teilchensorten gibt, in Geschwindigkeitsunterschiede verwandelt. Die Geschwindigkeit ergibt sich aus dem Produkt der Geschwindigkeit der mobilen Phase und dem Zeitanteil, den die Teilchen in der mobilen Phase verbringen. Es wird angenommen, dass die Teilchen in der mobilen Phase (statistisch gesehen) dieselbe Geschwindigkeit haben wie die Laufmittelmoleküle. Sind sie an die stationäre Phase gebunden, ist die Geschwindigkeit gleich Null („stop and go“-Modell). So werden also Verteilungsunterschiede (Verteilung im allgemeinen Sinn) in Geschwindigkeitsunterschiede verwandelt. Oft sind die Verteilungsunterschiede nur gering. Auftrennungen wären so mit anderen Methoden kaum zu erzielen. In dem Augenblick, in dem es sich aber um Geschwindigkeitsunterschiede handelt, ist es nur eine Frage der Länge der Wegstrecke, bis es zu einer ausreichenden Auftrennung gekommen ist.

Mit [[Flüssigchromatographie|flüssigchromatographischen Methoden]], zu denen auch die Dünnschichtchromatographie zählt, lassen sich alle Proben, die ausreichend stabil sind und in Lösung gebracht werden können, untersuchen.

Grundlage der Dünnschichtchromatographie sind also Transportprozesse in einer Flüssigkeit („mobile Phase“), die durch eine Pulverschicht („stationäre Phase“) strömt. Dabei zeigen unterschiedliche Moleküle meist unterschiedliches Wanderungsverhalten. Wie groß diese Unterschiede sind, ist abhängig von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der verwendeten stationären und mobilen Phase.

=== Stationäre Phase ===
In der Regel kommt als stationäre Phase [[Kieselgel]] zum Einsatz (Normalphasenchromatographie), das aufgrund der freien endständigen [[Hydroxygruppe]]n als [[Polarität (Chemie)|polares]] [[Adsorbens]] für die Probenmoleküle dient. Der mittlere Porendurchmesser der Kieselgele beträgt meist 4 bis 100 nm, wobei der Porendurchmesser von 6 nm (Kieselgel 60, Merck) am gebräuchlichsten ist. Kieselgele enthalten Siloxan- oder Silanol-Gruppen.

Alternativ dazu kommen auch DC-Materialien mit anderen funktionellen Gruppen (z. B. Aminogruppen) zum Einsatz. Sie unterscheiden sich vom Standard-Kieselgel nicht nur in ihrer Polarität, sondern auch in der [[Basizität]] und führen damit zu völlig anderen Trennergebnissen. Auch oberflächenmodifizierte Kieselgele mit unpolaren Haftstellen (durch Kupplung mit Organochlorsilanen) werden eingesetzt (Umkehrphasenchromatographie, {{lang|en|reversed phase}}). Die Reihenfolge, in der die verschiedenen Probemoleküle aufgetrennt werden, kehrt sich dann um – die polaren Moleküle laufen schneller, die unpolaren Moleküle werden stärker festgehalten. Vorteilhaft ist dabei unter anderem, dass auch sehr polare Proben untersucht werden können.
Zur Trennung [[Chiralität (Chemie)|chiraler]] Proben werden beispielsweise ''reversed phase''-DC-Platten eingesetzt, die mit dem Kupfer-Komplex eines chiralen Derivates<ref>K. Günther, [[Jürgen Martens (Chemiker)|J. Martens]], M. Schickedanz: ''Dünnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch.'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angew. Chem.]].'' 96, 1984, S. 514–515, [[DOI: 10.1002/ange.19840960724]].</ref> der [[Aminosäuren|Aminosäure]] L-[[Prolin]] beschichtet sind und die direkte dünnschichtchromatographische Trennung von [[Enantiomere]]n nach dem Prinzip der chiralen [[Ligandenaustausch]]chromatographie erlauben.<ref name="Günther (a)">K. Günther: ''Thin-layer chromatographic enantiomeric resolution via ligand exchange.'' In: ''[[Journal of Chromatography|J. Chrom.]]'' 448, 1988, S. 11–30.</ref><ref>K. Günther, M. Schickedanz, J. Martens: ''Thin-Layer Chromatographic Enantiomeric Resolution.'' In: ''[[Die Naturwissenschaften|Naturwissenschaften]].'' 72, 1985, S. 149–150.</ref><ref name=Kowalska>Teresa Kowalska, Joseph Sherma (Hrsg.): ''Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis.'' CRC Press Taylor & Francis Group, 2007, ISBN 978-0-8493-4369-8 (''Chromatographic Science Series.'' Band 98).</ref>
Als weitere stationäre Phasen für die DC eignen sich auch Aluminiumoxid, Magnesiumsilikat, Kieselgur, Polyamid, Cellulose.

=== Mobile Phase ===
Als Laufmittel werden in der Normalphasen-DC [[Polarität (Chemie)|unpolare]] [[Organische Chemie|organische]] [[Lösungsmittel]] in der Regel als Gemisch mit mäßig [[Polarität (Chemie)|polaren]] Lösungsmitteln genutzt (z. B. [[Petrolether]] und [[Essigsäureethylester]]); in der Umkehrphasen-DC dagegen polare Laufmittel (z. B. [[Acetonitril]] und [[Wasser]]). Über das Mischungsverhältnis kann man die Polarität des Fließmittels steuern.

Die [[Adsorptionsfähigkeit]] der funktionellen Gruppen mit Kieselgel nimmt in der Folge
-COOH > -OH > -NH2 > SH > -CHO > CO > CO2R > - OCH3 > -HC=CH-
ab.

Organische Carbonsäuren oder Alkohole weisen also auf Kieselgel eine sehr hohe Adsorption und damit geringe ''RF''-Werte auf. Bei einem wenig polaren Laufmittel können diese Substanzen möglicherweise am Startfleck verbleiben.

=== Trennstrecke ===
Verschiedene Arten der [[Diffusion]] wirken einer guten Auftrennung entgegen. Entscheidend ist der rasche Wechsel der Teilchen zwischen den beiden Phasen. Daher ist es auch günstig, möglichst geringe Laufstrecken und feine, einheitliche Korngrößen des Schichtmaterials zu haben.
Zu geringe und zu hohe Geschwindigkeiten der mobilen Phase wirken sich negativ aus. Eine zu geringe Geschwindigkeit begünstigt eine Vergrößerung der Zonen, in denen sich die Probemoleküle aufhalten. Je mehr Zeit zur Verfügung steht, desto größer ist die Rolle, die Diffusionsprozesse innerhalb der mobilen Phase spielen. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, kommt es seltener zu einem Wechsel der Teilchen zwischen der mobilen und der stationären Phase. Das führt zu einer größeren statistischen Streuung und ist ebenfalls unerwünscht. Bei allen chromatographischen Methoden gibt es entsprechend eine optimale Geschwindigkeit der mobilen Phase, die durch die [[Van-Deemter-Gleichung]] beschrieben wird. Je feiner die Korngrößen sind (bzw. die Dimensionen), desto höher kann die Geschwindigkeit werden. Daraus folgen auch [[Wirtschaftlichkeit|ökonomisch]]e Vorteile.

Bei der DC ist die erwünschte räumliche Auftrennung zwischen den verschiedenen Probekomponenten der gesamten Laufstrecke [[proportional]] (Abstand Startlinie – Laufmittelfront). Die Vergrößerung der einzelnen Zonen auf Grund statistischer Effekte ist geringer (nicht der Laufstrecke proportional sondern der [[Wurzel (Mathematik)|Wurzel]] der Laufstrecke). Daher ist es bei schwierigen Trennungen sinnvoll, größere DC-Folien und Laufstrecken zu verwenden.

Mit der Dünnschichtchromatographie lässt sich auf einer 15cm langen Laufstrecke eine Trennleistung von ca. 400–3000 theoretischen Böden erzielen.

== Praktische Durchführung ==
=== Probenauftrag ===
Die zu untersuchende Substanz wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und mit Hilfe einer [[Kapillare]] punkt- oder strichförmig aufgetragen. Dies geschieht bei der eindimensionalen DC auf der Startlinie der Folie oder Platte, bei der zweidimensionalen DC (siehe unten) in einer Ecke. Die zu trennende Substanzmenge beträgt ca. 5–20 Mikrogramm. Für eine besonders gleichmäßige und auch quantitativ reproduzierbare Auftragung stehen auch Maschinen zur Verfügung, welche die Lösung mit Hilfe von Druckluft oder Stickstoff aufsprühen. Die stationäre Phase (Trennschicht) besteht aus einer dünnen Schicht eines sehr feinkörnigen Materials (z. B. [[Kieselgel]], [[Kieselgur]], [[Aluminiumoxid]], [[Cellulose]]). Diese Trennschicht ist sehr gleichmäßig auf eine Trägerfolie oder Trägerplatte aus Kunststoff, Aluminiumblech oder Glas aufgetragen und [[kommerziell]] in unterschiedlichen Schichtdicken erhältlich.

Daneben werden auf der Startlinie in vielen Fällen auch Lösungen von reinen Vergleichssubstanzen oder Vergleichsmischungen aufgetragen. Es ist entscheidend, die Auftragzonen möglichst eng zu halten (wenige Millimeter). Kommerziell erhältlich sind auch DC-Folien mit so genannten Konzentrationszonen. Hier wird eine Zone mit besonders geringer [[Adsorption]] vorgeschaltet. Die Probeflecken werden dadurch nach Beginn der Chromatographie in der Richtung der Laufstrecke zusammengestaucht und so sind besonders enge Auftragzonen erzielbar.

Nach dem Auftragen muss die Platte getrocknet werden, da restliches Lösungsmittel das Ergebnis verändern kann.

Für spezielle Anwendungen kann auch das „Waschen“ der Platte vor dem Auftragen der Probe oder auch das Trocknen im [[Exsikkator (Chemie)|Exsikkator]] oder Trockenschrank bei erhöhter Temperatur notwendig sein. Gewaschen werden die Platten durch Einstellen in eine Chromatographiekammer mit dem entsprechenden Lösungsmittel, bis die Fließmittelfront die Oberkante der Platte erreicht hat.

=== Auftrennung ===
[[Datei:Tlc sequence.svg|thumb|500px|none|gerahmt]]

Nach dem Auftragen wird die Platte senkrecht in eine Chromatographiekammer mit einem geeigneten Fließmittel (mobile Phase) eingestellt. Um eine Beeinflussung der Ergebnisse durch das Verdampfen des Fließmittels zu verhindern, führt man die Trennung in einer mit dem Fließmittel gesättigten [[Atmosphäre (Technik)|Atmosphäre]] in einem geschlossenen Gefäß durch. Zur besseren Sättigung des Dampfraumes mit Laufmittel kann ein Filterpapier eingelegt werden. Die Sättigung verhindert Verdampfen des Laufmittels von der Platte und damit eine Änderung der Zusammensetzung auf der Platte.

Das Fließmittel saugt sich nun über [[Kapillarkräfte]] in die stationäre Phase nach oben. Sobald die Flüssigkeit die Startlinie erreicht hat, lösen sich die Substanzen in ihr. Die Moleküle sind nun den Anziehungskräften der stationären Phase einerseits und den Anziehungskräften der mobilen Phase andererseits ausgesetzt. Je nach Kräfteverhältnis bleibt ein Teilchen eher am Startpunkt oder es wandert mit der mobilen Phase nach oben. Im Allgemeinen gilt: Je unpolarer das Fließmittel ist, desto weniger wandern polare Substanzen und umgekehrt. Es gilt aber auch, dass polare Substanzen mit polaren stationären Phasen stärker wechselwirken.
Die Lösungsmittelpolarität ist dabei analog wie in der [[Säulenchromatographie]].

Kurz bevor die Laufmittelfront das obere Ende der Platte erreicht, wird die Platte aus der Chromatographiekammer entnommen und möglichst zügig getrocknet.

=== Auswertung ===
[[Datei:Schema Dünnschichtchromatographie.svg|miniatur|Schematische Darstellung einer DC-Platte]]
[[Datei:TLC-Essential-Oils.jpg|thumb|DC-Trennung von 10 [[Ätherische Öle|ätherischen Ölen]]]]

Im einfachsten Fall sind die getrennten Substanzen beim Betrachten unter UV-Licht als Punkte sichtbar. Alternativ können sie vor der Chromatographie mit Chromophoren derivatisiert werden, damit sie UV-aktiv werden. Auch das Besprühen mit oder Tauchen in [[Reagenz]]ienlösungen sind weitere Möglichkeiten.

Viele Schichtmaterialien enthalten Zusätze, die im [[UV]]-Licht [[Fluoreszenz|fluoreszieren]] und an denjenigen Stellen dunkle [[Fluoreszenzlöschung]] zeigen, an denen sich die getrennten Stoffe befinden. Diese Fluoreszenzfarbstoffe dürfen während der chromatographischen Trennung nicht wandern. Gebräuchlich sind vor allem [[Mangan]] aktiviertes [[Zinksilikat]] (mit UV-Licht der Wellenlänge 254 nm bestrahlt) und [[Calciumwolframat]] (mit UV-Licht der Wellenlänge 366 nm bestrahlt). Tatsächlich handelt es sich bei der Methode nicht um eine Fluoreszenzlöschung im engeren Sinne. Probemoleküle werden sichtbar, wenn sie im Bereich von 254 nm oder 366 nm UV-Licht [[Lichtabsorption|absorbieren]]. Es gelangt dann weniger UV-Licht zu den Fluoreszenzfarbstoffmolekülen (dunkle Flecken auf grün bzw. blau leuchtendem Hintergrund zu sehen). Dazu müssen genügend viele funktionelle Gruppen bzw. genügend große Systeme mit [[Konjugation (Chemie)|konjugierten]] [[Doppelbindungen]] vorhanden sein. [[Gesättigte Verbindungen|Gesättigte]] [[Kohlenwasserstoffe]] und viele [[Aminosäuren]] sind daher mit dieser Methode nicht nachzuweisen, [[aromatische Verbindungen]] z. B. sehr leicht bei 254 nm.

Auch die Eigenfluoreszenz bestimmter Stoffe oder andere Eigenschaften wie [[Radioaktivität]] können zur [[Detektion]] herangezogen werden.

Bei der Verwendung von Sprüh- oder Tauchreagenzien (z.B. [[4-Chlor-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazol|NBD-Cl]], [[Molybdatophosphorsäure]] oder [[2,7-Dichlorfluorescein]]) laufen Farbreaktionen ab, die empfindlich und spezifisch genug sind, um zum Nachweis bestimmter [[Funktionelle Gruppe|funktioneller Gruppen]] verwendet zu werden. Über die Auswahl der Farbreaktion lässt sich der Informationsgehalt bei der DC wesentlich erhöhen. Alternativ werden Reaktionen eingesetzt, die allgemein wirksam sind (zum Beispiel [[Oxidation]] mit Hilfe von [[Salpetersäure]]lösungen oder Ioddampf). Bei einer Reihe von Farbreaktionen ist es erforderlich, die Folie nach dem Besprühen bzw. der Tauchung zu erhitzen.

Eine weitere, sehr einfache Methode besteht in der Bedampfung mit molekularem [[Iod]]. Dazu genügt es, in ein Glasgefäß ein paar Iod-Kristalle zu legen. Sie [[Sublimation (Physik)|sublimieren]], das heißt sie verdampfen direkt bei Raumtemperatur, bilden einen violetten Dampf von Diiodmolekülen. Durch Einlegen einer DC-Folie in einen solchen Trog werden über Diffusion und Reaktion mit den Molekülen der Substanzflecken binnen kurzer Zeit lockere Komplexverbindungen gebildet (lila oder braun). Vorteil bzw. Nachteil der Methode: die Iod-Verbindungen zerfallen relativ rasch.

In der [[Biochemie]] ist eine saure [[Ninhydrin]]-Lösung ein häufiges Sprühreagenz, um Aminosäuren zu detektieren. Hierbei wird das Ninhydrin über die [[Schiffsche Base]] und durch eine [[Decarboxylierung]] sowie [[Hydrolyse]] zu [[Ruhemans Violett]]. Durch Auftragen von Referenzproben, welche unter gleichen Bedingungen gleich weit wandern wie entsprechende Probekomponenten, kann man das qualitative Auftreten von Stoffen nachweisen. Hierzu wird die Lage der verschiedenen Punkte mit der Lage der Referenzproben verglichen.

Um verschiedene DC vergleichen zu können, werden die so genannten <math>R_\mathrm{f}</math>-Werte (Retentionsfaktor, Rückhaltefaktor, ''ratio of fronts'') berechnet. Es handelt sich dabei um das Verhältnis Wanderungsstrecke des Substanzfleckes (<math>S</math>) zur Wanderungsstrecke des Lösemittels (<math>L</math>): <math>R_\mathrm{f} = \frac{S}{L}</math>. Die <math>R_\mathrm{f}</math>-Werte sind bei gleichem Plattenmaterial und gleicher Laufmittelzusammensetzung Stoffkonstanten.

Die quantitative Auswertung kann mit einem [[Densitometer]] ausgeführt werden. Diese Geräte bieten als sogenannte TLC-Scanner die Möglichkeit der Messung im sichtbaren und im ultravioletten [[Spektralbereich]]. Sie können auch zur Messung der Fluoreszenz eingesetzt werden.
Auch reguläre Flachbettscanner können für eine densiometrische Auswertung in der DC genutzt werden.<ref>Mitchell E. Johnson: ''Rapid, Simple Quantitation in Thin-Layer Chromatography Using a Flatbeted Scanner.'' In: ''Journal of Chemical Education.'' Vol. 77, März 2000, S. 368.</ref>

Neue Geräteentwicklungen ermöglichen auch die direkte Kopplung der Dünnschichtchromatographie mit der [[Massenspektrometrie]]<ref>P. Abu-Rabie, N. Spooner: ''Direct Quantitative Bioanalysis of Drugs in Dried Blood Spot Samples Using a Thin-Layer Chromatography Mass Spectrometer Interface.'' In: ''[[Analytical Chemistry|Anal. Chem.]]'' 81, 2009, S. 10275–10284, PMID 19919036.</ref> So kann auch eine zuverlässige Identifizierung der chromatographisch getrennten Komponenten über deren [[Massenspektrum]] durchgeführt werden.

==Komplexere Techniken und Methoden==
Neben der bisher beschriebenen linearen und eindimensionalen Dünnschichtchromatographie sind für spezielle Anwendungen und Trennaufgaben Techniken entwickelt worden, um beispielsweise komplexere Substanzgemische auftrennen zu können. Die [[Hochleistungsdünnschichtchromatographie]] stellt eine solche Weiterentwicklung dar.

=== Zweidimensionale DC===
Bei der zweidimensionalen DC wird nach der ersten Entwicklung das Laufmittel abgedampft, die Platte um 90° gedreht und − in der Regel in einem anderen Laufmittel − eine zweite Entwicklung durchgeführt. Dadurch kann eine bessere Auftrennung bei Multikomponentengemischen erreicht werden. Die Identifizierung ist aber aufwendiger, da keine Referenzsubstanzen mitlaufen können.


=== Zirkulare Dünnschichtchromatographie ===
Eine alternative Technik zur linearen DC stellt die so genannte ''zirkulare Dünnschichtchromatographie'' (abgek. '''CLC''' vom engl. ''Centrifugal Layer Chromatography'' oder '''RPC''' von ''Rotary Planar Chromatography'') dar.<ref name="Sherma">Joseph Sherma, Bernard Fried: ''Handbook of thin-layer chromatography.'' Marcel Dekker, New York 2003, S. 323 ({{Google Buch|BuchID=DTK9hOdxwUYC|Linktext=Eingeschränkte Vorschau}}).</ref> Hierbei werden runde Glasscheiben verwendet, die ringförmig mit der stationären Phase beschichtet sind. Die Scheibe wird mit Hilfe eines Elektromotors in rasche und gleichmäßig kontrollierte Rotation versetzt. Die Probelösung wird mit Hilfe einer Pumpe zum inneren Rand der Schicht geleitet, vorher und nachher das entsprechende Fließmittel.

Da die stationäre Phase in der Regel einen Farbstoff enthält, der bei UV-Licht der Wellenlänge 254 nm oder 366 nm fluoresziert, kann der Trennvorgang durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe kontrolliert werden. Am Anfang des Trennprozesses befindet sich die Probe in einer wenige Millimeter starken Kreiszone am inneren Rand der Scheibe. Mit fortschreitender Trennung wird das Substanzgemisch der Probe in eine Reihe von Ringen aufgespalten, die getrieben von der Fliehkraft nach außen wandern.

=== Präparative Dünnschichtchromatographie ===
Die DC kann auch präparativ, d.h. zur Reinigung kleiner Substanzmengen genutzt werden. Dann wird sie auch '''PLC''' (engl. für ''Preparative Layer Chromatography'') genannt. Hierbei werden in der Regel auf Glasplatten mit dickeren stationären Phasen größere Mengen der zu trennenden Substanzmischung strichförmig aufgetragen. Nach dem Trennlauf befinden sich die voneinander getrennten Substanzen als Linien in verschiedenen Höhen. Die Zielsubstanz kann dann mitsamt des Trägermaterials mechanisch abgeschabt werden. Durch einfache Filtration mit einem geeigneten Lösungsmittel wird sie von der stationären Phase [[Eluation|eluiert]] und so rein erhalten.

Auch von den üblichen (analytischen) DC-Folien mit dünner stationärer Phase lassen sich genügende Mengen Reinsubstanz erhalten, um sie für empfindliche Analyseverfahren wie die [[Massenspektrometrie]] oder die [[Infrarotspektroskopie]] nutzen zu können.

Die zirkulare DC kann ebenfalls präparativ genutzt werden. Hierbei wird die gewünschte Probenkomponente, nachdem sie am äußeren Rand der Trennschicht angelangt ist, gemeinsam mit dem Laufmittel in einem entsprechende Sammelbehälter aufgefangen.

Um größere Substanzmengen bei weit geringerem apparativen Aufwand zu reinigen nutzt man heute eher [[Säulenchromatographie|säulenchromatographische]] Techniken wie die [[Flash-Chromatographie]].

== Vorteile und Nachteile der Dünnschichtchromatographie ==
Im Gegensatz zu den leistungsfähigeren Chromatographie-Verfahren wie [[Gaschromatographie]] und [[HPLC|Hochleistungsflüssigkeitschromatographie]] kommt die DC mit geringem apparativen Aufwand aus und stellt sich als schnelles, vielseitiges und preiswertes Analyseverfahren dar.

Die Gaschromatographie lässt sich nur bei Proben anwenden, die unzersetzt verdampfbar sind. Bei der [[Flüssigchromatographie]] gibt es wenig Einschränkungen. Fast immer lässt sich ein Weg finden, eine Probe aufzulösen. Im Vergleich zu den säulenchromatographischen Methoden besteht der Vorteil, dass Proben, die Gruppen von Komponenten enthalten, die sich jeweils stark in der Polarität unterscheiden, leichter zu erfassen sind. Laufmittelwechsel ist nicht so leicht möglich wie bei der Säulenchromatographie. Es ist aber möglich, zunächst in einem Laufmittel zu entwickeln und nach Zwischentrocknung in einem anderen (das sich in der Polarität stark unterscheidet).

Nachteilig ist bei der analytischen Anwendung der DC, dass es schwerer ist, eine ''quantitative'' Analyse durchzuführen. Bei bestimmten Aufgabenstellungen genügt es allerdings schon, die Mengenverhältnisse abzuschätzen (Fortschritt einer chemischen Reaktion). Die früheren Probleme einer zuverlässigen Quantifizierung konnten in den letzten Jahren durch Entwicklung leistungsfähiger Densitometer – wie oben erwähnt – überwunden werden. Die Qualitätskriterien der quantitativen Auswertung genügen inzwischen den Richtlinien für die [[Gute Laborpraxis]].

== Literatur==
*J. Sherma, B. Fried (Hrsg.): ''Handbook of Thin-Layer Chromatography.'' In: ''Chromatographic Science Series.'' Volume 55. Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong 1991, ISBN 0-8247-8335-2.
*Elke Hahn-Deinstorp: ''Applied Thin-Layer Chromatography – Best Practice and Avoidance of Mistakes.'' Wiley-VCH, Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapur, Toronto 2000, ISBN 3-527-29839-8.

== Weblinks ==
* [http://www.spatzinger.de/index.php/chemie/faerbereagenzien-fuer-die-duennchichtchromatographie.html Färbereagenzien für die Dünnschichtchromatographie]

= [[Säulenchromatographie]] 0
Die '''Säulenchromatographie (SC)''', in der Standardsprache auch '''Säulenchromatografie''' ({{enS|''column chromatography''}}), ist ein [[Chromatographie|chromatographisches]] [[Trennverfahren (Verfahrenstechnik)|Trennverfahren]], das auf dem [[Adsorption]]sverfahren beruht.
Die Säulenchromatographie eignet sich sehr gut zur Auftrennung eines [[Organische Chemie|organischen]] [[Stoffgemisch]]es in seine Einzelkomponenten im [[Gramm]]-Maßstab.

==Durchführung==
Normalerweise wird die Säulenchromatographie derart ausgeführt, dass man zunächst einen Feststoff (beispielsweise [[Kieselgel]] oder [[Aluminiumoxid]]) mit einem Lösungsmittel aufschlämmt und dann in ein senkrecht stehendes Glasrohr füllt. Das untere Ende des Glasrohres ist konisch verengt und am unteren Ende befindet sich ein regelbares Drehventil zum Ablass der Flüssigkeit. Im konisch verengten Teil wird ein [[Watte]]bausch oder eine [[Glasfritte]] eingesetzt, damit der Feststoff nicht durch das Rohr ablaufen kann. Das Säulenmaterial muss so beschaffen sein, dass es die zu trennenden Substanzen – je nach [[Polarität (Chemie)|Polarität]] der [[Funktionelle Gruppe|funktionellen Gruppen]] – unterschiedlich lange festhält.

Das [[Lösungsmittel]] lässt man bis zum oberen Rand der Feststofffüllung ablaufen und gibt dann die zu trennende Substanz in Reinform oder wenig verdünnt mit Lösungsmittel auf den oberen Teil der Feststoffschicht der Säule auf, lässt dann die Substanz in die Feststoffschicht durch Betätigen des Ablassventils leicht einsickern, füllt dann mit Lösungsmittel auf. Durch Wechselwirkung mit dem festen Adsorptionsmaterial wandern die Komponenten als Zonen durch die Säule. Mit einem Lösungsmittel, das beispielsweise über einen [[Tropftrichter]] stetig nachläuft, können die Komponenten am unteren Auslass aufgefangen werden.

Im Verlauf der Chromatographie wird sukzessiv meist auch das Lösungsmittel durch andere zunehmend polarere Lösungsmittel ersetzt, damit die Verbindungen, die stärker vom Säulenmaterial festgehalten werden, von der Säule herunterlaufen und nachgewiesen werden können. In mehreren Bechergläsern oder Reagenzgläsern können die einzelnen Fraktionen dann auf Reinheit und chemische Zusammensetzung geprüft werden.
Als stationäre Phase eignen sich beispielsweise [[Kieselgel]] oder [[Aluminiumoxid]].

Die Lösungsmittelpolarität ändert sich in der Reihenfolge:

[[Petrolether]] ([[N-Pentan|''n''-Pentan]]/[[N-Hexan|Hexan]]) < [[Benzol]] < [[Dichlormethan]] < [[Chloroform|Trichlormethan]] < [[Diethylether]] < [[Essigsäureethylester]] < [[Aceton]] < [[Ethanol]]

Um stark polare Verbindungen zu trennen oder von der beschickten Säule zu eluieren, muss die Polarität des Lösungsmittels gesteigert werden oder eine geeignete Mischung aus mehreren Lösungsmitteln verwendet werden.

Die Vorproben mittels der [[Dünnschichtchromatographie]] mit entsprechenden Lösungsmittelmischungen können meist direkt auf die säulenchromatographische Trennung verwendet werden. Auch kann die Dünnschichtchromatographie zum Test der abgelaufenen Fraktionen auf Reinheit verwendet werden.

Schneller sind derartige Trennungen durch Einsatz von Druckluft durchführbar ([[Flash-Chromatographie]]). Die Druckluft drückt auf die überstehende Lösungsmittelschicht über dem Kieselgel, beschleunigt den Durchlauf und verkürzt somit beträchtlich die Trennzeit.

== Literatur ==
* ''Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie.'' 3. Auflage, Band 2, S. 106–112.

= Schutzgruppe =
[[Schutzgruppe]]

[[Datei:Tert-Butoxycarbonyl protected Glycine Structural Formulae V.1.png|thumb|upright=1.2|Mit der [[Butyloxycarbonyl-Gruppe]] an der Aminogruppe geschützte α-Aminosäure [[Glycin]]. Die Boc-Schutzgruppe ist '''blau''' markiert.]]
[[Datei:Protecting Group Schematic 2.png|thumb|upright=1.2|Typische Synthese unter Verwendung einer Schutzgruppe ('''blau'''). Die Schutzgruppe ist weder im Edukt (oben links) noch im Zielmolekül '''B''' enthalten. Sie wird nur vorübergehend benötigt, um ein anderes reaktives Zentrum im Molekül während der Umsetzung mit einem Reagenz ('''grün''') zu schützen. Bei Abwesenheit der Schutzgruppe wird das Ausgangsmolekül an beiden reaktiven Zentren angegriffen und das unerwünschte Produkt '''A''' erhalten.]]
Eine '''Schutzgruppe''' (engl. ''protecting group'' – daher häufig als allgemeine Abkürzung in Formelschemata '''PG''') ist in der Chemie ein [[Substituent]], der während einer komplizierteren, mehrstufigen [[Synthese (Chemie)|chemischen Synthese]] in ein [[Molekül]] eingeführt wird, um eine bestimmte [[funktionelle Gruppe]] vorübergehend zu schützen und so eine unerwünschte [[Chemische Reaktion|Reaktion]] zu verhindern. Nach der Durchführung der gewünschten Reaktion an anderer Stelle des Moleküls wird die Schutzgruppe wieder abgespalten. Für viele funktionelle Gruppen sind mehrere mögliche Schutzgruppen bekannt, die sich in ihrer Stabilität und den Bedingungen für ihre Abspaltung unterscheiden.

Bei der Synthese von speziellen Verbindungsklassen mit sich wiederholenden funktionellen Gruppen – in der Regel sind dies [[Biomolekül]]e wie [[Peptide]], [[Oligosaccharide]] oder [[Nukleotide]] – haben sich Standardsätze an Schutzgruppen etabliert. Schutzgruppen sind heute ein wichtiges Werkzeug in der Synthese von komplexen Verbindungen geworden.

Die Anforderungen an eine Schutzgruppe sind recht hoch. Dazu gehört, dass sie sich mit sehr guter [[Ausbeute (Chemie)|Ausbeute]] und spezifisch an eine funktionelle Gruppe einführen lassen und ebenso unter milden Bedingungen wieder abzuspalten sein muss. Für beide Schritte sollten die Reaktionsbedingungen standardisierbar sein. Zudem muss die Schutzgruppe unter möglichst vielen Reaktionsbedingungen stabil sein. Nach Möglichkeit sollten die entstehenden Reaktionsprodukte leicht abtrennbar sein, und optimalerweise ist das Schutzgruppen-Reagenz auch noch preiswert. Je breiter der Erfahrungsschatz mit einer Schutzgruppe ist, umso besser ist die Vorhersagbarkeit der Reaktivität der Schutzgruppe.

== Geschichte ==
[[Datei:E.J.Coreyx240.jpg|miniatur|Elias J. Corey]]
[[Datei:Robert Burns Woodward in 1965.jpg|miniatur|Robert B. Woodward]]
Die Geschichte der Schutzgruppentechnik ist untrennbar verbunden mit der gezielten Verwendung verschiedener Ausgangsverbindungen für die Synthese eines Zielmoleküls. Die frühen Schutzgruppen beruhten in der Regel darauf, dass die Ausgangsverbindung so gewählt wurde, dass eine reaktive funktionelle Gruppe durch einen Rest blockiert und somit unreaktiv war. So wurden z. B. [[Anisol]]e anstatt [[Phenol]]e gewählt oder [[Carbonsäureester|Ester]] anstelle von freien [[Hydroxygruppe|Alkoholgruppen]]. Erst mit der ab Anfang des 20. Jahrhunderts aufkommenden gezielten Synthese von immer komplexer werdenden Verbindungen wurde die Schutzgruppentechnik wirklich bedeutsam. Etwa ab 1960 wurde begonnen, in die Chemie der Schutzgruppen erheblichen Forschungsaufwand zu investieren. Während dieser Zeit begannen Chemiker immer komplexere [[Naturstoffe]] zu synthetisieren. Hervorzuheben sind vor allem die damaligen Arbeiten der [[Nobelpreis]]träger [[Robert B. Woodward]], [[Elias James Corey Jr.|Elias J. Corey]] und [[Albert Eschenmoser]], die bei der Synthese von komplexen Naturstoffen Pionierarbeit geleistet haben.<ref name="CLASSICS_1">Kyriacos C. Nicolaou, Erik J. Sorensen: ''Classics in Total Synthesis: Targets, Strategies, Methods'', 1996, ISBN 3-527-29284-5.</ref><ref name="CLASSICS_2">Kyriacos C. Nicolaou, Scott A. Snyder: ''Classics in Total Synthesis II'', Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003, ISBN 3-527-30684-6.</ref>

Heute gibt es eine Vielzahl von Schutzgruppen, die in [[Monographie]]n bezüglich ihrer Eigenschaften zusammengefasst sind.<ref>Philipp J. Kocieński: ''Protecting Groups'', 1. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-13-135601-4.</ref><ref>Peter G.M. Wuts, Theodora W. Greene: ''Green's Protective Groups in Organic Synthesis'', Fourth Ed. John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, ISBN 0-471-69754-0.</ref> Dabei gibt es neben etablierten Schutzgruppen sehr viele ''exotische'' Schutzgruppen, die nur für eine Synthese oder ein recht spezielles Gebiet entwickelt wurden.

== Anforderungen an eine Schutzgruppe ==
Das Einfügen und Entfernen von Schutzgruppen stellen keine produktiven Reaktionen in einer Abfolge von Syntheseschritten dar, ihr Produkt kommt dem angestrebtem Endprodukt der Synthese nicht näher. Deswegen werden an Schutzgruppenreaktionen oft hohe Anforderungen bezüglich Preis, Ausbeute und Entwicklungsaufwand für die Reaktion gestellt.

Als Grundanforderungen für eine gute Schutzgruppe haben sich folgende Merkmale herausgebildet:

:* Das [[Reagenz]] muss käuflich und preiswert oder leicht herstellbar sein
:* Die Schutzgruppe muss einfach, spezifisch und in hohen Ausbeuten einführbar sein
:* Sie muss stabil gegenüber einer möglichst großen Anzahl an Reaktionsbedingungen und Aufarbeitungs- und Reinigungsmethoden sein
:* Sie muss spezifisch, hoch selektiv und in hohen Ausbeuten abspaltbar sein. Dabei sollten die Bedingungen standardisierbar sein.
:* Sie darf kein neues [[Stereozentrum]] und auch kein [[Topizität|diastereotopes]] Zentrum bilden
:* Sie sollte einfach in [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR-Spektren]] erkennbar sein und möglichst wenig durch Signalüberlappung stören

Einen sehr wichtigen Aspekt stellt die hohe Selektivität der Abspaltung dar denn es müssen häufig unterschiedliche funktionelle Gruppen unabhängig von einander geschützt und entschützt werden. Im Idealfall ist immer nur eine von vielen Schutzgruppen vom Abspaltungsprozess betroffen. Das Verhalten von Schutzgruppen in der Praxis lässt sich, besonders wenn mehrere verschiedene Schutzgruppen in einem Molekül verwendet werden, nicht immer anhand der Literatur korrekt vorhersagen. Daher muss in manchen Fällen trotz großem Erfahrungsschatz sowohl für das Einführen als auch für das Abspalten noch erhebliche Entwicklungsarbeit während einer Synthese geleistet werden.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 245–250.</ref><ref>Dietrich Spitzner, Kai Oesterreich: „Anionically Induced Domino Reactions – Synthesis of a Norpatchoulenol-Type Terpene“, in: ''[[European Journal of Organic Chemistry]]'', '''2001''', ''10''; S. 1883–1886; {{DOI|10.1002/1099-0690(200105)2001:10<1883::AID-EJOC1883>3.0.CO;2-M}}.</ref>

== Orthogonalität von Schutzgruppen ==
[[Datei:Tyrosine Protected V.4.png|thumb|upright=1.0|right|Orthogonal geschütztes L-Tyrosin (Schutzgruppen sind '''blau''' markiert, die Aminosäure ist '''schwarz''' gezeichnet). ('''1''') Fmoc-geschützte [[Aminogruppe]], ('''2''') als Benzylester geschützte [[Carboxygruppe]] und ('''3''') als ''tert''-Butylether geschützte phenolische [[Hydroxygruppe]] des Tyrosins.]]
[[Orthogonalität]] von Schutzgruppen bedeutet, dass sich bei Verwendung mehrerer Schutzgruppen verschiedenen Typs jede Schutzgruppe einzeln und in einer beliebigen Reihenfolge aufgrund der verschiedenen Abspaltreagenzien abspalten lässt, ohne dass eine der anderen Schutzgruppen angegriffen wird. Im gezeigten Beispiel der geschützten Aminosäure [[Tyrosin]] kann der [[Benzylgruppe|Benzylester]] [[Hydrogenolyse|hydrogenolytisch]], die [[Fmoc-Schutzgruppe|Fluorenylmethylenoxy-Gruppe]] (Fmoc) durch Basen (wie z. B. [[Piperidin]]) und der [[phenol]]ische ''tert''.-Butylether mit Säuren (z. B. mit [[Trifluoressigsäure]]) gespalten werden.

Ein weit verbreitetes Beispiel für diese Anwendung ist die Fmoc-Peptidsynthese, die sowohl in Lösung als auch auf fester Phase eine große Bedeutung erlangt hat.<ref name="FMOC">Weng C. Chan, Peter D. White: ''Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis''. Reprint 2004, Oxford University Press, ISBN 0-19-963724-5.</ref> Die Schutzgruppen in der Festphasensynthese müssen bezüglich der Reaktionsbedingungen wie Reaktionszeit, Temperatur und Reagenzien so standardisiert sein, dass sie von einem Automaten durchgeführt werden und dabei [[Ausbeute (Chemie)|Ausbeuten]] von weit über 99 % erreicht werden können, da sonst die Trennung des resultierenden Gemisches der Reaktionsprodukte praktisch unmöglich ist.<ref>Weng C. Chan, Peter D. White: ''Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis'', S. 10–12.</ref>

<gallery widths="200" heights="200" perrow="5">
Datei:SPPS1is.svg | Schematische Darstellung einer Festphasen-Peptidsynthese mit orthogonalen Schutzgruppen '''X''' und '''Y'''
Datei:SPPS2is.svg | Fmoc-Festphasen Peptidsynthese mit orthogonalen Schutzgruppen
</gallery>
 

[[Datei:Schema Vectorelle Moleküle is.svg|thumb|upright=1.5|right|Prinzip von vektoriellen Molekülen]]
Eine weitere wichtige Anwendung von orthogonalen Schutzgruppen ist die [[Kohlenhydrate|Kohlenhydrat]]-Chemie. Da Kohlenhydrate über [[Hydroxygruppe]]n mit sehr ähnlicher Reaktivität verfügen, muss für eine gezielte synthetische Umsetzung der Schutz bzw. das Entschützen von einzelnen Hydroxygruppen möglich sein. Einen ähnlichen Fall stellt die Synthese von [[Nukleotide]]n dar. Hier hat man zum einen das Problem (wie bei der Peptidsynthese), dass es sich um vektorielle Moleküle handelt. Zum anderen hat man hier auch das Problem der Kohlenhydratchemie mit dem Zuckerrest der [[Ribose]] bei der Synthese von [[RNA]]-Molekülen.

Aber auch in der Synthese von komplexen Naturstoffen oder Wirkstoffen mit vielen funktionellen Gruppen ist man auf die Orthogonalität der Schutzgruppen angewiesen.<ref name="CLASSICS_2"/><ref>Kyriacos C. Nicolaou, Eric J. Sorensen: Classics in Total Synthesis: ''Targets, Strategies, Methods'', VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1996, S. 711–729, ISBN 3-527-29284-5.</ref>

== Labilität bzw. Abspaltung von Schutzgruppen ==
Bei Schutzgruppen haben sich verschiedene Reaktionsbedingungen etabliert, die dem Orthogonalitäts-Prinzip entsprechen, unter denen Schutzgruppen abgespalten werden. Man kann grob zwischen folgenden Abspaltbedingungen unterscheiden:<ref>Michael Schelhaas, Herbert Waldmann: „Schutzgruppenstrategien in der organischen Synthese“, in: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]]'', '''1996''', ''103'', S. 2195–2200; {{DOI|10.1002/ange.19961081805}}.</ref>

* [[Säuren|Säurelabile]] Schutzgruppen
* [[Basen (Chemie)|Basenlabile]] Schutzgruppen
* [[Fluoride|Fluoridlabile]] Schutzgruppen
* [[Enzym]]labile Schutzgruppen
* [[Reduktion (Chemie)|Reduktionslabile]] Schutzgruppen
* [[Oxidation]]slabile Schutzgruppen
* Schutzgruppen die durch Schwermetallsalze oder deren Komplexe gespalten werden
* [[Photochemie|Photolabile]] Schutzgruppen
* Zwei-Stufen-Schutzgruppen

Säurelabile Schutzgruppen lassen sich durch die Einwirkung von Säuren abspalten. Die Triebkraft ist hier häufig die Bildung eines verhältnismäßig stabilen [[Carbokation]]s oder ein säurekatalysiertes [[Gleichgewichtsreaktion|Gleichgewicht]], das auf der Seite der freien funktionellen Gruppe liegt. Beispiele für säurelabile Schutzgruppen sind die ''tert.''-Butylester, -ether und -carbamate, welche stabile Kationen bilden, und die [[Acetale]], bei denen in Anwesenheit von Wasser das säurekatalysierte Gleichgewicht auf der Seite der entsprechenden Aldehyde oder Ketone liegt.

[[Datei:Acid cleavage is.svg|upright=2| thumb | center| Abspaltung von ''tert.''-Butyl-Gruppen]]
[[Datei:Beta elimination is.svg|upright=1.5 | thumb| Abspaltung der Schutzgrupe: Mechanismus der β-Eliminierung]]
Bei den basenlabilen Schutzgruppen kann man mechanistisch zwischen der basischen [[Hydrolyse]] und der baseninduzierten [[β-Eliminierung]] unterscheiden. [[Carbonsäureester]] (mit Ausnahme der ''tert.''-Butylester) werden von [[Hydroxidion]]en [[Nukleophilie|nukleophil]] angegriffen und so hydrolytisch gespalten. [[Amide]] hingegen werden selten so gespalten, da sie recht harsche Bedingungen benötigen. Eine Ausnahme stellt hier die [[Phthalsäure|Phthaloyl]]-Gruppe dar, da diese mit [[Hydrazin]] schon unter recht milden Bedingungen gespalten wird. Bei der β-Eliminierung läuft eine Reaktionskaskade ab: Zunächst wird ein Proton durch die Base abgespalten und ein Carbanion gebildet. Durch eine geeignete Abgangsgruppe wird nun die Schutzgruppe unter Bildung einer [[Vinylgruppe|Vinylverbindung]] gespalten. Zum letzteren Fall zählt vor allem die Fmoc-Gruppe.

[[Datei:Base cleavage is.svg|upright=2|thumb|center|Spaltung durch nukleophilen Angriff, eines Carbonsäureesters, eines Phthalimides und einer Fmoc-Gruppe durch β-Eliminierung]]

Fluorid-Ionen bilden mit [[Silicium]] eine sehr stabile Bindung. Daher werden die Silicium-Schutzgruppen praktisch ausnahmslos durch Fluorid-Ionen gespalten. Je nach Art des Gegenions bzw. des Abspaltreagenzes können jedoch auch verschiedene Silicium-Schutzgruppen in Abhängigkeit von der [[Sterische Hinderung|sterischen Hinderung]] des Silicium-Atoms selektiv gespalten werden. Der Vorteil von Fluorid-labilen Schutzgruppen ist, dass keine andere Schutzgruppe unter den Abspaltbedingungen angegriffen wird.

Ester können häufig durch Enzyme wie [[Lipase]]n gespalten werden. Da Enzyme bei einem [[pH-Wert]] zwischen 5 und 9 und bei moderaten Temperaturen von etwa 30–40 °C arbeiten und zudem, was die Carbonsäure betrifft, noch sehr selektiv sind, ist diese Methode eine zwar selten benutzte, aber sehr attraktive Methode zur Schutzgruppenspaltung.

Benzylgruppen können reduktiv durch katalytische [[Hydrierung]] gespalten werden. Zum Einsatz kommen Benzylgruppen als Ether, Ester, Urethane, Carbonate oder Acetale und werden zum Schutz von Alkoholen, Carbonsäuren, Aminen und Diolen eingesetzt.

[[Datei:Dichlorodicyanobenzoquinone.svg|miniatur|hochkant=0.5|Struktur von Dichlordicyanobenzochinon]]
Nur wenige Schutzgruppen, die oxidativ entfernt werden können, sind gebräuchlich. Es handelt sich hier in der Regel um Methoxybenzylether. Sie können mit [[Cerammmoniumnitrat]] (CAN) oder [[Dichlordicyanochinon|Dichlordicyanobenzochinon]] (DDQ) über ein [[Chinomethin]] gespalten werden.

Die [[Doppelbindung]] eines [[Allylgruppe|Allylrestes]] kann durch Platingruppenelemente (wie [[Palladium]], [[Iridium]] oder [[Platin]]) zur Vinylverbindung [[Isomerisierung|isomerisiert]] werden. Die so erhaltenen [[Enolether]] bei geschützten Alkoholen oder [[Enamine]] bei geschützten Aminen können leicht sauer hydrolysiert werden.

Photolabile Schutzgruppen enthalten ein [[Chromophor]], das durch Bestrahlung mit einer geeigneten Wellenlänge aktiviert und so abgespalten werden kann.<ref>V.N. Rajasekharan Pillai: „Photoremovable Protecting Groups in Organic Synthesis“, in: ''[[Synthesis]]'', '''1980''', S. 1–26.</ref> Als Beispiel sei hier die ''o''-Nitrobenzylgruppe (ONB) aufgeführt.

[[Datei:Photodeprotection is.svg|thumb|upright=2|center|Mechanismus der Photoentschützung eines ''o''-Nitrobenzylethers und Bildung des Alkohols]]

Eine besondere Form von Schutzgruppen stellen die ''Zwei-Stufen-Schutzgruppen'' dar. Diese zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus, da die Schutzgruppe zunächst durch eine chemische Transformation in eine abspaltbare Gruppe umgewandelt werden muss. Diese Art an Schutzgruppen finden jedoch selten Anwendung, da hier ein zusätzlicher Aktivierungsschritt notwendig ist, was die Synthese um eine weitere Stufe verlängert.

== Funktionelle Gruppen ==
=== Amine ===
Für die [[Aminogruppe|Aminofunktion]] ist die bei weitem größte Vielfalt an Schutzgruppen verfügbar. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass Aminen in der [[Peptidsynthese]] eine besondere Wichtigkeit zukommt, aber auch an ihren Eigenschaften: Sie sind zum einen recht potente [[Nukleophilie|Nukleophile]], aber auch verhältnismäßig starke [[Base (Chemie)|Basen]]. Diese Eigenschaften führten dazu, dass immer neue Schutzgruppen für Amine entwickelt wurden.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 186.</ref>

Viele Schutzgruppen für Amine basieren auf [[Carbamate]]n. Diese lassen sich leicht in Form von Carbonsäurechloriden einführen. Ihre Triebkraft bei der Spaltung beziehen sie durch die Bildung des sehr stabilen [[Kohlenstoffdioxid]]-Moleküls. Basierend auf unterschiedlichen Resten am Carbamat wurden verschiedene Spaltungsmöglichkeiten entwickelt. Die am häufigsten benutzten Carbamate sind die ''tert.''-Butyloxycarbonyl–, Benzyloxycarbonyl–, die Fluorenylmethylenoxycarbonyl– und die Allyloxycarbonyl–Verbindungen.

{| class="wikitable"
|-
! Rest || Formel !! Name !! Abkürzung !! Spaltung
|-
|[[Butyloxycarbonyl-Gruppe|''tert''.-Butyl]] ||[[Datei:Boc-NR.svg|150px|Strukturformel der Boc-Schutzgruppe]] ||''tert''.-Butyloxycarbonyl || Boc || sauer; [[Trifluoressigsäure]] (TFA) rein oder als Lösung in [[Dichlormethan]]<ref>Naomi Sakai, Yasufumi Ohfune: „Total synthesis of galantin I. Acid-catalyzed cyclization of galantinic acid“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1992''', ''114'', S. 998–1010; {{DOI|10.1021/ja00029a031}}.</ref>, 3 M [[Salzsäure]] in [[Essigsäureethylester]]<ref>Glenn L. Stahl, Roderich Walter, Clarck W. Smith: „General procedure for the synthesis of mono-N-acylated 1,6-diaminohexanes“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1978''', ''43'', S. 2285–2286; {{DOI|10.1021/jo00405a045}}.</ref> oder 10 %ige [[Schwefelsäure]] in [[1,4-Dioxan|Dioxan]]<ref>R.A. Houghton, A. Beckman, J.M. Ostresh: ''[[Int. J. Pept. Protein Res.]]'', '''1986''', ''27'', S. 653.</ref>
|-
|[[Benzylgruppe|Benzyl]] ||[[Datei:Cbz-NR.svg|150px|Strukturformel der Cbz-Schutzgruppe]] || Benzyloxycarbonyl || Cbz oder Z || hydrogenolytisch; [[Wasserstoff]] und [[Palladium]] auf [[Aktivkohle]]<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 195.</ref>, Lithium oder Natrium in flüssigem Ammoniak<ref>Robert M. Williams, Peter J. Sinclir, Dongguan Zhai, Daimo Chen: „Practical asymmetric syntheses of α-amino acids through carbon-carbon bond constructions on electrophilic glycine templates“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1988''', ''110'', S. 1547–1557; {{DOI|10.1021/ja00213a031}}.</ref>
|-
|[[Fmoc-Schutzgruppe|Fluorenylmethylen]] ||[[Datei:Fmoc-NR.svg|150px|Strukturformel der Fmoc-Schutzgruppe]] || Fluorenylmethylenoxycarbonyl || Fmoc || basisch; 20–50 % [[Piperidin]] in [[Dimethylformamid]]<ref>Weng C. Chan, Peter D. White: ''Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis'', S. 27–30.</ref>
|-
|[[Allylgruppe|Allyl]] ||[[Datei:Alloc-NR.svg|150px|Strukturformel der Alloc-Schutzgruppe]] || Allyloxycarbonyl || Alloc || übergangsmetallkatalysierte Spaltung ; Metalle wie Palladium(0)– oder [[Nickel]](0)-Komplexe<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 199–201.</ref>
|}

Neben den Carbamaten sind noch eine Reihe anderer ''N''-Acyl-Derivate als Schutzgruppen von Bedeutung, aber bei weitem nicht so weit verbreitet. Dazu gehören beispielsweise die [[Phthalimid]]e, die entweder durch die Umsetzung der primären Amine mit [[Phthalsäureanhydrid]] oder durch den Aufbau der Aminogruppe über eine [[Gabriel-Synthese]] zugänglich sind. Die Spaltung der Phthalimide erfolgt normalerweise durch [[Hydrazin]]hydrat oder [[Natriumboranat]].<ref>John O. Osby, Michael G. Martin, Bruce Ganem: „An Exceptionally Mild Deprotection of Phthalimides“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1984''', ''25'', S. 2093–2096; {{DOI|10.1016/S0040-4039(01)81169-2}}.</ref> [[Trifluoracetamide]] sind überaus leicht im basischen zu [[Verseifung|verseifen]], daher dienen die durch die Umsetzung mit [[Trifluoressigsäureanhydrid]] erhaltenen Acetamide gelegentlich als Schutzgruppe für Amine.

Bei [[Indol]]en, [[Pyrrol]] und [[Imidazol]]en, also heterocyclischen Verbindungen, finden die bei ''normalen'' Aminen für eine Schutzgruppe häufig zu stabilen ''N''-Sulfonyl-Derivate ihre Anwendung. Die Darstellung erfolgt hier durch [[Sulfonierung]] mit [[Phenylsulfonylchlorid]] und dem deprotonierten Heterocyclus. Die Spaltung erfolgt durch basische Hydrolyse. ''N''-Acyl-Derivate von primären und sekundären Aminen sind zwar relativ leicht durch die Umsetzung der Amine mit einem Arylsulfonsäurechlorid zugänglich, können aber nur schwer z. B. unter den Bedingungen einer [[Birch-Reduktion]] ([[Natrium]] in flüssigem [[Ammoniak]]) oder durch Umsetzung mit [[Natriumnaphthalid]] gespalten werden.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 220–227.</ref>

Unter den ''N''-Alkyl-Derivaten haben die durch Alkylierung oder reduktive Alkylierung darstellbaren ''N''-Benzyl-Derivate eine gewisse Bedeutung. Die Spaltung erfolgt wie bei der Cbz-Gruppe reduktiv und normalerweise durch [[Hydrierkatalysatoren|katalytische Hydrierung]] oder durch Birch-Reduktion. ''N''-Alkyl-Amine haben hier den entscheidenden Nachteil gegenüber den Carbamaten oder Amiden, dass der basische Stickstoff erhalten bleibt.

=== Alkohole ===
Die klassische Schutzgruppe für Alkohole sind [[Carbonsäureester]]. Häufig sind die Ester von Vorstufen käuflich erhältlich oder können leicht durch Umsetzung der Alkohole mit den [[Carbonsäurehalogenide|Säurechloriden]] oder [[Carbonsäureanhydride|Anhydriden]] durch eine [[Schotten-Baumann-Reaktion]] oder aber durch [[Umesterung]] erhalten werden. Die Spaltung der Ester erfolgt in der Regel durch die Umsetzung mit Nukleophilen wie den Alkalihydroxiden, Alkali–Alkoholaten oder [[Organolithium-Verbindungen|Lithium–]] bzw. [[Grignard-Verbindungen|Magnesium–organischen Verbindungen]]; alternativ auch reduktiv durch Umsetzung mit komplexen Hydriden wie [[Lithiumaluminiumhydrid]]. Die Reaktivität der Ester gegenüber nukleophilen Angriffen sinkt mit der sterischen Hinderung der Carbonsäure in der Reihenfolge:

<center><math>\mathbf{Chloracetyl > Acetyl > Benzoyl > Pivaloyl}</math></center>

Die Reaktivität der Alkohole sinkt ebenfalls mit der steigenden sterischen Hinderung der Alkohole:

<center><math>\mathbf{Phenole > prim\ddot a re\ Alkohole > sekund\ddot a re\ Alkohole > terti\ddot a re\ Alkohole}</math></center>

[[Datei:Tms protecting.svg|thumb|upright=2|right|Schützung eines sekundären Alkohols mit einer Trimethylsilyl-Schutzgruppe mit Imidazol als Aktivierungsagenz]]
[[Datei:Hexamethylsilazane.svg|thumb|upright=1.2|right|Hexamethyldisilazan]]

Die wichtigsten Ester, die als Schutzgruppen gebräuchlich sind, sind die [[Essigsäureester]], die [[Benzoesäureester]] und die [[Pivalinsäureester]], da diese sich nach den angegebenen Reaktivitäten differenziert voneinander abspalten lassen.

Zu den wichtigsten Schutzgruppen von Alkoholen und auch Phenolen zählen die sehr gut untersuchten und dokumentierten trisubstituierten [[Silylether]]. Dabei trägt das Silicium als organische Reste sowohl Alkyl- als auch Arylgruppen. Dieser Typ an Schutzgruppe hat den Vorteil, dass er bezüglich der Einführung und besonders bezüglich der Abspaltung sehr gut moderierbar ist. Hergestellt werden diese Ether entweder in einer [[Williamson-Ethersynthese]] aus dem [[Chlorsilane|Chlorsilan]] und einem Alkoholat-Ion oder aber durch die Verwendung von Aktivierungsreagenzien wie [[Imidazol]].

Für rein analytische Zwecke, z. B. um ein Kohlenhydrat flüchtig zu machen und mit Hilfe von [[GC-MS]] detektieren zu können, existieren kommerziell erhältliche Reaktionskits.<ref>P. Vouros: „Chemical derivatization in gas chromatographie-mass spectrometrie“, in: "Mass Spectrometrie", Degger, New York, 1979, Bd. 2, S. 129.</ref> Silylether sind grundsätzlich empfindlich gegenüber Säuren und Fluorid-Ionen. Letzteres wird meist für deren Spaltung ausgenutzt. Die kommerziellen Preise der Chlorsilane sind jedoch je nach Substitution sehr unterschiedlich. Das preiswerteste Chlorsilan ist hier das [[Chlortrimethylsilan]] (TMS-Cl), das ein Abfallprodukt der [[Müller-Rochow-Synthese|Silikon-Herstellung nach Rochow und Müller]] ist. Eine andere gebräuchliche Quelle der Trimethylsilyl-Gruppe ist das [[Hexamethyldisilazan]] (HMDS). Jedoch sind die Trimethylsilylether auch extrem empfindlich gegenüber sauerer Hydrolyse (beispielsweise ist schon [[Kieselgel]] als Protonendonator ausreichend) und werden daher heute selten als Schutzgruppe benutzt.

{| class="wikitable" width="100%"
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! Name|| Formel !! Abkürzung !! Spaltung
|-
|[[Trimethylsilylgruppe|Trimethylsilyl]] || [[Datei:TMS is.svg|100px]] || TMS || [[Kaliumfluorid]], [[Essigsäure]] oder [[Kaliumcarbonat]] in [[Methanol]]<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 29.</ref>
|-
|[[Triethylsilylgruppe|Triethylsilyl]] || [[Datei:Tes is.svg|100px]] || TES || 10–100 mal stabiler als eine TMS-Gruppe;<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 31.</ref> Trifluoressigsäure in Wasser/[[Tetrahydrofuran]],<ref>Tod K Jones, Robert A. Reamer, Richard Desmond, Sander G. Mills: „Chemistry of tricarbonyl hemiketals and application of Evans technology to the total synthesis of the immunosuppressant (−)-FK-506“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1990''', ''112'', S. 2998–3017; {{DOI|10.1021/ja00164a023}}.</ref> Essigsäure in Wasser/Tetrahydrofuran,<ref>Dieter Seebach, Hak-Fun Chow, Richard F.W. Jackson, Marius A. Sutter, Suvit Thaisrivongs, Jürg Zimmermann: „(+)-11,11′-Di-O-methylelaiophylidene – preparation from elaiophylin and total synthesis from (R)-3-hydroxybutyrate and (S)-malate“, in: ''[[Liebigs Ann. Chem.]]'', '''1986''', S. 1281–1308; {{DOI|10.1002/jlac.198619860714}}.</ref> [[Fluorwasserstoffsäure]], [[Pyridiniumhydrofluorid]] in Pyridin<ref>David A. Evans, Stephen W. Kaldor, Todd K. Jones, Jon Clardy, Thomas J. Stout: „Total synthesis of the macrolide antibiotic cytovaricin“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1990''', ''112'', S. 7001–7031; {{DOI|10.1021/ja00175a038}}.</ref>
|-
|[[Tert-Butyldimethylsilylgruppe|''tert''.-Butyldimethylsilyl]] || [[Datei:Tbs is.svg|100px]] || TBS, TBDMS || Essigsäure in Tetrahydrofuran/Wasser,<ref>James A. Marshall, Richard Sedrani: „A convergent, highly stereoselective synthesis of a C-11-C-21 subunit of the macbecins“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1991''', ''56'', S. 5496–5498; {{DOI|10.1021/jo00019a004}}.</ref> Pyridiniumtosylat in Methanol,<ref name="JACS_1990_4991">James D. White, Motoji Kawasaki: „Total synthesis of (+)-latrunculin A“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1990''', ''112'', S. 4991–4993; {{DOI|10.1021/ja00168a071}}.</ref> Trifluoressigsäure in Wasser,<ref>Morris J. Robins, Vicente Samano, Mark D. Johnson: „Nucleic acid-related compounds. 58. Periodinane oxidation, selective primary deprotection, and remarkably stereoselective reduction of tert-butyldimethylsilyl-protected ribonucleosides. Synthesis of 9-(β-D-xylofuranosyl)adenine or 3'-deuterioadenosine from adenosine“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1990''', ''55'', S. 410–412; {{DOI|10.1021/jo00289a004}}.</ref> Fluorwasserstoffsäure in [[Acetonitril]],<ref>R. Roger F. Newton, Derek P. Reynolds, Colin F. Webb, Stanley M. Roberts: „A short and efficient total synthesis of (±) prostaglandin D2 methyl ester involving a new method for the cleavage of a dimethyl-t-butylsilyl ether“, in: ''[[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1]]'', '''1981''', S. 2055–2058; {{DOI|10.1039/P19810002055}}.</ref> Pyridiniumhydrofluorid in Tetrahydrofuran,<ref>Kyriacos C. Nicolaou, R. A. Daines, T. K. Chakraborty: „Total synthesis of amphoteronolide B“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1987''', ''109'', S. 2208–2210; {{DOI|10.1021/ja00241a063}}.</ref> [[Tetrabutylammoniumfluorid]] in THF<ref>Leo A. Paquette, Annette M. Doherty, Christopher M. Rayner: „Total synthesis of furanocembranolides. 1. Stereocontrolled preparation of key heterocyclic building blocks and assembly of a complete seco-pseudopterane framework“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1991''', ''109'', S. 3910–3926; {{DOI|10.1021/ja00036a045}}.</ref>
|-
|[[Triethylsilylgruppe|Triisopropylsilyl]] || [[Datei:Tips is.svg|100px]] || TIPS || Unter gleichen Bedingungen wie TBS aber längere Reaktionszeiten; Tetrabutylammoniumfluorid in Tetrahydrofuran, Fluorwasserstoffsäure in Acetonitril, Pyridiniumhydrofluorid in Tetrahydrofuran.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 40.</ref>
|-
|[[Tert-Butyldiphenylsilylgruppe|''tert.''-Butyldiphenylsilyl]] || [[Datei:Tbdbs is.svg|100px]] || TBDPS || Unter gleichen Bedingungen wie TBS aber längere Reaktionszeiten (100–250 mal langsamer als TBS und 5–10 mal langsamer als TIPS); Tetrabutylammoniumfluorid in Tetrahydrofuran, Fluorwasserstoffsäure in Acetonitril, Pyridiniumhydrofluorid in Tetrahydrofuran<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 38–39.</ref>
|}

Eine weitere Klasse an Schutzgruppen für Alkohole sind die Alkylether. Auch hier gibt es vielfältige und orthogonale Möglichkeiten die Ether zu spalten. Aliphatische Methoxyether sind nur schwer und unter drastischen Bedingungen spaltbar, so dass diese im Allgemeinen nur bei Phenolen zum Einsatz kommen.

{| class="wikitable"
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! Name|| Formel !! Abkürzung !! Spaltung
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|[[Methylgruppe|Methyl]] || [[Datei:Me is.svg|80px]] || Me || In der Regel nur für Phenole gebräuchlich; [[Iodtrimethylsilan]] in [[Chloroform]], [[Dichlormethan]] oder Acetonitril,<ref name="PG_43">P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 43.</ref> [[Bortribomid]] oder [[Bortrichlorid]] in Dichlormethan,<ref>J.F.W. McOmie, D.E. West: [http://orgsyn.org/orgsyn/pdfs/CV5P0412.pdf „3,3'-Dihyroxybiphenyl“], in: ''[[Org. Synth.]]'', '''1969''', ''49'', S. 50.</ref> Lewis-Säuren (Aluminiumchlorid, Bortrifluorid in Gegenwart von Thiolen)<ref name="PG_43"/>
|-
|[[Benzylgruppe|Benzyl]] || [[Datei:Bn is.svg|100px]] || Bn || reduktiv; Katalytische Hydrierung (Palladium auf Aktivkohle, [[Raney-Nickel]] oder [[Rhodium]] auf [[Aluminiumoxid]] als Katalysator)<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 46–49.</ref>
|-
|[[4-Methoxybenzylgruppe|''p''-Methoxybenzyl]] || [[Datei:PMB is.svg|100px]] || PMB, MPM || oxidativ; DDQ (Dichlordicyanochinon) in Dichlormethan,<ref>Yuji Oikawa, Tadao Yoshioka, Osamu Yonemitsu: „Specific removal of o-methoxybenzyl protection by DDQ oxidation“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1982''', ''23'', S. 885–888; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)86974-9}}.</ref> Cerammoniumchlorid in Wasser<ref>Rolf Johansson, Bertil Samuelsson: „Regioselective reductive ring-opening of 4-methoxybenzylidene acetals of hexopyranosides. Access to a novel protecting-group strategy. Part 1“, in: ''[[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1]]'', '''1984''', S. 2371–2374; {{DOI|10.1039/P19840002371}}.</ref>
|-
|[[3,4-Dimethoxybenzylgrupp|3,4-Dimethoxbenzyl]] || [[Datei:DMB is.svg|100px]] || DMB, DMPM || wie PMB oxidativ; DDQ (Dichlordicyanochinon) in Dichlormethan, Cerammoniumchlorid in Wasser<ref>Literatur wie ''p''-Methoxybenzyl.</ref>
|-
|[[Triphenylmethylgruppe|Triphenylmethyl (Trityl)]] || [[Datei:Tr is.svg|100px]] || Tr || sauer; [[Ameisensäure]] in Ether oder Wasser,<ref>Michel Bessodes, Dimitri Komiotis, Kostas Antonakis: „Rapid and selective detritylation of primary alcohols using formic acid“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1986''', ''27'', S. 579–580; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)84045-9}}.</ref> 80 % Essigsäure,<ref>B. Helferich: ''[[Carbonhydr. Chem. Biochem.]]'', '''1948''', ''3'', S. 79.</ref> 1 M Salzsäure<ref>M.L. García, J. Pascual, L. Borràs, J.A. Andreu, E. Fos, D. Mauleón, G. Carganico, F. Arcamone: „Synthesis of new ether glycerophospholipids structurally related to modulator“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''1991''', ''47'', S. 10023–10034; {{DOI|10.1016/S0040-4020(01)96051-X}}.</ref>
|-
|[[Butylgruppe|''tert.''-Butyl]] || [[Datei:TBu is.svg|100px]] || || sauer; wasserfreie Trifluoressigsäure, [[Bromwasserstoffsäure]]/Essigsäure, 4 N Salzsäure<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 59–60.</ref>
|-
|[[Allylgruppe|Allyl]] || [[Datei:Allyl is.svg|100px]] || || Kalium-''tert.''-butanolat,<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 62.</ref> Palladium auf Aktivkohle, [[DABCO]] in Methanol, diverse Platin-Element-Komplexe – anschließend saure Aufarbeitung.<ref>R.E. Ireland, D.W. Norbeck: „Convergent synthesis of polyether ionophore antibiotics: the synthesis of the monensin bis(tetrahydrofuran) via the Claisen rearrangement of an ester enolate with a β-leaving group“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1985''', ''107'', S. 3279–3285; {{DOI|10.1021/ja00297a038}}.</ref>
|-
|[[Allyloxycarbonylgruppe|Allyloxycarbonyl]] || [[Datei:Alloc is.svg|100px]]|| Alloc || Wie Allyl; Kalium-''tert.''-butanolat, Palladium auf Aktivkohle, DABCO in Methanol, diverse Platin-Element-Komplexe – anschließend saure Aufarbeitung<ref>Literatur siehe Allyl.</ref>
|-
|[[Methoxymethylgruppe|Methoxymethyl]] || [[Datei:Mom is.svg|100px]] || MOM || Sauer; 6 M Salzsäure in Tetrahydrofuran/Wasser<ref>Paul A. Wender, Carlos R. D. Correia: „Intramolecular photoinduced diene-diene cyaloadditions: a selective method for the synthesis of complex eight-membered rings and polyquinanes“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1987''', ''109'', S. 2523–2525; {{DOI|10.1021/ja00242a053}}.</ref>
|-
|[[Methylthomethylgruppe|Methylthiomethyl]] || [[Datei:MTM is.svg|100px]] || MTM || [[Quecksilber(II)-chlorid]]/[[Calciumcarbonat]] in Acetonitril/Wasser,<ref>Elias J. Corey, Mark G. Bock: „Protection of primary hydroxyl groups as methylthiomethyl ethers“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1975''', ''16'', S. 3269–3270; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)91422-9}}.</ref> [[Silbernitrat]] in Tetrahydrofuran/Wasser<ref>Elias J. Corey, Duy H. Hua, Bai Chuan Pan, Steven P. Seitz: „Total synthesis of aplasmomycin“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1982''', ''104'', S. 6818–6820; {{DOI|10.1021/ja00388a074}}.</ref>
|-
|[[(2-Methoxyethoxy)methylgruppe|(2-Methoxyethoxy)methyl]] || [[Datei:Mem is.svg|100px]] || MEM || Wässrige Bromwasserstoffsäure in Tetrahydrofuran,<ref>Serge David, Annie Thieffry, Alain Veyrières: „A mild procedure for the regiospecific benzylation and allylation of polyhydroxy-compounds via their stannylene derivatives in non-polar solvents“, in: ''[[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1]]'', '''1981''', S. 1796–1801; {{DOI|10.1039/P19810001796}}.</ref> [[Zinkbromid]] in Dichlormethan<ref>Kaoru Fuji, Shigetoshi Nakano, Eiichi Fujita: „An Improved Method for Methoxymethylation of Alcohols under Mild Acidic Conditions“, in: ''[[Synthesis]]'', '''1975''', S. 276–277.</ref>
|-
|[[Benzyloxymethylgruppe|Benzyloxymethyl]] || [[Datei:Bom is.svg|100px]] || BOM || Vergleichbar mit der Stabilität von MOM, MEM und SEM;<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 77.</ref> Reduktiv; Natrium in flüssigem Ammoniak,<ref>H. Nagaoka, W. Rutsch, G. Schmidt, H. Ito, M.R. Johnson, Y. Kishi: „Total synthesis of rifamycins. 1. Stereocontrolled synthesis of the aliphatic building block“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1980''', ''102'', S. 7962–7965; {{DOI|10.1021/ja00547a037}}.</ref><ref>W. Clark Still, Dominick Mobilio: „Synthesis of asperdiol“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1983''', ''48'', S. 4785–4786; {{DOI|10.1021/jo00172a070}}.</ref> Katalytische Hydrierung (Palladiumhydroxid auf Aktivkohle), Raney-Nickel in Ethanol<ref>Masahiro Hirama, Mitsuko Uei: „A chiral total synthesis of compactin“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1982''', ''104'', S. 4251–4253; {{DOI|10.1021/ja00379a037}}.</ref><ref>W. Clark Still, Shizuaki Murata, Gilbert Revial, Kazuo Yoshihara: „Synthesis of the cytotoxic germacranolide eucannabinolide“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1983''', ''105'', S. 625–627; {{DOI|10.1021/ja00341a055}}.</ref>
|-
|[[(Trimethylsilyl)ethoxymethylgruppe|β-(Trimethylsilyl)ethoxymethyl]] || [[Datei:SEM is.svg|130px]] || SEM || Labiler als MEM und MOM gegenüber saurer Hydrolyse; 0.1 M Salzsäure in Methanol,<ref>Robert C. Gadwood, Renee M. Lett, Jane E. Wissinger: „Total synthesis of (±)-poitediol and (±)4-epipoitediol“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1984''', ''106'', S. 3869–3870; {{DOI|10.1021/ja00325a032}}.</ref> konzentrierte Fluorwasserstoffsäure in Acetonitril,<ref name="JACS_1990_4991"/> Bortrifluorid-Etherat in Dichlormethan,<ref>Steven D. Burke, Gregory J. Pacofsky: „The ester enolate claisen rearrangement. Total synthesis of (±)-ethisolide“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1986''', ''27'', S. 445–448; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)85501-X}}.</ref> [[Tetrabutylammoniumfluorid]] in HMPT ([[Hexamethylphosphorsäuretriamid]]) oder in Tetrahydrofuran<ref>Toshiyuki Kan, Masaru Hashimoto, Mitsutoshi Yanagiya, Haruhisa Shirahama: „Effective deprotection of 2-(trimethylsilylethoxy)methylated alcohols (SEM ethers). Synthesis of thyrsiferyl-23 acetate“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1988''', ''29'', S. 5417–5418; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)82883-X}}.</ref><ref>Joseph P. Marino, Scott L. Dax: „An efficient desilylation method for the generation of o-quinone methides: application to the synthesis of (+)- and (−)-hexahydrocannabinol“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1984''', ''49'', S. 3671–3672; {{DOI|10.1021/jo00193a051}}.</ref>
|-
|[[Tetrahydropyranylgruppe|Tetrahydropyranyl]] || [[Datei:THP is.svg|80px]] || THP || Essigsäure in Tetrahydrofuran/Wasser,<ref>Karel F. Bernady, M. Brawner Floyd, John F. Poletto, Martin J. Weiss: „Prostaglandins and congeners. 20. Synthesis of prostaglandins via conjugate addition of lithium trans-1-alkenyltrialkylalanate reagents. A novel reagent for conjugate 1,4-additions“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1979''', ''44'', S. 1438–1447; {{DOI|10.1021/jo01323a017}}.</ref> ''p''-Toluolsulfonsäure in Methanol<ref>Elias J. Corey, Haruki Niwa, Jochen Knolle: „Total synthesis of (S)-12-hydroxy-5,8,14-cis,-10-trans-eicosatetraenoic acid (Samuelsson's HETE)“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1978''', ''100'', S. 1942–1943; {{DOI|10.1021/ja00474a058}}.</ref>
|}

=== 1,2-Diole ===
Eine besondere Klasse von Alkoholen in der Schutzgruppen-Chemie stellen die 1,2-Diole ([[Glykole]]) dar. Die Nachbarstellung von zwei Hydroxygruppen kann man z. B. bei [[Zucker]]n dazu ausnutzen, dass man beide Hydroxylgruppen abhängig voneinander als [[Acetale|Acetal]] schützt. Gebräuchlich sind hier die [[Benzylgruppe|Benzyliden–]], [[Isopropylgruppe|Isopropyliden–]] und [[Cyclohexylgruppe|Cyclohexyliden–]] bzw. [[Cyclopentylgruppe|Cyclopentyliden]]-Acetale.

[[Datei:Acetals is.svg|400px|center|Gebräuchliche Acetale]]

Die Herstellung der Acetale erfolgt in der Regel durch Verschieben des Gleichgewichtes eines Gemisches des Glycols mit der Carbonyl-Komponente durch Entfernen des Reaktionswassers oder durch Umacetalisierung mit einem einfachen Acetal und dem Entfernen des entstehenden Alkohols aus dem Reaktionsgemisch.

[[Datei:Acetals formation is.svg|400px|center|Herstellung von Acetalen]]

Gerade in der Zuckerchemie wird hier die unterschiedliche Stellung der Hydroxylgruppen zueinander ausgenutzt, um diese in bestimmter stereochemischer Abhängigkeit selektiv zu schützen. So reagieren (neben den anderen möglichen Kombinationen) die beiden benachbarten Hydroxygruppen bevorzugt miteinander, welche die stabilste Konformation bilden.<ref name="Monosacharides">P. Collins, R. Ferrier: ''Monosacharides – Their Chemistry and their Roles in Natural Products'', Wiley, West Sussex 1995, ISBN 0-471-95343-1.</ref><ref>Christopher R. Schmid, Jerry D. Bryant: [http://orgsyn.org/orgsyn/pdfs/CV9P0450.pdf D-''(''R'')-Glycerinaldehyd Acetonide''], in: ''[[Org. Synth.]]'', '''1995''', ''72'', S. 6.</ref>

[[Datei:Glycerinaldehyd Acetonide is.svg|400px|center|Darstellung von Glycerinaldehydacetonid]]

Acetale können grundsätzlich in wässrigen sauren Lösungsmitteln wieder gespalten werden. Einen besonderen Fall stellt hier die Benzyliden-Schutzgruppe dar, die auch reduktiv gespalten werden kann. Dies erfolgt entweder durch katalytische Hydrierung oder durch den Hydriddonor [[Diisobutylaluminiumhydrid]] (DIBAL). Die Spaltung durch DIBAL entschützt jedoch nur eine Alkoholgruppe, da der Benzylrest auf der zweiten und sterisch gehinderteren Hydroxylgruppe als Benzylether verbleibt.<ref>András Lipták, János Imre, János Harangi, Pál Nánási, András Neszmélyi: „Chemo-, stereo- and regioselective hydrogenolysis of carbohydrate benzylidene acetals. Synthesis of benzyl ethers of benzyl α-D-, methyl β-D-mannopyranosides and benzyl α-D-rhamnopyranoside by ring cleavage of benzylidene derivatives with the LiAlH4-AlCl3 reagent“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''1982''', ''38'', S. 3721–3727; {{DOI|10.1016/0040-4020(82)80083-5}}.</ref><ref>James A. Marshall, Joseph D. Trometer, Bruce E. Blough, Thomas D. Crute: "Stereochemistry of SN2' additions to acyclic vinyloxiranes", in ''J. Org. Chem.'' '''1988''', ''53'', 4274–4282 {{DOI|10.1021/jo00253a020}}</ref>

[[Datei:DIBAL cleavage of benzylidenacetales is.svg|400px|center|Spaltung eine Benzylidenacetals mit DIBAL]]

=== Carbonylgruppen ===
Carbonylgruppen sind vor allem durch nukleophile Angriffe wie [[Grignard-Reagenz]]ien oder von Hydrid-Ionen gefährdet. Aldehyde können zusätzlich noch zu Carbonsäuren oxidiert werden. Aber auch unerwünschte Reaktionen, die durch säure- und basen-katalysierte Reaktionen der Carbonylgruppe wie z. B. [[Aldolreaktion]]en können durch eine geeignete Schutzgruppe verhindert werden.

Die gebräuchlichsten Schutzgruppen für Carbonylgruppen sind Acetale und hier besonders cyclische Acetale mit Diolen. Daneben werden auch cyclische Acetale mit 1,2-Hydroxythiolen oder Dithioglycolen verwendet – die sogenannten ''O'',''S''– bzw. ''S'',''S''-Acetale.

[[Datei:Ethylenglycol is.svg|thumb|Ethylenglycol]]
[[Datei:1,3-Propanediol.svg|thumb|1,3-Propandiol]]
Für Acetale als Schutzgruppe für Carbonylverbindungen gilt grundsätzlich das gleiche wie für Acetale als Schutzgruppe für 1,2-Diole. Sowohl die Herstellung als auch die Spaltung sind naturgemäß identisch. Allerdings spielt bei Acetalen als Schutzgruppe der Prozess einer Umacetalisierung eine untergeordnete Rolle, und sie werden in der Regel aus den Glycolen durch Wasserabspaltung hergestellt. Modernere Varianten verwenden hier auch Glycole, bei welchen die Hydroxyl-Wasserstoff-Atome durch eine Trimethylsilyl-Gruppe ersetzt wurden.<ref>T. Tsunoda, M. Suzuki, R. Noyori: „A facile procedure for acetalization under aprotic conditions“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1980''', ''21'', S. 1357–1358; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)74575-8}}.</ref><ref>Juji Yoshimura, Shigeomi Horito, Hiroriobu Hashimoto: „Facile Synthesis of 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranosylidene Acetals Using Trimethylsilyl Trifluoromethanesulfonate Catalyst“, in: ''[[Chem. Lett.]]'', '''1981''', ''10'', S. 375–376; {{DOI|10.1246/cl.1981.375}}.</ref> Normalerweise finden einfache Glycole wie das [[Ethylenglycol]] oder das [[1,3-Propandiol]] als Diole für die Acetale Verwendung.

Acetale können unter sauren wässrigen Bedingungen gespalten werden. Dabei werden als Säuren die Mineralsäuren verwendet. Cosolvenz ist häufig [[Aceton]], das als Lösungsvermittler benutzt wird. Als nicht-saure Abspaltmethode kann mit einem [[Palladium(II)-chlorid]]-Acetonitril-Komplex in Aceton<ref>Bruce H. Lipshutz, Daniel Pollart, Joseph Monforte, Hiyoshizo Kotsuki: „Pd(II)-catalyzed acetal/ketal hydrolysis/exchange reactions“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1985''', ''26'', S. 705–708; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)89114-5}}.</ref> oder mit [[Eisen(III)-chlorid]] auf [[Kieselgel]], aufgezogen in Chloroform,<ref>Kwan Soo Kim, Yang Heon Song, Bong Ho Lee, Chi Sun Hahn: „Efficient and selective cleavage of acetals and ketals using ferric chloride adsorbed on silica gel“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1986''', ''51'', S. 404–407; {{DOI|10.1021/jo00353a027}}.</ref> gearbeitet werden.

Cyclische Acetale sind sehr viel stabiler gegenüber saurer Hydrolyse als acyclische Acetale. Daher werden praktisch ausschließlich acyclische Acetale benutzt, wenn eine sehr milde Anspaltung nötig ist oder wenn zwei verschiedene geschützte Carbonylgruppen bezüglich ihrer Freisetzung differenziert werden müssen.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 167–170.</ref>

Acetale finden jedoch neben ihrer alleinigen Funktion als Schutzgruppe zusätzlich noch Anwendung als [[Chiralität (Chemie)|chirales]] Hilfsreagenz. So können Acetale von chiralen Glycolen wie z. B. Derivate der [[Weinsäure]] mit hoher Selektivität asymmetrisch geöffnet werden. Dies ermöglicht den Aufbau neuer Chiralitätszentren.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 164–167.</ref>

[[Datei:Lardolure is.svg|500px|center]]

Neben den ''O'',''O''-Acetalen haben auch noch die ''S'',''O''- und ''S'',''S''-Acetale eine, wenn auch geringere, Bedeutung als Carbonylschutzgruppe. [[Thiole]], die man zur Herstellung dieser Acetale einsetzen muss, haben einen sehr unangenehmen Geruch und sind giftig, was die Anwendung sehr einschränkt. [[Thioacetal]]e und die gemischten ''S'',''O''-Acetale sind, verglichen mit den reinen ''O'',''O''-Acetalen, sehr viel stabiler gegenüber saurer Hydrolyse. Dies ermöglicht die selektive Spaltung dieser in Gegenwart von [[Schwefel]]-geschützten Carbonylgruppen.

Die Herstellung der ''S'',''S''-Acetale erfolgt normalerweise analog der ''O'',''O''-Acetale durch saure Katalyse aus den Dithiolen und der Carbonylkomponente. Aufgrund der großen Stabilität der Thioacetale liegt das Gleichgewicht auf der Seite der Acetale. Es muss zum Unterschied zu den ''O'',''O''-Acetalen kein Reaktionswasser entfernt werden, um das Gleichgewicht zu verschieben.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 176.</ref>

''S'',''O''-Acetale werden um den Faktor 10.000 schneller hydrolysiert als die entsprechenden ''S'',''S''-Acetale. Ihre Herstellung erfolgt in Analogie zu diesen aus den Thioalkoholen. Auch ihre Spaltung erfolgt unter vergleichbaren Bedingungen und vorwiegend durch Quecksilber(II)-Verbindungen in wässrigem Acetonitril.<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 178–180.</ref>

Für Aldehyde ist eine temporäre Schützung der Carbonylgruppe in Anwesenheit von Ketonen als [[Halbaminal]]-Anion beschrieben. Hier wird ausgenutzt, dass Aldehyde eine sehr viel höhere Carbonylaktivität aufweisen als Ketone und dass viele Additionsreaktionen reversibel sind.<ref>Samuel J. Danishefsky, Nathan B. Mantlo, Dennis S. Yamashita, Gayle. Schulte: „Concise route to the calichemicin-esperamicin series: the crystal structure of an aglycone prototype“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1988''', ''110'', S. 6890–6891; {{DOI|10.1021/ja00228a051}}.</ref><ref>John N. Haseltine, Maria Paz Cabal, Nathan B. Mantlo, Nobuharu Iwasawa, Dennis S. Yamashita, Robert S. Coleman, Samuel J. Danishefsky, Gayle K. Schulte: „Total synthesis of calicheamicinone: new arrangements for actuation of the reductive cycloaromatization of aglycon congeners“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1991''', ''113'', S. 3850–3866; {{DOI|10.1021/ja00010a030}}.</ref>

[[Datei:Danishefsky endiine is.svg|500px | center | Temporäre Schützung eines Aldehydes]]

=== Carboxygruppen ===
Die wichtigsten Schutzgruppen für [[Carboxygruppe|Carboxy-Gruppen]] sind die Ester von verschiedenen Alkoholen. Daneben sind auch noch Ortho-Ester und [[Oxazoline]] in Gebrauch, aber von untergeordneter Bedeutung. Für die Herstellung von Carbonsäureestern gibt es grundsätzlich verschiedene Methoden:<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 119.</ref>

* Direkte Veresterung von Carbonsäuren und Alkoholkomponente. Aufgrund der ungünstigen Gleichgewichtslage bei der Reaktion zwischen Alkoholen und Carbonsäuren muss das Gleichgewicht entweder durch das Entfernen des Reaktionswassers oder aber durch das Arbeiten mit großen Überschüssen an Alkohol erfolgen. Dazu muss der Alkohol jedoch sehr preiswert sein. Diese Reaktion ist säurekatalysiert (Schwefelsäure, ''p''-Toluolsulfonsäure oder saure Ionentauscher sind die gebräuchlichsten Veresterungskatalysatoren).
* Die Reaktion von Säureanhydriden oder Säurechloriden mit Alkoholen in Gegenwart von Hilfsbasen. Als Hilfsbase findet hier häufig [[Pyridin]], [[Diisopropylethylamin]] oder [[Triethylamin]] Anwendung. Diese Reaktion kann mit [[4-(Dimethylamino)-pyridin|4-''N'',''N''-Dimethylaminopyridin]] katalysiert werden, was die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu reinem Pyridin um den Faktor 104 steigert. Im Vergleich zur direkten Veresterung erfolgen diese Methoden unter recht milden Bedingungen.
* Die Reaktion von Carbonsäuresalzen mit Alkylhalogeniden ist eine weitere Methode zur Herstellung von Carbonsäureestern.
* Die Reaktion von Carbonsäuren mit [[Isobuten]] ist eine sanfte Methode zur Herstellung von ''tert''.-Butylestern. Hier wird Isobuten mit der Carbonsäure in Gegenwart einer starken Säure wie [[Schwefelsäure]] umgesetzt.
* Die Reaktion von Carbonsäuren mit [[Diazoalkane]]n ist eine sehr sanfte und quantitative Methode, um Ester herzustellen. Sie wird aufgrund der schlechten Zugänglichkeit von komplexen Diazoalkanen jedoch meist nur für die Herstellung von Methyl- und Benzhydril-Estern benutzt.

Neben diesen klassischen Methoden der Veresterung wurden für spezielle Reaktionen weitere und modernere Methoden entwickelt.

* Die Aktivierung der Carbonsäure mit [[Dicyclohexylcarbodiimid]] und Umsetzung des so erhaltenen ''O''-Acylisoharnstoffes mit der Alkoholkomponente in Gegenwart von 4-''N'',''N''-Dimethylaminopyridin ([[Steglich-Veresterung]]).
* Die Aktivierung der Carbonsäure durch Herstellung eines gemischten Anhydrides mit der [[2,4,6-Trichlorbenzoesäure]] durch Umsetzung der Carbonsäure mit Benzoylchlorid in Gegenwart von 4-''N'',''N''-Dimethylaminopyridin und Triethylamin. Das gemischte Anhydrid wird ''in situ'' hergestellt und sofort weiter mit der Alkoholkomponente umgesetzt ([[Yamaguchi-Veresterung]]).
* Die Aktivierung der Alkoholkomponete durch die Umsetzung unter [[Mitsunobu-Reaktion|Mitsunobu-Bedingungen]] mit [[Diethylazodicarboxylat]] und [[Triphenylphosphin]] und anschließenden Umsetzung ''in situ'' mit der Carbonsäure ([[Mitsunobu-Veresterung]]).

Als Alkoholkomponente können verschiedene Gruppen dienen. Sehr gebräuchlich sind hier jedoch die Methyl-, die ''tert.''-Butyl, die Benzyl- und die Allylester. Darüber hinaus kommen noch eine Reihe Schutzgruppen hinzu, welche sich aus den Ether-Schutzgruppen der Hydroxylgruppen herleiten. Die spezifischen Abspaltbedingungen sind jedoch häufig sehr ähnlich. Grundsätzlich kann jeder Ester in Anwesenheit von Hydroxidionen in wässrig-alkoholischer Lösung hydrolysiert werden. Bei empfindlicheren Substraten verwendet man jedoch häufig [[Lithiumhydroxid]] in Tetrahydrofuran und in Anwesenheit von Methanol. Für die Hydolysetendenz gelten naturgemäß die gleichen Regeln wie bei den Estern als Alkoholschutzgruppe.

{| class="wikitable"
|-
! Name|| Formel !! Abkürzung !! Spaltung || Besondere Herstellung
|-
| Methyl|| [[Datei:Me is.svg|80px]] || Me || nukleophil-alkalisch durch Metallhydroxide oder Carbonate in wässrigem Methanol oder Tetrahydrofuran,<ref>Satomi Niwayama: „Highly Efficient Selective Monohydrolysis of Symmetric Diesters“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''2000''', ''65'', S. 5834–5836; {{DOI|10.1021/jo0001986}}.</ref><ref>J.M. Khurana, Arti Sehgal: „An efficent and convenient procedure for ester hydrolysis“, in: ''[[Org. Prep. Proced. Ind.]]'', '''1994''', ''26'', S. 580–583.</ref> Alkalimetallhalogenide in feuchten aprotischen Lösungsmitteln wie Dimethylsulfoxid, ''N'',''N''-Dimethylformamid in der Hitze,<ref>Robert V. Stevens, Albert W. M. Lee: „Stereochemistry of the Robinson-Schoepf reaction. A stereospecific total synthesis of the ladybug defense alkaloids precoccinelline and coccinelline“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1979''', ''101'', S. 7032–7035; {{DOI|10.1021/ja00517a042}}.</ref><ref>J. Wrobel, K. Takahashi, V. Honkan, G. Lannoye, J. M. Cook, Steven H. Bertz: „α-Lithio ketones. 1. Stereocontrolled synthesis of (±)-modhephene via the Weiss reaction“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1983''', ''48'', S. 139–141; {{DOI|10.1021/jo00149a034}}.</ref><ref>Dennis D. Keith, John A. Tortora, Roxana Yang: „Synthesis of L-2-amino-4-methoxy-trans-but-3-enoic acid“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1978''', ''43'', S. 3711–3713; {{DOI|10.1021/jo00413a016}}.</ref> Enzymatisch z. B. durch [[Schweineleberesterase]]<ref>Peter Mohr, Nada Waespe-Šarčević, Christoph Tamm, Krystyna Gawronska, Jacek K. Gawronski: „A Study of Stereoselective Hydrolysis of Symmetrical Diesters with Pig Liver Esterase“, in: ''[[Helv. Chim. Acta]]'', '''1983''', ''66'', S. 2501–2511; {{DOI|10.1002/hlca.19830660815}}.</ref><ref>Théophile Tschamber, Nada Waespe-Šarčević, Christoph Tamm: „Stereocontrolled Synthesis of an Epimer of the C(19)-to-C(27) Segment of Rifamycin S“, in: ''[[Helv. Chim. Acta]]'', '''1986''', ''69'', S. 621–625; {{DOI|10.1002/hlca.19860690311}}.</ref> || Diazomethan in Diethylether,<ref>Yves Rubin, Carolyn B. Knobler, Francois Diederich: „Precursors to the cyclo[n]carbons: from 3,4-dialkynyl-3-cyclobutene-1,2-diones and 3,4-dialkynyl-3-cyclobutene-1,2-diols to cyclobutenodehydroannulenes and higher oxides of carbon“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1990''', ''112'', S. 1607–1617; {{DOI|10.1021/ja00160a047}}.</ref><ref>Sunggak Kim, Yong Gil Kim, Deog-il Kim: „A novel method for selective dioxolanation of ketones in the presence of aldehydes“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1992''', ''33'', S. 2565–2566; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)92243-3}}.</ref><ref>G. Bauduin, D. Bondon, Y. Pietrasanta, B. Pucci: „Reactions de transcetalisation – II: Influence des facteurs steriques et electroniques sur les energies de cetalisation“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''1978''', ''34'', S. 3269–3274; {{DOI|10.1016/0040-4020(78)80243-9}}.</ref> [[Caesiumcarbonat]] und Methyliodid in ''N'',''N''-Dimethylformamid,<ref>John E. McMurry, Stephen J. Isser: „Total synthesis of longifolene“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1972''', ''94'', S. 7132–7137; {{DOI|10.1021/ja00775a044}}.</ref> Methanol und katalytisch Trimethylsilylchlorid<ref>M.P. Bosch, M. Pilar Bosch, Francisco Camps, Jose Coll, Angel Guerrero, Toshio Tatsuoka, Jerrold Meinwald: „A stereoselective total synthesis of (±)-muzigadial“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1986''', ''51'', S. 773–784; {{DOI|10.1021/jo00356a002}}.</ref>
|-
|''tert.''-Butyl || [[Datei:TBu is.svg|100px]] || ''tert''.-Bu || sauer; Trifluoressigsäure (rein oder in Dichlormethan),<ref>Ulrich Schmidt, Thomas Beuttler, Albrecht Lieberknecht, Helmut Griesser: „Aminosäuren und peptide – XXXXII. Synthese von Chlamydocin + epi-Chlamydocin“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1983''', ''24'', S. 3573–3576; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)88171-X}}.</ref> Ameisensäure, ''p''-Toluolsulfonsäure<ref>Elias J. Corey, Plato A. Magriotis: „Total synthesis and absolute configuration of 7,20-diisocyanoadociane“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1987''', ''109'', S. 287–289; {{DOI|10.1021/ja00235a052}}.</ref> || Isobuten in Dioxan und katalytisch Schwefelsäure<ref>Elias J. Corey, Kyriacos C. Nicolaou, Takeshi Toru: „Total synthesis of (±)-vermiculine“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1975''', ''97'', S. 2287–2288; {{DOI|10.1021/ja00841a058}}.</ref><ref>Tainejiro Hiyama, Akihiro Kanakura, Hajime Yamamoto, Hitosi Nozaki: „General Route to α,β-unsaturated Aldehydes of Homoterpenoid and terpenoid Structure. Sythesis of JH-II and β-Sinensal“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1978''', ''19'', S. 3051–3054; {{DOI|10.1016/S0040-4039(01)94936-6}}.</ref><ref>F. Huet, A. Lechevallier, M. Pellet, J.M. Conia: „Wet Silica Gel; A Convenient Reagent for Deacetalization“, in: ''[[Synthesis]]'', '''1978''', S. 63–64.</ref>
|-
|Benzyl || [[Datei:Bn is.svg|100px]] || Bn || hydrogenolytisch; Wasserstoff/Palladium auf Aktivkohle<ref>F. Zymalkokowski: ''Katalytische Hydrierung'', Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1965, S. 127–133.</ref> ||
|-
|Benzhydryl || [[Datei:Benzhydrol is.svg|70px]] || || hydrogenolytisch; Wasserstoff/Palladium auf Aktivkohle (sehr leicht zu spalten)<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 136.</ref> ||
|-
|Allyl || [[Datei:Allyl is.svg|100px]] ||Allyl || analog der Ether; Kalium-''tert''.-Butanolat, Palladium auf Aktivkohle, [[DABCO]] (1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan) in Methanol, diverse Platin-Element-Komplexe – anschließend saure Aufarbeitung<ref>P.J. Kocieński: ''Protecting Groups'', S. 139–142.</ref> ||
|}

=== Alkene ===
Alkene werden und müssen selten durch eine Schutzgruppe geschützt werden. Sie sind in der Regel nur durch [[elektrophil]]e Angriffe, [[Isomerisierung]] und bei der katalytischen Hydrierung von unerwünschten Nebenreaktionen betroffen. Grundsätzlich kennt man für Alkene zwei Schutzgruppen:

* Die temporäre Halogenierung mit Brom zur ''trans''-1,2-Dibromalkyl-Verbindung: Die Regeneration des Alkens erfolgt unter Wiederherstellung der Konformation durch elementares [[Zink]]<ref>Ahmed M. Tafesh, Jens Weiguny: „A Review of the Selective Catalytic Reduction of Aromatic Nitro Compounds into Aromatic Amines, Isocyanates, Carbamates, and Ureas Using CO“, in: ''[[Chem. Rev.]]'', '''1996''', ''96'', S. 2035–2052; {{DOI|10.1021/cr950083f}}.</ref><ref>Evan L. Allred, Boyd R. Beck, Kent J. Voorhees: „Formation of carbon-carbon double bonds by the reaction of vicinal dihalides with sodium in ammonia“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1974''', ''39'', S. 1426–1427; {{DOI|10.1021/jo00926a024}}.</ref><ref>Timothy S. Butcher, Feng Zhou, Michael R. Detty: „Debrominations of vic-Dibromides with Diorganotellurides. 1. Stereoselectivity, Relative Rates, and Mechanistic Implications“, in: ''[[J. Org. Chem.]]'', '''1998''', ''63'', S. 169–176; {{DOI|10.1021/jo9713363}}.</ref><ref>C. J. Li, David N. Harpp: „Bis(triphenylstanyl)telluride a mild and selective reagent for telluration and debromination“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1990''', ''31'', S. 6291–6293; {{DOI|10.1016/S0040-4039(00)97045-X}}.</ref><ref>Corrado Malanga, Serena Mannucci, Luciano Lardicci: „Carbon-halogen bond activation by nickel catalyst: Synthesis of alkenes, from 1,2-dihalides“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''1998''', ''54'', S. 1021–1028; {{DOI|10.1016/S0040-4020(97)10203-4}}.</ref> oder mit [[Titanocendichlorid]]<ref>Byung Woo Yoo, Seo Hee Kim, Jun Ho Kim: „A Mild, Efficient, and Selective Debromination of vic-Dibromides to Alkenes with Cp2TiCl2/Ga System“, in: ''[[Bull. Korean Chem. Soc.]]'', '''2010''', ''31'', S. 2757–2758; {{DOI|10.5012/bkcs.2010.31.10.2757}}.</ref>

* Die Schützung durch eine [[Diels-Alder-Reaktion]]: Die Umsetzung eines Alkens mit einem Dien führt zu einem cyclischem Alken, welches jedoch durch elektrophile Angriffe ähnlich gefährdet ist wie das ursprüngliche Alken. Die Abspaltung des als Schutzgruppe dienenden Diens erfolgt thermisch, da es sich bei einer Diels-Alder-Reaktion um eine reversible bzw. Gleichgewichtsreaktion handelt.<ref>Antonius J. H. Klunder, Jie Zhu, Binne Zwanenburg: „The Concept of Transient Chirality in the Stereoselective Synthesis of Functionalized Cycloalkenes Applying the Retro-Diels−Alder Methodology“, in: ''[[Chem. Rev.]]'', '''1999''', ''99'', S. 1163–1190; {{DOI|10.1021/cr9803840}}.</ref><ref>Hideyuki Tanaka, Takashi Kamikubo, Naoyuki Yoshida, Hideki Sakagami, Takahiko Taniguchi, Kunio Ogasawara: „Enantio- and Diastereocontrolled Synthesis of (−)-Iridolactone and (+)-Pedicularis-lactone“, in: ''[[Org. Lett.]]'', '''2001''', ''3'', S. 679–681; {{DOI|10.1021/ol0070029}}.</ref><ref>Martin Banwell, David Hockless, Bevyn Jarrott, Brian Kelly, Andrew Knill, Robert Longmore, Gregory Simpson: „Chemoenzymatic approaches to the decahydro-as-indacene cores associated with the spinosyn class of insecticide“, in: ''[[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1]]'', '''2000''', S. 3555–3558; {{DOI|10.1039/b006759h}}.</ref>

[[Datei:Alkene protecting groups is.svg|center|400px|Schema Alken Schutzgruppen]]

=== Alkine ===
Für Alkine kennt man ebenfalls zwei Typen von Schutzgruppen. Bei terminalen Alkinen ist es manchmal notwendig, das acide Wasserstoffatom zu maskieren. Dies erfolgt normalerweise durch Deprotonierung (mittels starker Basen wie [[Methylmagnesiumbromid]] oder [[Butyllithium]] in Tetrahydrofuran/[[Dimethylsulfoxid]]) und anschließender Umsetzung mit Chlortrimethylsilan zum terminal TMS-geschützten Alkin. Die Abspaltung erfolgt hydrolytisch – mit Kaliumcarbonat in Methanol – oder durch Fluorid-Ionen wie beispielsweise mittels [[Tetrabutylammoniumfluorid]].<ref>Wenzel E. Davidsohn, Malcolm C. Henry: „Organometallic Acetylenes of the Main Groups III–V“, in: ''[[Chem. Rev.]]'', '''1967''', ''67'', S. 73–106; {{DOI|10.1021/cr60245a003}}.</ref>

[[Datei:Alkin tms is.svg|center | 500px | TMS-Alkinschützung]]

Um die Dreifachbindung selbst zu schützen, wird manchmal ein Komplex der Alkin-Verbindung mit [[Di-Cobaltoctacarbonyl]] benutzt. Die Abspaltung des Cobalts erfolgt durch Oxidation.<ref>Barry J. Teobald: „The Nicholas reaction: the use of dicobalt hexacarbonyl-stabilised propargylic cations in synthesis“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''2002''', ''58'', S. 4133–4170; {{DOI|10.1016/S0040-4020(02)00315-0}}.</ref><ref>Kenneth M. Nicholas, R. Pettit: „An alkyne protection group“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1971''', ''37'', S. 3475–3478; {{DOI|10.1016/S0040-4039(01)97209-0}}.</ref><ref>Richard E. Connor, Kenneth M. Nicholas: „Isolation, characterization, and stability of α-[(ethynyl)dicobalt hexacarbonyl] carbonium ions“, in: ''[[J. Organomet. Chem.]]'', '''1977''', ''125'', C45–C48; {{DOI|10.1016/S0022-328X(00)89454-1}}.</ref><ref>Rosa F. Lockwood, Kenneth M. Nicholas: „Transition metal-stabilized carbenium ions as synthetic intermediates. I. α-[(alkynyl)dicobalt hexacarbonyl] carbenium ions as propargylating agents“, in: ''[[Tetrahedron Lett.]]'', '''1977''', S. 4163–4166; {{DOI|10.1016/S0040-4039(01)83455-9}}.</ref><ref>K.M. Nicholas, R. Pettit: „On the stability of α-(alkynyl)dicobalt hexacarbonyl carbonium ions“, in: ''[[J. Organomet. Chem.]]'', '''1972''', ''44'', C21–C24; {{DOI|10.1016/0022-328X(72)80037-8}}.</ref>

[[Datei:Alkin Co schützung is.svg|center | 500px | Co Alkinschützung]]

== Anwendungen ==
Schutzgruppen finden in weiten Bereichen der organischen Synthesechemie ihre Anwendung. Dies betrifft sowohl die Laborsynthesen als auch großtechnische Synthesen von komplexen Wirkstoffen. Sobald eine funktionelle Gruppe sich als störend erweist oder aber unerwünscht angegriffen werden kann, findet die Schutzgruppentechnik ihre Anwendung. Beinahe bei jeder Synthese eines komplexen Zielmoleküls kommen Schutzgruppen zum Einsatz.<ref name="CLASSICS_1" /><ref name="CLASSICS_2" /> Da sowohl das Einführen als auch das Abspalten der Schutzgruppen neben dem Aufwand auch einen Ausbeuteverlust zur Folge hat, ist es erstrebenswert, ohne Schutzgruppen auszukommen, was jedoch oft nur schwer zu realisieren ist.

In der automatisierten Synthese von Peptiden und Nukleotiden ist die Schutzgruppenchemie ein integraler Bestandteil des Synthesekonzepts.<ref name="FMOC"/> Aus der Zuckerchemie sind Schutzgruppen aufgrund der sehr ähnlichen Hydroxylgruppen in den Zuckermolekülen ebenfalls nicht wegzudenken.<ref name="Monosacharides"/>

Ein wichtiges Beispiel für die industrielle Anwendung der Schutzgruppentechnik ist die Synthese von [[Ascorbinsäure]] (Vitamin C) nach [[Reichstein-Synthese|Reichstein]].

[[Datei:Synthesis ascorbic acid.svg|upright=2.5|thumb|center|Reichstein-Synthese]]

Um eine Oxidation der sekundären Alkohole durch [[Kaliumpermanganat]] zu verhindern, werden diese durch Acetalisierung mit [[Aceton]] geschützt und nach der Oxidation der primären Hydroxylgruppe zur Carbonsäure wieder entschützt.<ref>T. Reichstein, A. Grüssner: „Eine ergiebige Synthese der L-Ascorbinsäure (C-Vitamin)“, in: ''[[Helv. Chim. Acta]]'', '''1934''', ''17'', S. 311–328; {{DOI|10.1002/hlca.19340170136}}.</ref>

Ein sehr spektakuläres Beispiel aus der [[Naturstoffchemie|Naturstoffsynthese]] zur Anwendung von Schutzgruppen ist die Totalsynthese von [[Palytoxin]]-Carbonsäure durch die Arbeitsgruppe um [[Yoshito Kishi]] aus dem Jahre 1994.<ref>K.C. Nicolaou, E.J. Sorensen: ''Classics in Total Synthesis: Targets, Strategies, Methods'', VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim 1996, S. 711–729, ISBN 3-527-29284-5.</ref> Hier mussten 42 Funktionelle Gruppen (39 Hydroxylgruppen, ein Diol, eine Aminogruppe und eine Carbonsäuregruppe) geschützt werden. Dies erfolgte durch acht verschiedene Schutzgruppen (ein Methylester, fünf Acetat-Gruppen, 20 TBDMS-Ether, neun ''p''-Methoxybenzylether, vier Benzoate, ein Methyl-halbacetal, ein Acetal mit Aceton und ein SEM-Ester.<ref>Peter G.M. Wuts, Theodora W. Greene: ''Green's Protective Groups in Organic Synthesis'', 4th Ed., John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, S. 10–13; ISBN 0-471-69754-0.</ref>

[[Datei:Palytoxin.svg|upright=2.5 |thumb|center|Palytoxin]]

Leider beeinflusst das Einführen oder Verändern einer Schutzgruppe bisweilen auch die Reaktivität des Gesamtmoleküls. Als Beispiel sei hier ein Ausschnitt aus der Synthese eines Analogons vom [[Mitomycin]] von [[Samuel Danishefsky|Danishefsky]] gezeigt.<ref>J.M. McClure, Samuel J. Danishefsky: „A novel Heck arylation reaction: rapid access to congeners of FR 900482“, in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1993''', ''115'', S. 6094–6100; {{DOI|10.1021/ja00067a026}}.</ref>

[[Datei:Part mitomycin is.svg|thumb|upright=2.5|center|Teil der Synthese eines Analogons von Mitomycin mit veränderter Reaktivität durch Schutzgruppenwechsel]]

Der Wechsel der Schutzgruppe von einem Methylether zu einem MOM-Ether verhindert hier das Öffnen des [[Epoxid]]es zum [[Aldehyd]].

Eine bedeutende Anwendung der Schutzgruppenchemie findet sich in der automatisierten Synthese von Peptiden und Nucleosiden. Bei der Peptidsynthese durch automatische Synthesiser wird die Orthogonalität der Fmoc-Gruppe (basische Spaltung), der ''tert.''-Butyl-Gruppe (saure Spaltung) und diverse Schutzgruppen für funktionelle Gruppen in der Seitenkette der Aminosäuren ausgenutzt.<ref name="FMOC"/> Bei der automatisierten Nukleotid-Synthese von DNA– und RNA-Sequenzen werden Schutzgruppen zum einen zum Blockieren von funktionellen Gruppen verwendet aber es erfolgt auch Redox-Chemie an den geschützten Atomen. Der Phosphor wird geschützt und während des Kupplungszyklusses zum Phosphat oxidiert.<ref>Serge L. Beaucage, Radhakrishman P. Iyer: „Advances in the Synthesis of Oligonucleotides by the Phosphoramidite Approach“, in: ''[[Tetrahedron]]'', '''1992''', ''48'', S. 2223–2311; {{DOI|10.1016/S0040-4020(01)88752-4}}.</ref>

[[Datei:Oligo DNA is.svg|thumb|upright=2.5|center|Automatisierte Oligonukleotid-Synthese]]

In der Regel ist das Einführen einer Schutzgruppe unproblematisch. Die Schwierigkeiten liegen eher in ihrer Stabilität und beim selektiven Abspalten. Leider werden auftretende Probleme bei Synthesestrategien mit Schutzgruppen nur selten in der Fachliteratur dokumentiert.<ref>Michael Schelhaas, Herbert Waldmann: „Schutzgruppenstrategien in der organischen Synthese“, in: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]]'', '''1996''', ''103'', S. 2194; {{DOI|10.1002/ange.19961081805}}.</ref>

== Atomökonomie ==
Synthesen unter Einsatz von Schutzgruppen weisen in der Regel eine geringe [[Atomökonomie]] auf.<ref name="Eissen 3">Marco Eissen, Radoslaw Mazur, Heinz-Georg Quebbemann und Karl-Heinz Pennemann: „Atom Economy and Yield of Synthesis Sequences“, in: ''[[Helv. Chim. Acta]]'', '''2004''', ''87'', S. 524–535; {{DOI|10.1002/hlca.200490050}}.</ref><ref name="Eissen2">Marco Eissen, Jürgen O. Metzger: „Environmental Performance Metrics for Daily Use in Synthetic Chemistry“, in: ''[[Chemistry a European Journal]]'', '''2002''', ''8'', S. 3580–3585; {{DOI|10.1002/chin.200247273}}.</ref><ref name="Eissen1">Marco Eissen, Jürgen O. Metzger, Eberhard Schmidt, Uwe Schneidewind: ''10 Jahre nach „Rio“ – Konzepte zum Beitrag der Chemie zu einer nachhaltigen Entwicklung'', in: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]]'', '''2002''', ''114'', S. 402–425; {{DOI|10.1002/1521-3757(20020201)114:3<402::AID-ANGE402>3.0.CO;2-D}}.</ref> Manchmal muss der Umweg der Verwendung von Schutzgruppen eingeschlagen werden, um unerwünschte Konkurrenzreaktionen auszuschalten und die angestrebte Selektivität einer Synthese zu erreichen.<ref name=Hauptmann>[[Siegfried Hauptmann]]: ''Organische Chemie'', 2. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 621–622.</ref> Bei der Synthese komplexer Strukturen sind Schutzgruppenstrategien oft unverzichtbar.

Als Beispiel für eine Schutzgruppenstrategie im Vergleich zu einer schutzgruppenfreien Synthese seien die Synthesen von [[Hapalindole U]] gegenübergestellt. Während die Synthese von [[Hideaki Muratake]] aus dem Jahr 1990 [[Tosyl]] als Schutzgruppe verwendet,<ref>Hideaki Muratake, Harumi Kumagami, Mitsutaka Natsume: ''Synthetic studies of marine alkaloids hapalindoles. Part 3 Total synthesis of (±)-hapalindoles H and U'' in ''[[Tetrahedron]]'' '''1990''', ''46'', 6351-6360 {{doi|10.1016/S0040-4020(01)96007-7}}.</ref><ref>Hideaki Muratake, Mitsutaka Natsume: ''Synthetic studies of marine alkaloids hapalindoles. Part I Total synthesis of (±)-hapalindoles J and M'' in ''[[Tetrahedron]]'' '''1990''', ''46'', 6331-6342 {{doi|10.1016/S0040-4020(01)96005-3}}.</ref><ref>Hideaki Muratake, Mitsutaka Natsume: ''Synthetic studies of marine alkaloids hapalindoles. Part 2. Lithium aluminum hydride reduction of the electron-rich carbon-carbon double bond conjugated with the indole nucleus'' in ''[[Tetrahedron]]'' '''1990''', ''46'', 6343-6350 {{doi|10.1016/S0040-4020(01)96006-5|}}.</ref> wurde in der Synthese von [[Phil S. Baran]] aus dem Jahre 2007 auf jede Schutzgruppe verzichtet.<ref>Phil S. Baran, Thomas J. Maimone, Jeremy M. Richter: ''Total synthesis of marine natural products without using protecting groups'' in ''[[Nature]]'' '''446''', 404-408 {{doi|10.1038/nature05569|}}.</ref> Dabei wurde die Zahl der Syntheseschritte maßgeblich verringert.

<gallery widths="400px" heights="488">
Datei:AmbiguineSynthesisBagan2007.svg|'''Hapalindole U Baran 2007''' ''Schutzguppenfreie Synthese''
Datei:HapalindoleUsynthesisMuratake1990.svg|'''Hapalindole U Muratake 1990''' ''[[Tosyl|Ts]] Schutzgruppensynthese (Schutzgruppen in blau)''
</gallery>

== Literatur ==
* Phillip J. Kocieński: ''Protecting Groups'', 1. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-13-135601-4.
* Peter G.M. Wuts, Theodora W. Greene: ''Green's Protective Groups in Organic Synthesis'', 4th Ed., John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, ISBN 0-471-69754-0.
* Michael Schelhaas, Herbert Waldmann: „Schutzgruppenstrategien in der organischen Synthese“, in: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]]'', '''1996''', ''103'', S. 2192–2219; {{DOI|10.1002/ange.19961081805}}.
* Krzysztof Jarowicki, Philip Kocienski: [http://www.rsc.org/ej/P1/1998/A803688H.pdf „Protecting groups“], in: ''[[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1]]'', '''1998''', S. 4005–4037; {{DOI|10.1039/A803688H}}.

= Weblinks =
{{commonscat|Protecting groups}}
{{Wiktionary}}
* [[Philipps-Universität Marburg|Universität Marburg]]: [http://www.uni-marburg.de/fb15/studium/praktika/hauptfach/hauptstudium/ofp/synth/2schutzgruppen.pdf ''Schutzgruppen in der organischen Synthesechemie'']
* Organic-Reaction.com: [http://www.organic-reaction.com/organic-synthesis/protecting-groups/ Protecting Group]
* Organic-Chemistry.org: [http://www.organic-chemistry.org/protectivegroup Protecting Groups]

= [[Voltammetrie]] =
Die '''Voltammetrie''' ist eine Sammelbezeichnung für verschiedene elektroanalytische Methoden zur [[qualitative Analyse|qualitativen]] und [[quantitative Analyse|quantitativen Analyse]] einer Probe, mit der man die chemische Zusammensetzung von Stoffgemischen anhand des spannungsabhängigen Stromverlaufs bestimmen kann, sowie zur Aufklärung von [[Chemische Reaktion|Reaktionsmechanismen]].

Das Wort Voltammetrie ist ein Kunstwort aus '''Volt'''- und [[Amperometrie|'''Am'''pero'''metrie''']] und zeigt auf, dass die Grundlage der Voltammetrie Strom-Spannungs-Kurven sind. Bei der Messung der Stromstärke zwischen zwei Festkörperelektroden wird die Spannung mit der Zeit variiert. (Im Gegensatz dazu wird bei der [[Voltametrie]] (mit einem „m“) die Spannung ''U'' gemessen.)

Dieses Verfahren ist eine Form der [[Elektrolyse]] in Flüssigkeiten oder Gasen, bei der man findet, dass spezielle chemische Bestandteile besonders bei einer ihnen typischen [[Elektrische Spannung|Spannung]] durch die sich bildende Stoffverteilung beschleunigt werden. Die [[Durchtrittsreaktion]] führt zu einem plötzlichen Stromanstieg, wenn das [[Elektrisches Feld|elektrische Feld]] ausreicht, um die [[Molekül]]e, [[Atom]]e oder [[Ion]]en innerhalb der [[Doppelschicht]] zu oxidieren oder zu reduzieren. Kennzeichen dieser Reaktion ist ein Durchtritt von Elektronen durch die Grenzfläche zwischen Elektronenleiter und Elektrolyt.

Die Auswertung von Stromspannungskurven stellt eine in der [[Galvanotechnik]], vor allem bei der alkalischen [[Verzinkung]] und sauren [[Verkupferung]], bevorzugte Methode zur Bewertung der Abscheidungsbedingungen dar. Hier werden nicht nur - wie oben dargelegt - einzelne Abschnitte, sondern die gesamte Kurve als Summenparameter ausgewertet.

== Inversvoltammetrie ==
Bei dieser Form der Voltammetrie wird vor dem Potentialscan ein Anreicherungsschritt durchgeführt. Ziel ist es, durch Abscheidung des [[Analyt]]en an der [[Arbeitselektrode]] größere voltammetrische Signale zu erhalten, um quantitative Bestimmungen im Ultraspurenbereich zu ermöglichen. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Durch [[Elektrolyse]] können Metallionen zum Metall reduziert und als hauchdünne Schicht an der Arbeitselektrode abgeschieden werden. Im Falle von [[Quecksilber]] als Elektrodenmaterial (hängender Tropfen oder Film) wird dabei meist eine Legierung gebildet. Das Metall löst sich im flüssigen Quecksilber. Insbesondere Metall[[komplexverbindungen]] und organische Analyten lassen sich durch Adsorption an der Arbeitselektrode ablagern. Die Voranreicherung des Analyten bewirkt eine Absenkung der [[Bestimmungsgrenze]] um den Faktor 1000. 

'''Beispiel:''' 
Cadmiumionen werden im Anreicherungsschritt an einer Quecksilberelektrode abgeschieden:
:<math>\mathrm{Cd^{2+} + 2\ e^- \longrightarrow Cd}</math>
In Umkehrung, dem sogenannten ''Stripping'', wird das abgeschiedene Cadmium anodisch wieder oxidiert:
:<math>\mathrm{Cd \longrightarrow Cd^{2+} + 2\ e^-}</math>
Hierbei wird die Strom-Spannungskurve aufgenommen, wobei bei linear veränderlicher Spannung Spitzenströme auftreten, die registriert werden. Über das aufgenommene Diagramm lassen sich Aussagen über die ursprüngliche Konzentration des Metallions in der Lösung machen, wenn man zuvor Eichkurven erstellt hat. Man kann bei dem umgekehrten Vorgang auch andere Bestimmungsverfahren, z.B. die [[Coulometrie]] anwenden, wobei in diesem Fall über die ermittelte Ladung die Masse des zuvor abgeschiedenen Stoffes berechnet werden kann.

Liegen mehrere Metallionen in der Lösung vor, so entstehen bei der anodischen Wiederauflösung mehrere Stromspitzen, die man entsprechend zuvor erstellter Eichkurven den unterschiedlichen Metallionen zuordnen kann.

== Siehe auch ==
[[Polarographie]], [[Amperometrie]], [[Konduktometrie]], [[Elektrochemie]], [[Redoxsystem]], [[Freie Energie]], [[Zyklovoltammetrie]]

==Literatur ==
* Rolf Neeb: '' Inverse Polarographie und Voltammetrie,'' Angew. Chem., 74. Jahrg. 1962, S. 203

== Weblinks ==
*http://www.chemie.uni-erlangen.de/pctc/praktikum/f_praktikum/zyklovoltametrie/CVSW_14.html

= [[Coulometrie]] =
Die '''Coulometrie''' ist eine Methode der [[Elektrochemie]].

Die Coulometrie ist eine Methode, um die quantitative Stoffmenge einer oxidierbaren oder reduzierbaren Verbindung zu ermitteln.
Sie wurde von den Ungarn Szebelledy und Somgyi im Jahre 1938 entwickelt. Erst ab 1950 fand dann die Methode breitere Anwendung.
Die Coulometrie beruht auf der Messung der [[Elektrische Ladung|elektrischen Ladung]] bzw. Elektrizitätsmenge, die an einer [[Arbeitselektrode]] umgesetzt wird. Die Coulometrie ist der [[Elektrogravimetrie]] sehr ähnlich, jedoch werden hierbei die oxidierten oder reduzierten Stoffe nicht an der Elektrode abgeschieden sondern bleiben in Lösung und die vollständige Umsetzung kann nur über einen indirekten Indikator (z. B. Manganation) angezeigt werden. Gemäß dem [[Faradaysche Gesetze|Faradayschen Gesetz]] ist die elektrische Ladung proportional zur umgesetzten Stoffmenge. Bei vollständigem elektrochemischen Umsatz des zu bestimmenden Stoffes (des Analyten) und fehlenden elektrochemischen Nebenreaktionen kann mittels der [[Faradaykonstante]] die Analytmenge ausgerechnet werden. Da an der Gegenelektrode ebenfalls eine elektrochemische Reaktion ablaufen muss, um den Stromkreis zu schließen, muss gewährleistet werden, dass die Reaktionsprodukte nicht in den Bereich der Arbeitselektrode gelangen können. Das kann durch ein [[Diaphragma]] oder mittels chemischer Bindung (z. B. [[Halogen]] mit Silber-Gegenelektrode als schwer lösliches Silberhalogenid) geschehen. Die Coulometrie findet z. B. Anwendung bei der Bestimmung des [[Karl-Fischer-Verfahren|Wassergehaltes nach Karl Fischer]] im Spurenbereich oder bei der Quantifizierung der [[Adsorbierbare organisch gebundene Halogene|adsorbierbaren organisch gebundenen Halogenen]] (AOX) in Wasserproben.

== Potentiostatische Coulometrie ==

Bei der potentiostatischen Variante der Coulometrie wird das [[Elektrodenpotential]] mit Hilfe eines [[Potentiostat]]en konstant gehalten. Diese Potentialkontrolle ist sehr vorteilhaft, um Nebenreaktionen auszuschließen. Von Nachteil ist, dass die Stromstärke wegen der stetig sinkenden Analytkonzentration stark abfällt. Dadurch kann das Experiment viel Zeit in Anspruch nehmen. Das Ende der Reaktion wird angenommen, wenn der Stromabfall 99,9 Prozent erreicht hat. Die gesuchte Elektrizitätsmenge errechnet sich dann nach dem Integral des Stromes über die Zeit. Bei sehr kleiner Elektrodenoberfläche, großen Konzentrationen und großen Volumina kann die Analyse auch Tage in Anspruch nehmen. Aus diesem Grund ist die Coulometrie im ausgesprochenem Maße eine spurenanalytische Methode.

: <math>Q = \int_0^t I\,\mathrm dt,</math>

Diese Auswertung übernimmt meist eine integrierende analoge Schaltung ([[Integratorschaltung]]) oder ein Computerprogramm.

Die Berechnung der abgeschiedenen oder umgesetzten Masse ergibt sich aus folgenden Beziehungen: 
[[Faraday-Gesetz]]: <math>Q = n \cdot z \cdot F</math> 
[[Stoffmenge]]: <math> n = {m \over M}</math> 
Eingesetzt und aufgelöst nach der Masse ''m'' gilt: 
<math> m = {{M \cdot Q} \over {z \cdot F}}</math> 
Hierbei ist ''M'' die [[molare Masse]] in g/mol, ''Q'' die experimentell bestimmte Ladung in [[Coulomb]], ''z'' die [[Ladungszahl]], die bei [[Reduktion]] bzw. [[Oxidation]] der Änderung der [[Oxidationszahl]] entspricht und ''F'' die [[Faraday-Konstante]] in C/mol.

===Beispiele===
[[Reduktion]] von Metallionen zu Metallen an [[Quecksilber]]- oder [[Platin]]elektroden:
:<math>\mathrm{Ni^{2+} + 2\ e^- \longrightarrow Ni}</math> 
Änderung der [[Oxidationsstufe]] (Wertigkeitsstufe) an Platinelektroden: 
:<math>\mathrm{Eu^{2+} \longrightarrow Eu^{3+} + e^-}</math> 
Oxidative Abscheidung von [[Halogenide]]n an Silberelektroden: 
:<math>\mathrm{2\ Br^{-} \longrightarrow Br_2 + 2\ e^-}</math> 

== Galvanostatische Coulometrie ==

Bei der galvanostatischen Variante der Coulometrie wird die [[Elektrolyse]]-[[Stromstärke]] mit Hilfe eines [[Galvanostat]]en konstant gehalten. Dieser besteht im einfachsten Falle aus einer [[Batterie (Elektrotechnik)|Batterie]], einem Widerstand von etlichen Kiloohm und einem [[Potentiometer]] in [[Reihenschaltung]] mit der elektrochemischen Zelle. Der Kiloohm-Widerstand begrenzt den elektrischen Strom, da er den weitaus höchsten Widerstandswert im Stromkreis besitzt. Von Vorteil sind die einfache Gerätetechnik und die schnelle Durchführung. Nachteilig wirkt sich aus, dass das Elektrodenpotential sich während der Reaktion verändert und somit Nebenreaktionen durch andere Maßnahmen (z. B. Reinigungsschritte bei der [[Probevorbereitung]]) ausgeschlossen werden müssen. Das Ende der Reaktion muss durch eine Indikationsmethode angezeigt werden (beispielsweise durch eine [[pH-Wert]]-Messung). Diese Methode kann daher auch als eine "Titration mit Elektronen" angesehen werden.'''

Da die Stromstärke konstant gehalten wird, gilt für die umgesetzte Ladung folgende Beziehung: 
<math> Q = I \cdot t </math>

=== Indikationsmethoden ===
Die untenstehenden Methoden können zur Endpunktsindizierung genutzt werden. Dabei ist zu beachten, dass die Güte der Methode oftmals von der Analytmenge abhängig ist und von der Hintergrundmatrix, wie z.B. pH-Puffer etc.

'''pH-Indikation:''' Die pH-Indikation ist bei pH=7 am besten; je weiter man zu pH=0 oder pH=14 wandert, desto schlechter wird die Indikation. Bei sehr geringer Analytkonzentration ist die Änderung des pH-Werts nicht groß genug, um eine pH-Wert Änderung festzustellen, da Wasser auch Puffereigenschaften besitzt.

'''Konduktometrische Indikation:''' Bei Reaktionen, die nicht zwischen pH=6 und pH=8 verlaufen, ist die Leitfähigkeit der Protonen oder der Hydroxidionen zu groß. Außerdem wird immer Leitsalz im Überschuss zugegeben, um Migration des Analyten im elektrischen Feld zu verhindern. Daher ist die Leitfähigkeit der Lösung generell hoch. Bei geringer Analytkonzentrationen wird die Leitfähigkeit nicht signifikant geändert. Somit ist eine Indikation schwierig bis unmöglich, solange die Analytkonzentration gering ist.

'''Photometrische Indikation:''' Bei sehr geringen Ausgangskonzentration ist der Extinktionskoeffizient der meisten Analyten zu gering, um eine signifikante Änderung der Extinktion wahrzunehmen. Durch die hohe Konzentration an Leitsalz und Hilfsreagenz, können matrixbedingte Störungen auftreten.
'''

'''Biamperometre Indikation mittels einer Indikatorelektrode:'''
Man legt an einer Indikatorelektrode ein sehr kleines Potential oder einen sehr kleinen Strom an und gibt ein Hilfsreagenz in die Lösung, das umgesetzt wird, anstelle vom Analyten. Da man für den ungehinderten Stromfluss eine Reaktion an der Kathode und an der Anode zulassen muss und das gelöste Salz nur in einer Oxidationsstufe vorliegt (oxidiert oder reduziert), fließt nur ein kleiner Reststrom. Sobald man mit der Coulometrie beginnt, wird das Hilfsreagenz umgesetzt, das danach den Analyten umsetzt und zurückreagiert. Die für die Oxidation/Reduktion wichtige Spezies wird wieder umgesetzt, der Stromfluss bleibt also sehr klein. Nach dem Umsatz des Analyten wird die oxidierte und die reduzierte Form in der Lösung durch die Reaktion vorliegen. Dadurch kann an der Indikatorelektrode (die meist aus zwei Pt-Stiften besteht) der Strom fließen, da jetzt an der Anode und an der Kathode die elektrochemischen Prozesse ablaufen können. Legt man einen definierten Strom an, fällt das Potential ab, legt man ein festes Potential an, steigt der Strom nach der vollständigen Umsetzung des Analyten.
Da bei der Galvanostatischen Coulometrie eine Potentialerhöhung mit der Zeit auftritt, muss sowieso ein Hilfsreagenz im Überschuss eingesetzt werden, die die Potentialerhöhung vernachlässigbar klein werden lässt. Dieses Hilfsreagenz kann dann leicht zur Endpunktsbestimmung herangezogen werden. Glücklicherweise ist der Spannungsabfall bzw. die Stromerhöhung in der Lösung nicht von der Analytkonzentration abhängig, sondern von der Indikatorelektrodenoberfläche (möglichst klein halten) und der Konzentration des Hilfsreagenz. 

===Beispiel:===
Es sollen [[Cer]](IV)-ionen bestimmt werden. Hierbei werden diese Ionen bei der Bestimmung reduziert:
:<math>\mathrm{Ce^{4+} + e^- \longrightarrow Ce^{3+}}</math> 
Die eigentliche Reduktion erfolgt dadurch, dass ein im Überschuss zugegebenes Hilfsreagenz (z.B. ein Eisen(III)-salz) bei der Elektrolyse kathodisch reduziert wird und die reduzierte Form dann bei der Oxidation die Elektronen liefert:
:<math>\mathrm{Fe^{3+} + e^- \longrightarrow Fe^{2+}}</math> 
:<math>\mathrm{Fe^{2+} \longrightarrow Fe^{3+} + e^-}</math> 
Solange nicht alle Cer(IV)-ionen reduziert worden sind, bleibt die Konzentration der Eisen(III)-ionen konstant und es fließt ein konstanter Strom. Der Endpunkt der coulometrischen Bestimmung ist dann erreicht, wenn die Stromstärke sich verringert.

== Chronocoulometrie ==

Bei der Chronocoulometrie handelt es sich im Grunde um eine Chrono[[amperometrie]], d. h. es wird ein Potentialsprungexperiment durchgeführt und die Änderung des Elektrolysestroms mit hoher zeitlicher Auflösung (Mikrosekunden) verfolgt. Allerdings wird über die Zeit integriert, um die umgesetzte elektrische Ladung zu erhalten. Das Ziel besteht in der Bestimmung oberflächlich an der Arbeitselektrode befindlicher Stoffe. Diese werden in kürzester Zeit umgesetzt, während im [[Elektrolyt]]en gelöste Substanzen erst zur Elektrodenoberfläche diffundieren müssen. Der elektrische Strom, der durch letzteren Vorgang verursacht wird, fällt gemäß der Cottrellgleichung mit <math>{\sqrt{\ t}}</math> ab. Daher kann rechnerisch zwischen der Umsetzung gelöster und abgeschiedener Stoffe unterschieden werden.

== Siehe auch ==
* [[Kupfercoulometer]]

== Literatur ==
*Abresch/Büchel: ''Die coulometrische Analyse,'' Angew. Chem. 74. Jahrg. 1962, Nr. 17, S. 685
*Georg Schwedt: Analytische Chemie, Wiley VCH Verlagsgesellschaft, 2. Auflage 2008, S. 175 ff., ISBN 978-3-527-31206-1

= [[Amperometrie]] =
Die '''Amperometrie''' ist eine [[Elektrochemie|elektrochemische]] Methode zur quantitativen Bestimmung von chemischen Stoffen. Bei der amperometrischen [[Titration]] wird der elektrochemisch erzeugte Stromfluss als Nachweis für die Vollständigkeit einer Umsetzung genutzt.

== Allgemeines ==

Die amperometrische Methode ist gekennzeichnet durch die Messung eines Elektrolysestroms an einer [[Arbeitselektrode]], während ein zeitlich konstantes elektrochemisches [[Elektrische Spannung|Potential]] anliegt. Damit leitet sich die Amperometrie von der [[Voltammetrie]] ab, bei welcher die Elektrolysespannung mit der Zeit verändert wird. Bei einer Titration muss entweder die vorliegende Lösung oder die zutitrierte Lösung Stoffe enthalten, die an den Elektroden oxidiert oder reduziert werden können. Man misst die Stromstärke in Abhängigkeit von der zugesetzten Lösungsmenge.
Ist die Zugabe bei der Titration vollständig, kann der Strom ansteigen oder abfallen (je nach Redoxsystem).

Der gemessene [[Elektrolyse]]strom ist der Konzentration des umgesetzten Stoffes direkt proportional. Dies gestattet eine Bestimmung unbekannter Konzentrationen mit Hilfe einer [[Kalibrierung|Kalibrierfunktion]].
Häufig verwendete Materialien für Arbeitselektroden sind: Platin, Gold, Kohlenstoff, Quecksilber und Silber. Beim Clark-Sensor wird gelöster Sauerstoff bei einem konstanten Potential reduziert. Dieses Prinzip der Sauerstoffbestimmung ist vielfach in Industrie und Umweltanalytik Gebrauch. Die Arbeitselektroden amperometrischer Sensoren können mit einer Schicht überzogen sein, die selektiv mit dem zu analysierenden Stoff reagiert. Sehr weit verbreitet in der medizinischen Diagnostik sind amperometrische [[Glucose]]sensoren, die mit dem [[Enzym]] [[Glucose-Oxidase]] modifiziert sind. In seiner Funktion als [[Biokatalysator]] setzt dieses Enzym den Analyten Traubenzucker (Glucose) zu [[Gluconsäure]] und [[Wasserstoffperoxid]] um. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Amperometrisch registriert wird eigentlich die Zunahme der Wasserstoffperoxidkonzentration oder die Abnahme der Sauerstoffkonzentration, je nach Wahl des Elektrolysepotentials.

== Chronoamperometrie ==

Hierbei handelt es sich um eine [[Relaxationsmethode]] mit einem Potentialsprung und Registrierung des sich ändernden Elektrolysestroms. Zunächst wird ein Potential an die Arbeitselektrode angelegt, bei welchem noch kein Umsatz des Analyten erfolgt. Durch sprunghafte Änderung des Potentials auf einen neuen zeitlich konstanten Wert beginnt die Oxidation bzw. Reduktion des Analyten und ein elektrochemischer Strom beginnt zu fließen. Dieser Strom hat unmittelbar nach dem Potentialsprung seinen maximalen Wert und fällt dann ab. Der zeitliche Verlauf wird durch die Cotrellgleichung beschrieben.

<math>
I = \frac{zFA\sqrt{D}}{\sqrt{\pi t}}c
</math>

Hierin bedeuten:
* I - Elektrolysestrom
* z - Zahl der übertragenen [[Elektron]]en
* F - [[Faraday-Konstante]] (96.486 As/mol)
* D - [[Diffusionskonstante]] (u. a. abhängig von der [[Viskosität]] der Lösung und der Größe der diffundierenden Teilchen)
* A - Elektrodenoberfläche
* t - Zeit
* c - Ausgangskonzentration des umgesetzten Stoffes

Das Produkt <math> I \cdot \sqrt{t} </math> ist dabei für den untersuchten Stoff in einem bestimmten Zeitraum während der Messung konstant und ist abhängig von der Ausgangskonzentration ''c'', der Diffusionskonstanten ''D'' und der Zahl der übertragenen Elektronen ''z'' (Änderung der [[Oxidationsstufe]] des Stoffes). Hierüber lassen sich demnach über die Cotrell-Gleichung Berechnungen der Ausgangskonzentration oder der Änderung der Oxidationsstufe oder der Diffusionskonstanten durchführen.<ref>B. Speiser: ''Elektrodenreaktionen und Chronoamperometrie,'' Chemie in unserer Zeit, 15. Jahrg. 1981, Nr. 1, S.21</ref>

== Biamperometrie ==

Bei dieser vereinfachten Variante der Amperometrie wird mit zwei gleichen Arbeitselektroden gearbeitet, die beispielsweise aus je einem Platindraht bestehen. Zwischen den beiden Elektroden liegt ein kleiner Widerstand (z. B. 10 Ohm), zwischen der Anodenelektrode und dem Pluspol liegt ein großer Widerstand (z. B. 4 Kilo Ohm), bei Batteriespannungen von 0,5 - 1 V wird der Strom an der Anode gemessen.
Es kann nur dann ein Elektrolysestrom fließen, wenn an beiden Elektroden Stoffumsetzung erfolgt. Dies tritt dann ein, wenn beide Komponenten elektroaktive Spezies sind und die elektrische Spannung zwischen beiden Elektroden hinreichend groß ist (meist 10-100 mV). Verwendet wird diese Methode bei der Dead-Stop-Titration.

Die Dead-Stop-Titration wird beispielsweise zum Nachweis geringer Wasserspuren mittels der Karl-Fischer-Titration gebraucht. Dabei setzt sich Schwefeldioxid mit Iod und Wasser zu Iodid und Schwefelsäure um. Vor dem Endpunkt liegt noch das inaktive Iodid vor. Sobald aber freie Iodmoleküle vorliegen kommt es zu einem Stromanstieg.

== Siehe auch:==
*[[Coulometrie]]

== Literatur ==

*Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Stichwort: Elektrochemische Analyseverfahren.
*Georg Schwedt, Analytische Chemie, Wiley VCH, 2. Auflage 2008, ISBN 978-3-527-31206-1
*Karl Cammann (Hrsg.), Instrumentelle Analytische Chemie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg - Berlin, 2001.

= [[Derivat (Chemie)]] =
Als '''Derivat''' (auch ''Abkömmling'', [[latein]]isch ''derivare'', ''abfließen'', ''ableiten'') wird in der [[Chemie]] ein abgeleiteter Stoff ähnlicher Struktur zu einer entsprechenden Grundsubstanz bezeichnet. Derivate sind Stoffe, deren Moleküle an Stelle eines H-Atoms oder einer [[Funktionelle Gruppe|funktionellen Gruppe]] ein anderes Atom oder eine andere Atomgruppe besitzen bzw. bei denen ein oder mehrere Atome/Atomgruppen entfernt wurden. Die Herstellung eines Derivates bezeichnet man als Derivatisierung.

== Beispiele ==
Man bezeichnet [[Carbonsäureamide]], [[Carbonsäureanhydride]], [[Carbonsäurehalogenide]] und [[Nitrile]] als Derivate der jeweiligen [[Carbonsäure]], da sie aus dieser durch Veränderung funktioneller Gruppen zugänglich sind.
[[Alkohol]]e und [[Ether]] kann man formal als Derivate des Wassers mit der Struktur
:R-O-H bzw. R-O-R
ansehen. Setzt man für den Rest R Wasserstoff, so erhält man Wasser (H-O-H), setzt man für R den Methylrest CH3, so erhält man Methanol (CH3-O-H).

Derivate des [[Ethan]]s sind beispielsweise
* [[Ethanol]]
* [[Ethen]]
* [[Ethin]]
* [[Acetaldehyd]] (''Ethanal'')
* [[Essigsäure]] (''Ethansäure'')
* [[Chlorethan]]
* [[Ethylamin]] (''Aminoethan'')

== Homologe Reihen ==
Vom Begriff Derivat abgegrenzt werden muss der Begriff [[Homologe Reihe|Homologon]]. Homologa sind Stoffe, die sich nur durch die Kettenlänge ihrer Grundbausteine unterscheiden; in der Organischen Chemie sind dies die Kohlenwasserstoffketten etwa von [[Alkane]]n, [[Alkene]]n, Alkoholen oder Carbonsäuren. Homologa sind in aller Regel keine Derivate.

== Die Bedeutung von Derivaten ==
In der [[Pharmazie]] hat die Derivatisierung besondere Bedeutung, um aus bestehenden Arzneimitteln neue, möglicherweise wirksamere oder verträglichere Arzneimittel zu schaffen. So ist zum Beispiel die [[Acetylsalicylsäure]] (der Hauptbestandteil und -wirkstoff des [[Aspirin]]s) ein Derivat der [[Salicylsäure]], also des medizinisch aktiven Stoffes. Ein weiteres Beispiel ist [[Paracetamol]], das besser verträgliche Derivat des [[Acetanilid]]s.

In der gesamten chromatographischen Analytik spielen Derivate eine bedeutende Rolle. In der [[Gaschromatographie]] und [[Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung]] werden Derivate meist eingesetzt, um nicht oder nur schwer verdampfbare Analyte in leichter flüchtige Derivate umzuwandeln, die der Chromatographie in der [[Gasphase]] zugänglich sind. In der [[HPLC]] werden häufig [[chromophor]]e und/oder [[fluorophor]]e Derivate hergestellt, um die sensitive und spezifische Detektion im sichtbaren bzw. [[Ultraviolett]]-Bereich oder durch den Nachweis mittels [[Fluoreszenzdetektor]]en zu ermöglichen.

== Literatur ==
* Karl Blau, Graham S. King (Hrsg.): ''Handbook of Derivatives for Chromatography''. Heyden & Son Ltd., London 1977, ISBN 0-85501-206-4.
* Jürgen Falbe u. a. (Hrsg.): ''[[Römpp Lexikon Chemie]]''. 9. Aufl. Thieme, Stuttgart 1995, ISBN 3-13-102759-2.
* Daniel R. Knapp: ''Handbook of Analytical Derivatization Reactions''. J. Wiley & Sons, New York 1997, ISBN 0-471-03469-X.
* [[Kurt Peter C. Vollhardt]]: ''Organische Chemie'' („Organic chemistry, structure and function“). 3. Aufl. Wiley VCH, Weinheim 2000, ISBN 3-527-29819-3 (Kap. 15, 19 und 20).

@@@@@

= [[Periodensystem]] =

= [[Atom]] =

= [[Chemische Bindung]] =

= [[Molekül]] =

= [[Komplexchemie]] =

(Wikibook: [http://de.wikibooks.org/wiki/Ligandenfeldtheorie_und_die_Vereinheitlichung_molekularen_Verhaltens Ligandenfeldtheorie und die Vereinheitlichung molekularen Verhaltens])

= [[Chemische Reaktion]] =

= [[Reaktionsgleichung]] =

= [[Stöchiometrie]] =

= [[Thermodynamik]] =

= [[Chemisches Gleichgewicht]] =

= [[Massenwirkungsgesetz]] =

= [[Dissoziation (Chemie)]] =

= [[Elektrische Leitfähigkeit]] =

= [[Elektrochemie]] =

= [[Elektrode]] =

= [[Nernst-Gleichung]] =

= [[Elektrochemische Spannungsreihe]] =

= [[pH-Wert]] =

= [[Kinetik (Chemie)]] =

= Lesenswerte Artikel =
[[Portal:Chemie/Übersicht Lesenswerte Artikel]]

* [http://www.versuchschemie.de/index.vc?c=8 viele chemische Versuche mit Erklärungen und Bildern]

= Einzelnachweise =
<references/>

Dünnschichtchromatographie

2012-02-01T04:57:33Z

Shakiestone: /* Auftrennung */

[[Datei:TLC black ink.jpg|thumb|DC eines Tintenfarbstoffgemisches]]
Die '''Dünnschichtchromatographie''' bzw. '''-Chromatografie (DC''' oder ''TLC'', {{EnS|''thin layer chromatography''}}) ist ein [[physik]]alisch-[[Chemie|chemisches]] Trennverfahren, das zur Untersuchung der Zusammensetzung von Proben genutzt wird.
Besonders vorteilhaft bei dieser [[Chromatographie|chromatographischen]] Methode ist der geringe apparative Aufwand, die Schnelligkeit, die hohe Trennleistung und der geringe Substanzbedarf. Eingesetzt wird sie zum Beispiel zum raschen Nachweis der Reinheit einer Substanz oder der Überprüfung der Identität mit einer Referenzsubstanz. Auch die Verfolgung des Reaktionsverlaufes von chemischen Umsetzungen im Labor ist mit wenig Aufwand möglich.

== Geschichte ==
N. A. Izmailov und M. S. Shraiber, zwei russische Forscher, führten 1938 eine chromatographische Trennung mit einer horizontalen Dünnschichtplatte durch, auf die sie das Lösemittel auftropften. Doch ihre Methode wurde kaum beachtet. Erst als J. G. Kirchner und seine Mitarbeiter (darunter auch B. Harnischmacher) sich ab 1951 mit ihr befassten, wurde das Interesse anderer an der Methode geweckt. Zum Durchbruch verhalf ihr [[Egon Stahl]], als er die Herstellung von leistungsfähigen Platten beschrieb. Von ihm stammt auch der Name Dünnschichtchromatographie.<ref name="geschichte">Joseph C. Touchstone: ''Practice of Thin Layer Chromatography.'' 3. Auflage, Wiley, New York, 1992, S. 3–4.</ref>

== Theoretische Grundlagen ==
=== Grundprinzip der chromatographischen Trennung ===
Das Grundprinzip der Chromatographie gilt für alle chromatographischen Methoden und kann wie folgt kurz zusammengefasst werden: Teilchen (Moleküle, Ionen) verteilen sich auf zwei Phasen in einem bestimmten Verhältnis (Gleichgewichtszustand).
Bei der DC wandert ein Lösungsmittel durch Kapillarkräfte an einem festen, feinporigen Trägermaterial (z.B. Kieselgel) aufwärts. Sind in dem Lösungsmittel unterschiedliche organische Substanzen mit verschiedenartigen funktionellen Gruppen enthalten, so gibt es Adsorptionswechselwirkungen der einzelnen Substanzen mit dem Trägermaterial. Eine starke Wechselwirkung dämpft die Wanderungsgeschwindigkeit der einzelnen Komponente in Bezug zur Lösungsmittelfront.
Je höher der Anteil eines stark polaren Lösungsmittels (Wasser ist besonders schlecht) bei der Auftragung, desto mehr Oberflächenbereiche der Beschichtung sind für die Adsorption unwirksam, desto schlechter das Trennergebnis bei der DC (geänderte Rf-Werte, Fleckenverbreiterung).<ref>''Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie.'' 4. Auflage. Band 5, S. 193.</ref>
Entscheidend ist, dass sie individuell sehr rasch von der einen Phase in die andere wandern (auf Grund der Wärmebewegung, der [[Diffusion]] und der raschen Austauschprozesse) und wieder zurück (''[[Dynamik (Physik)|dynamischer]]'' Gleichgewichtszustand). Der Zeitanteil, den das individuelle Teilchen in der mobilen bzw. der stationären Phase zubringt, entspricht auch genau dem Anteil der Teilchen dieser Sorte in den beiden Phasen. Diese Verhältnisse gelten auch, wenn die mobile Phase nicht bewegt wird.

In der Chromatographie werden die Unterschiede, die es bei den Austauschvorgängen zwischen den verschiedenen Teilchensorten gibt, in Geschwindigkeitsunterschiede verwandelt. Die Geschwindigkeit ergibt sich aus dem Produkt der Geschwindigkeit der mobilen Phase und dem Zeitanteil, den die Teilchen in der mobilen Phase verbringen. Es wird angenommen, dass die Teilchen in der mobilen Phase (statistisch gesehen) dieselbe Geschwindigkeit haben wie die Laufmittelmoleküle. Sind sie an die stationäre Phase gebunden, ist die Geschwindigkeit gleich Null („stop and go“-Modell). So werden also Verteilungsunterschiede (Verteilung im allgemeinen Sinn) in Geschwindigkeitsunterschiede verwandelt. Oft sind die Verteilungsunterschiede nur gering. Auftrennungen wären so mit anderen Methoden kaum zu erzielen. In dem Augenblick, in dem es sich aber um Geschwindigkeitsunterschiede handelt, ist es nur eine Frage der Länge der Wegstrecke, bis es zu einer ausreichenden Auftrennung gekommen ist.

Mit [[Flüssigchromatographie|flüssigchromatographischen Methoden]], zu denen auch die Dünnschichtchromatographie zählt, lassen sich alle Proben, die ausreichend stabil sind und in Lösung gebracht werden können, untersuchen.

Grundlage der Dünnschichtchromatographie sind also Transportprozesse in einer Flüssigkeit („mobile Phase“), die durch eine Pulverschicht („stationäre Phase“) strömt. Dabei zeigen unterschiedliche Moleküle meist unterschiedliches Wanderungsverhalten. Wie groß diese Unterschiede sind, ist abhängig von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der verwendeten stationären und mobilen Phase.

=== Stationäre Phase ===
In der Regel kommt als stationäre Phase [[Kieselgel]] zum Einsatz (Normalphasenchromatographie), das aufgrund der freien endständigen [[Hydroxygruppe]]n als [[Polarität (Chemie)|polares]] [[Adsorbens]] für die Probenmoleküle dient. Der mittlere Porendurchmesser der Kieselgele beträgt meist 4 bis 100 nm, wobei der Porendurchmesser von 6 nm (Kieselgel 60, Merck) am gebräuchlichsten ist. Kieselgele enthalten Siloxan- oder Silanol-Gruppen.

Alternativ dazu kommen auch DC-Materialien mit anderen funktionellen Gruppen (z. B. Aminogruppen) zum Einsatz. Sie unterscheiden sich vom Standard-Kieselgel nicht nur in ihrer Polarität, sondern auch in der [[Basizität]] und führen damit zu völlig anderen Trennergebnissen. Auch oberflächenmodifizierte Kieselgele mit unpolaren Haftstellen (durch Kupplung mit Organochlorsilanen) werden eingesetzt (Umkehrphasenchromatographie, {{lang|en|reversed phase}}). Die Reihenfolge, in der die verschiedenen Probemoleküle aufgetrennt werden, kehrt sich dann um – die polaren Moleküle laufen schneller, die unpolaren Moleküle werden stärker festgehalten. Vorteilhaft ist dabei unter anderem, dass auch sehr polare Proben untersucht werden können.
Zur Trennung [[Chiralität (Chemie)|chiraler]] Proben werden beispielsweise ''reversed phase''-DC-Platten eingesetzt, die mit dem Kupfer-Komplex eines chiralen Derivates<ref>K. Günther, [[Jürgen Martens (Chemiker)|J. Martens]], M. Schickedanz: ''Dünnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch.'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angew. Chem.]].'' 96, 1984, S. 514–515, [[DOI: 10.1002/ange.19840960724]].</ref> der [[Aminosäuren|Aminosäure]] L-[[Prolin]] beschichtet sind und die direkte dünnschichtchromatographische Trennung von [[Enantiomere]]n nach dem Prinzip der chiralen [[Ligandenaustausch]]chromatographie erlauben.<ref name="Günther (a)">K. Günther: ''Thin-layer chromatographic enantiomeric resolution via ligand exchange.'' In: ''[[Journal of Chromatography|J. Chrom.]]'' 448, 1988, S. 11–30.</ref><ref>K. Günther, M. Schickedanz, J. Martens: ''Thin-Layer Chromatographic Enantiomeric Resolution.'' In: ''[[Die Naturwissenschaften|Naturwissenschaften]].'' 72, 1985, S. 149–150.</ref><ref name=Kowalska>Teresa Kowalska, Joseph Sherma (Hrsg.): ''Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis.'' CRC Press Taylor & Francis Group, 2007, ISBN 978-0-8493-4369-8 (''Chromatographic Science Series.'' Band 98).</ref>
Als weitere stationäre Phasen für die DC eignen sich auch Aluminiumoxid, Magnesiumsilikat, Kieselgur, Polyamid, Cellulose.

=== Mobile Phase ===
Als Laufmittel werden in der Normalphasen-DC [[Polarität (Chemie)|unpolare]] [[Organische Chemie|organische]] [[Lösungsmittel]] in der Regel als Gemisch mit mäßig [[Polarität (Chemie)|polaren]] Lösungsmitteln genutzt (z. B. [[Petrolether]] und [[Essigsäureethylester]]); in der Umkehrphasen-DC dagegen polare Laufmittel (z. B. [[Acetonitril]] und [[Wasser]]). Über das Mischungsverhältnis kann man die Polarität des Fließmittels steuern.

Die [[Adsorptionsfähigkeit]] der funktionellen Gruppen mit Kieselgel nimmt in der Folge
-COOH > -OH > -NH2 > SH > -CHO > CO > CO2R > - OCH3 > -HC=CH-
ab.

Organische Carbonsäuren oder Alkohole weisen also auf Kieselgel eine sehr hohe Adsorption und damit geringe ''RF''-Werte auf. Bei einem wenig polaren Laufmittel können diese Substanzen möglicherweise am Startfleck verbleiben.

=== Trennstrecke ===
Verschiedene Arten der [[Diffusion]] wirken einer guten Auftrennung entgegen. Entscheidend ist der rasche Wechsel der Teilchen zwischen den beiden Phasen. Daher ist es auch günstig, möglichst geringe Laufstrecken und feine, einheitliche Korngrößen des Schichtmaterials zu haben.
Zu geringe und zu hohe Geschwindigkeiten der mobilen Phase wirken sich negativ aus. Eine zu geringe Geschwindigkeit begünstigt eine Vergrößerung der Zonen, in denen sich die Probemoleküle aufhalten. Je mehr Zeit zur Verfügung steht, desto größer ist die Rolle, die Diffusionsprozesse innerhalb der mobilen Phase spielen. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, kommt es seltener zu einem Wechsel der Teilchen zwischen der mobilen und der stationären Phase. Das führt zu einer größeren statistischen Streuung und ist ebenfalls unerwünscht. Bei allen chromatographischen Methoden gibt es entsprechend eine optimale Geschwindigkeit der mobilen Phase, die durch die [[Van-Deemter-Gleichung]] beschrieben wird. Je feiner die Korngrößen sind (bzw. die Dimensionen), desto höher kann die Geschwindigkeit werden. Daraus folgen auch [[Wirtschaftlichkeit|ökonomisch]]e Vorteile.

Bei der DC ist die erwünschte räumliche Auftrennung zwischen den verschiedenen Probekomponenten der gesamten Laufstrecke [[proportional]] (Abstand Startlinie – Laufmittelfront). Die Vergrößerung der einzelnen Zonen auf Grund statistischer Effekte ist geringer (nicht der Laufstrecke proportional sondern der [[Wurzel (Mathematik)|Wurzel]] der Laufstrecke). Daher ist es bei schwierigen Trennungen sinnvoll, größere DC-Folien und Laufstrecken zu verwenden.

Mit der Dünnschichtchromatographie lässt sich auf einer 15cm langen Laufstrecke eine Trennleistung von ca. 400–3000 theoretischen Böden erzielen.

== Praktische Durchführung ==
=== Probenauftrag ===
Die zu untersuchende Substanz wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und mit Hilfe einer [[Kapillare]] punkt- oder strichförmig aufgetragen. Dies geschieht bei der eindimensionalen DC auf der Startlinie der Folie oder Platte, bei der zweidimensionalen DC (siehe unten) in einer Ecke. Die zu trennende Substanzmenge beträgt ca. 5–20 Mikrogramm. Für eine besonders gleichmäßige und auch quantitativ reproduzierbare Auftragung stehen auch Maschinen zur Verfügung, welche die Lösung mit Hilfe von Druckluft oder Stickstoff aufsprühen. Die stationäre Phase (Trennschicht) besteht aus einer dünnen Schicht eines sehr feinkörnigen Materials (z. B. [[Kieselgel]], [[Kieselgur]], [[Aluminiumoxid]], [[Cellulose]]). Diese Trennschicht ist sehr gleichmäßig auf eine Trägerfolie oder Trägerplatte aus Kunststoff, Aluminiumblech oder Glas aufgetragen und [[kommerziell]] in unterschiedlichen Schichtdicken erhältlich.

Daneben werden auf der Startlinie in vielen Fällen auch Lösungen von reinen Vergleichssubstanzen oder Vergleichsmischungen aufgetragen. Es ist entscheidend, die Auftragzonen möglichst eng zu halten (wenige Millimeter). Kommerziell erhältlich sind auch DC-Folien mit so genannten Konzentrationszonen. Hier wird eine Zone mit besonders geringer [[Adsorption]] vorgeschaltet. Die Probeflecken werden dadurch nach Beginn der Chromatographie in der Richtung der Laufstrecke zusammengestaucht und so sind besonders enge Auftragzonen erzielbar.

Nach dem Auftragen muss die Platte getrocknet werden, da restliches Lösungsmittel das Ergebnis verändern kann.

Für spezielle Anwendungen kann auch das „Waschen“ der Platte vor dem Auftragen der Probe oder auch das Trocknen im [[Exsikkator (Chemie)|Exsikkator]] oder Trockenschrank bei erhöhter Temperatur notwendig sein. Gewaschen werden die Platten durch Einstellen in eine Chromatographiekammer mit dem entsprechenden Lösungsmittel, bis die Fließmittelfront die Oberkante der Platte erreicht hat.

=== Auftrennung ===
[[Datei:Tlc sequence.svg|thumb|500px|none|gerahmt]]

Nach dem Auftragen wird die Platte senkrecht in eine Chromatographiekammer mit einem geeigneten Fließmittel (mobile Phase) eingestellt. Um eine Beeinflussung der Ergebnisse durch das Verdampfen des Fließmittels zu verhindern, führt man die Trennung in einer mit dem Fließmittel gesättigten [[Atmosphäre (Technik)|Atmosphäre]] in einem geschlossenen Gefäß durch. Zur besseren Sättigung des Dampfraumes mit Laufmittel kann ein Filterpapier eingelegt werden. Die Sättigung verhindert Verdampfen des Laufmittels von der Platte und damit eine Änderung der Zusammensetzung auf der Platte.

Das Fließmittel saugt sich nun über [[Kapillarkräfte]] in die stationäre Phase nach oben. Sobald die Flüssigkeit die Startlinie erreicht hat, lösen sich die Substanzen in ihr. Die Moleküle sind nun den Anziehungskräften der stationären Phase einerseits und den Anziehungskräften der mobilen Phase andererseits ausgesetzt. Je nach Kräfteverhältnis bleibt ein Teilchen eher am Startpunkt oder es wandert mit der mobilen Phase nach oben. Im Allgemeinen gilt: Je unpolarer das Fließmittel ist, desto weniger wandern polare Substanzen und umgekehrt. Es gilt aber auch, dass polare Substanzen mit polaren stationären Phasen stärker wechselwirken.
Die Lösungsmittelpolarität ist dabei analog wie in der [[Säulenchromatographie]].

Kurz bevor die Laufmittelfront das obere Ende der Platte erreicht, wird die Platte aus der Chromatographiekammer entnommen und möglichst zügig getrocknet.

=== Auswertung ===
[[Datei:Schema Dünnschichtchromatographie.svg|miniatur|Schematische Darstellung einer DC-Platte]]
[[Datei:TLC-Essential-Oils.jpg|thumb|DC-Trennung von 10 [[Ätherische Öle|ätherischen Ölen]]]]

Im einfachsten Fall sind die getrennten Substanzen beim Betrachten unter UV-Licht als Punkte sichtbar. Alternativ können sie vor der Chromatographie mit Chromophoren derivatisiert werden, damit sie UV-aktiv werden. Auch das Besprühen mit oder Tauchen in [[Reagenz]]ienlösungen sind weitere Möglichkeiten.

Viele Schichtmaterialien enthalten Zusätze, die im [[UV]]-Licht [[Fluoreszenz|fluoreszieren]] und an denjenigen Stellen dunkle [[Fluoreszenzlöschung]] zeigen, an denen sich die getrennten Stoffe befinden. Diese Fluoreszenzfarbstoffe dürfen während der chromatographischen Trennung nicht wandern. Gebräuchlich sind vor allem [[Mangan]] aktiviertes [[Zinksilikat]] (mit UV-Licht der Wellenlänge 254 nm bestrahlt) und [[Calciumwolframat]] (mit UV-Licht der Wellenlänge 366 nm bestrahlt). Tatsächlich handelt es sich bei der Methode nicht um eine Fluoreszenzlöschung im engeren Sinne. Probemoleküle werden sichtbar, wenn sie im Bereich von 254 nm oder 366 nm UV-Licht [[Lichtabsorption|absorbieren]]. Es gelangt dann weniger UV-Licht zu den Fluoreszenzfarbstoffmolekülen (dunkle Flecken auf grün bzw. blau leuchtendem Hintergrund zu sehen). Dazu müssen genügend viele funktionelle Gruppen bzw. genügend große Systeme mit [[Konjugation (Chemie)|konjugierten]] [[Doppelbindungen]] vorhanden sein. [[Gesättigte Verbindungen|Gesättigte]] [[Kohlenwasserstoffe]] und viele [[Aminosäuren]] sind daher mit dieser Methode nicht nachzuweisen, [[aromatische Verbindungen]] z. B. sehr leicht bei 254 nm.

Auch die Eigenfluoreszenz bestimmter Stoffe oder andere Eigenschaften wie [[Radioaktivität]] können zur [[Detektion]] herangezogen werden.

Bei der Verwendung von Sprüh- oder Tauchreagenzien (z.B. [[4-Chlor-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazol|NBD-Cl]], [[Molybdatophosphorsäure]] oder [[2,7-Dichlorfluorescein]]) laufen Farbreaktionen ab, die empfindlich und spezifisch genug sind, um zum Nachweis bestimmter [[Funktionelle Gruppe|funktioneller Gruppen]] verwendet zu werden. Über die Auswahl der Farbreaktion lässt sich der Informationsgehalt bei der DC wesentlich erhöhen. Alternativ werden Reaktionen eingesetzt, die allgemein wirksam sind (zum Beispiel [[Oxidation]] mit Hilfe von [[Salpetersäure]]lösungen oder Ioddampf). Bei einer Reihe von Farbreaktionen ist es erforderlich, die Folie nach dem Besprühen bzw. der Tauchung zu erhitzen.

Eine weitere, sehr einfache Methode besteht in der Bedampfung mit molekularem [[Iod]]. Dazu genügt es, in ein Glasgefäß ein paar Iod-Kristalle zu legen. Sie [[Sublimation (Physik)|sublimieren]], das heißt sie verdampfen direkt bei Raumtemperatur, bilden einen violetten Dampf von Diiodmolekülen. Durch Einlegen einer DC-Folie in einen solchen Trog werden über Diffusion und Reaktion mit den Molekülen der Substanzflecken binnen kurzer Zeit lockere Komplexverbindungen gebildet (lila oder braun). Vorteil bzw. Nachteil der Methode: die Iod-Verbindungen zerfallen relativ rasch.

In der [[Biochemie]] ist eine saure [[Ninhydrin]]-Lösung ein häufiges Sprühreagenz, um Aminosäuren zu detektieren. Hierbei wird das Ninhydrin über die [[Schiffsche Base]] und durch eine [[Decarboxylierung]] sowie [[Hydrolyse]] zu [[Ruhemans Violett]]. Durch Auftragen von Referenzproben, welche unter gleichen Bedingungen gleich weit wandern wie entsprechende Probekomponenten, kann man das qualitative Auftreten von Stoffen nachweisen. Hierzu wird die Lage der verschiedenen Punkte mit der Lage der Referenzproben verglichen.

Um verschiedene DC vergleichen zu können, werden die so genannten <math>R_\mathrm{f}</math>-Werte (Retentionsfaktor, Rückhaltefaktor, ''ratio of fronts'') berechnet. Es handelt sich dabei um das Verhältnis Wanderungsstrecke des Substanzfleckes (<math>S</math>) zur Wanderungsstrecke des Lösemittels (<math>L</math>): <math>R_\mathrm{f} = \frac{S}{L}</math>. Die <math>R_\mathrm{f}</math>-Werte sind bei gleichem Plattenmaterial und gleicher Laufmittelzusammensetzung Stoffkonstanten.

Die quantitative Auswertung kann mit einem [[Densitometer]] ausgeführt werden. Diese Geräte bieten als sogenannte TLC-Scanner die Möglichkeit der Messung im sichtbaren und im ultravioletten [[Spektralbereich]]. Sie können auch zur Messung der Fluoreszenz eingesetzt werden.
Auch reguläre Flachbettscanner können für eine densiometrische Auswertung in der DC genutzt werden.<ref>Mitchell E. Johnson: ''Rapid, Simple Quantitation in Thin-Layer Chromatography Using a Flatbeted Scanner.'' In: ''Journal of Chemical Education.'' Vol. 77, März 2000, S. 368.</ref>

Neue Geräteentwicklungen ermöglichen auch die direkte Kopplung der Dünnschichtchromatographie mit der [[Massenspektrometrie]]<ref>P. Abu-Rabie, N. Spooner: ''Direct Quantitative Bioanalysis of Drugs in Dried Blood Spot Samples Using a Thin-Layer Chromatography Mass Spectrometer Interface.'' In: ''[[Analytical Chemistry|Anal. Chem.]]'' 81, 2009, S. 10275–10284, PMID 19919036.</ref> So kann auch eine zuverlässige Identifizierung der chromatographisch getrennten Komponenten über deren [[Massenspektrum]] durchgeführt werden.

==Komplexere Techniken und Methoden==
Neben der bisher beschriebenen linearen und eindimensionalen Dünnschichtchromatographie sind für spezielle Anwendungen und Trennaufgaben Techniken entwickelt worden, um beispielsweise komplexere Substanzgemische auftrennen zu können. Die [[Hochleistungsdünnschichtchromatographie]] stellt eine solche Weiterentwicklung dar.

=== Zweidimensionale DC===
Bei der zweidimensionalen DC wird nach der ersten Entwicklung das Laufmittel abgedampft, die Platte um 90° gedreht und − in der Regel in einem anderen Laufmittel − eine zweite Entwicklung durchgeführt. Dadurch kann eine bessere Auftrennung bei Multikomponentengemischen erreicht werden. Die Identifizierung ist aber aufwendiger, da keine Referenzsubstanzen mitlaufen können.


=== Zirkulare Dünnschichtchromatographie ===
Eine alternative Technik zur linearen DC stellt die so genannte ''zirkulare Dünnschichtchromatographie'' (abgek. '''CLC''' vom engl. ''Centrifugal Layer Chromatography'' oder '''RPC''' von ''Rotary Planar Chromatography'') dar.<ref name="Sherma">Joseph Sherma, Bernard Fried: ''Handbook of thin-layer chromatography.'' Marcel Dekker, New York 2003, S. 323 ({{Google Buch|BuchID=DTK9hOdxwUYC|Linktext=Eingeschränkte Vorschau}}).</ref> Hierbei werden runde Glasscheiben verwendet, die ringförmig mit der stationären Phase beschichtet sind. Die Scheibe wird mit Hilfe eines Elektromotors in rasche und gleichmäßig kontrollierte Rotation versetzt. Die Probelösung wird mit Hilfe einer Pumpe zum inneren Rand der Schicht geleitet, vorher und nachher das entsprechende Fließmittel.

Da die stationäre Phase in der Regel einen Farbstoff enthält, der bei UV-Licht der Wellenlänge 254 nm oder 366 nm fluoresziert, kann der Trennvorgang durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe kontrolliert werden. Am Anfang des Trennprozesses befindet sich die Probe in einer wenige Millimeter starken Kreiszone am inneren Rand der Scheibe. Mit fortschreitender Trennung wird das Substanzgemisch der Probe in eine Reihe von Ringen aufgespalten, die getrieben von der Fliehkraft nach außen wandern.

=== Präparative Dünnschichtchromatographie ===
Die DC kann auch präparativ, d.h. zur Reinigung kleiner Substanzmengen genutzt werden. Dann wird sie auch '''PLC''' (engl. für ''Preparative Layer Chromatography'') genannt. Hierbei werden in der Regel auf Glasplatten mit dickeren stationären Phasen größere Mengen der zu trennenden Substanzmischung strichförmig aufgetragen. Nach dem Trennlauf befinden sich die voneinander getrennten Substanzen als Linien in verschiedenen Höhen. Die Zielsubstanz kann dann mitsamt des Trägermaterials mechanisch abgeschabt werden. Durch einfache Filtration mit einem geeigneten Lösungsmittel wird sie von der stationären Phase [[Eluation|eluiert]] und so rein erhalten.

Auch von den üblichen (analytischen) DC-Folien mit dünner stationärer Phase lassen sich genügende Mengen Reinsubstanz erhalten, um sie für empfindliche Analyseverfahren wie die [[Massenspektrometrie]] oder die [[Infrarotspektroskopie]] nutzen zu können.

Die zirkulare DC kann ebenfalls präparativ genutzt werden. Hierbei wird die gewünschte Probenkomponente, nachdem sie am äußeren Rand der Trennschicht angelangt ist, gemeinsam mit dem Laufmittel in einem entsprechende Sammelbehälter aufgefangen.

Um größere Substanzmengen bei weit geringerem apparativen Aufwand zu reinigen nutzt man heute eher [[Säulenchromatographie|säulenchromatographische]] Techniken wie die [[Flash-Chromatographie]].

== Vorteile und Nachteile der Dünnschichtchromatographie ==
Im Gegensatz zu den leistungsfähigeren Chromatographie-Verfahren wie [[Gaschromatographie]] und [[HPLC|Hochleistungsflüssigkeitschromatographie]] kommt die DC mit geringem apparativen Aufwand aus und stellt sich als schnelles, vielseitiges und preiswertes Analyseverfahren dar.

Die Gaschromatographie lässt sich nur bei Proben anwenden, die unzersetzt verdampfbar sind. Bei der [[Flüssigchromatographie]] gibt es wenig Einschränkungen. Fast immer lässt sich ein Weg finden, eine Probe aufzulösen. Im Vergleich zu den säulenchromatographischen Methoden besteht der Vorteil, dass Proben, die Gruppen von Komponenten enthalten, die sich jeweils stark in der Polarität unterscheiden, leichter zu erfassen sind. Laufmittelwechsel ist nicht so leicht möglich wie bei der Säulenchromatographie. Es ist aber möglich, zunächst in einem Laufmittel zu entwickeln und nach Zwischentrocknung in einem anderen (das sich in der Polarität stark unterscheidet).

Nachteilig ist bei der analytischen Anwendung der DC, dass es schwerer ist, eine ''quantitative'' Analyse durchzuführen. Bei bestimmten Aufgabenstellungen genügt es allerdings schon, die Mengenverhältnisse abzuschätzen (Fortschritt einer chemischen Reaktion). Die früheren Probleme einer zuverlässigen Quantifizierung konnten in den letzten Jahren durch Entwicklung leistungsfähiger Densitometer – wie oben erwähnt – überwunden werden. Die Qualitätskriterien der quantitativen Auswertung genügen inzwischen den Richtlinien für die [[Gute Laborpraxis]].

== Literatur ==
*Elke Hahn-Deinstorp: ''Applied Thin-Layer Chromatography – Best Practice and Avoidance of Mistakes.'' Wiley-VCH, Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapur, Toronto 2000, ISBN 3-527-29839-8.
*J. Sherma, B. Fried (Hrsg.): ''Handbook of Thin-Layer Chromatography.'' In: ''Chromatographic Science Series.'' Volume 55. Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong 1991, ISBN 0-8247-8335-2.
*Lloyd R. Snyder, Joseph H. Kirkland, John W. Dolan: ''Introduction to Modern Liquid Chromatography.'' 3. Auflage, Wiley-Interscience, New York 2010, ISBN 978-0-470-16754-0.
*Egon Stahl(Hrsg.): ''Dünnschicht-Chromatographie: Ein Laboratoriumshandbuch'' Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1962.

== Weblinks ==
* [http://www.spatzinger.de/index.php/chemie/faerbereagenzien-fuer-die-duennchichtchromatographie.html Färbereagenzien für die Dünnschichtchromatographie]
* [http://www.youtube.com/watch?v=xxzwlV5ZPMs Dünnschichtchromatographie eines Rohchlorophyllextrakts]
== Einzelnachweise ==
<references/>

{{SORTIERUNG:Dunnschichtchromatographie}}
[[Kategorie:Chromatographie]]

[[ar:كروموتغرافيا الطبقة الرقيقة]]
[[bs:Tankoslojna hromatografija]]
[[ca:Cromatografia de capa fina]]
[[cs:Chromatografie na tenké vrstvě]]
[[en:Thin layer chromatography]]
[[es:Cromatografía en capa fina]]
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[[fi:Ohutkerroskromatografia]]
[[fr:Chromatographie sur couche mince]]
[[id:Kromatografi lapis tipis]]
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[[pl:TLC (chemia)]]
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[[simple:Thin layer chromatography]]
[[sk:Chromatografia na tenkej vrstve]]
[[sl:Tankoplastna kromatografija]]
[[sv:Tunnskiktskromatografi]]
[[vi:Sắc kí lớp mỏng]]
[[zh:薄层色谱法]]

Spermatophore

2012-01-19T05:32:11Z

Shakiestone:

'''Spermatophoren''' (Samenpakete) dienen bei vielen [[Würmer]]n, [[Gliederfüßer]]n, [[Weichtiere]]n und auch noch bei einigen [[Amphibien]] ([[Molch (Biologie)|Molchen]]) der [[Spermium|Spermienübertragung]].

Es handelt sich um Spermienhaufen, die durch bestimmte Kittsubstanzen zusammengehalten werden, die in speziellen Anhangsdrüsen der Geschlechtsorgane entstehen.

Die Männchen bringen sie auf verschiedene Weise in den weiblichen Körper: Durch direktes Einführen, Anheften, Schleifen des Weibchens über die auf Stielen am Boden haftenden Samenpakete etc. Eine Ausnahme bilden die [[Silberfischchen]], bei denen das Männchen ein Samenpaket ablegt, das anschließend vom Weibchen gefunden wird.

Die Übergabe von Spermatophoren stellt eine Möglichkeit der [[Begattung]] dar, die zu einer inneren [[Befruchtung]] führt. In der Regel geschieht die Übertragung der Spermatophoren nach einem komplizierten Vorspiel. Durch diese Begattungsform werden weniger Spermien benötigt als bei einer äußeren Befruchtung.

== Weblinks ==

* [http://tolweb.org/tree/eukaryotes/animals/mollusca/cephalopoda/glossary/glossaryLichen/spermatophoreLichen/SpermatophoreTerm.html Spermatophoren bei Kalmaren]

[[Kategorie:Anatomie (Wirbellose)]]
[[Kategorie:Entwicklungsbiologie]]
[[Kategorie:Hoden]]

[[cs:Spermatofor]]
[[en:Spermatophore]]
[[eo:Spermujo]]
[[es:Espermatóforo]]
[[fi:Spermatofori]]
[[fr:Spermatophore]]
[[io:Spermatoforo]]
[[it:Spermatoforo]]
[[ja:精莢]]
[[nl:Spermatofoor]]
[[pl:Spermatofor]]
[[pt:Espermatóforo]]
[[ro:Spermatofor]]
[[ru:Сперматофор]]
[[sl:Spermatofor]]
[[uk:Сперматофор]]
[[zh:精包]]

Kategorie:Kreislaufsystem

2011-12-29T10:37:48Z

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Kategorie:Kreislaufsystem

2011-12-29T05:24:04Z

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Glomerulum

2011-12-12T04:52:18Z

Shakiestone:

[[Datei:Kidney nephron.jpg|miniatur|Feinbau der Niere, schematisch]]
[[Datei:Gray1130.svg|miniatur|Schematischer Aufbau des Nierenkörperchens]]
[[Datei:Renal corpuscle.svg|miniatur|hochkant=1.5|Schematischer Aufbau des Nierenkörperchens: '''A''' Nierenkörperchen; '''B''' Hauptstück; '''C''' Mittelstück; '''D''' Juxtaglomeruläre Apparat 
'''1''' Basalmembran; '''2''' Bowmansche Kapsel, parietales Blatt; '''3''' Bowmansche Kapsel, viszerales Blatt; '''3a''' Podozytenfüsschen; '''3b''' Podozyt; '''4''' Lumen der Bowman-Kapsel (Harnraum); '''5a''' Mesangium - intraglomeruläre Mesangiumzellen; '''5b''' Mesangium - extraglomeruläre Mesangiumzellen; '''6''' Juxtaglomeruläre Zellen; '''7''' Macula densa; '''8''' Miozyten (Muskelzellen der Arteriolenwand); '''9''' Arteriola afferens; '''10''' glomeruläre Kapillaren; '''11''' Arteriola efferens]]

Das '''Nierenkörperchen''' (''Corpusculum renale'', Malpighi-Körperchen nach [[Marcello Malpighi]], 1628–1694) ist ein Teil des [[Nephron]]s. Es handelt sich um eine kugelige Struktur in der Rinde der [[Niere]], die den [[Primärharn]], ein Ultrafiltrat des Blutes, bildet. Es besteht aus einem [[Kapillare (Anatomie)|kapillären]] Gefäßknäuel (''Glomerulus'' oder ''Glomerulum'', Mehrzahl ''Glomeruli'' oder ''Glomerula''), das von der ''Bowman-Kapsel'' (nach [[William Bowman]], 1816–1892) umschlossen wird. Beide Strukturen bilden die '''Blut-Harn-Schranke'''.

== Gefäße ==
Man kann am Nierenkörperchen einen ''Gefäßpol'' mit genau einem zu- und wegführendem Blutgefäß und auf der anderen Seite einen ''Harnpol'' mit der Öffnung zum Tubulussystem unterscheiden.
Das zuführende Gefäß für das Glomerulum ist die ''Arteriola glomerularis afferens'' (oder kurz das ''Vas afferens''). Es entstammt der Nierenarterie ([[Arteria renalis]]) über eine Folge von Verzweigungen in ''Arteriae intralobulares'', ''Arteriae arcuatae'' und ''Arteriae corticales radiatae'', die schließlich das ''Vas afferens'' abgeben. Nach Passage des Kapillarbetts im Glomerulum fließt das Blut durch ein weiteres arterielles Gefäß, die ''Arteriola glomerularis efferens'' (oder kurz das ''Vas efferens'') ab.

Das ''Vas afferens'' stülpt sich in die Bowman-Kapsel hinein, verzweigt sich und bildet dort ein Knäuel, das Glomerulum, welches bei genauerer Betrachtung aus ungefähr 30 verzweigten, anastomosierenden, aber parallelgeschalteten Kapillarschlingen besteht. Der Druckabfall bei der Passage des Blutes ist durch den parallelen Verlauf der Kapillaren nur gering.

[[Datei:Histology-kidney.jpg|miniatur|Lichtmikroskopische Aufnahme eines Nierenkörperchens]]

An das ''Vas afferens'' ist der sogenannte [[Juxtaglomerulärer Apparat|juxtaglomeruläre Apparat]] angelagert. Es ist eine Kontaktstelle zum Tubulus desselben Nephrons, der zunächst zum Zentrum der Niere wegführt und dann schlaufenförmig in die Nähe seines Ausgangspunktes zurückkehrt. Hier spielen sich bedeutsame Regulationsvorgänge ab.

Das ''Vas efferens'' führt vom Glomerulum weg in Richtung Zentrum der Niere und bildet um das Tubulussystem des Nephrons, aus dem es entstammt, erneut ein Kapillargebiet.

== Bowman-Kapsel ==
Die ''Bowman-Kapsel'', auch ''Bowmansche Kapsel'', besitzt zwei Schichten. Das äußere Blatt der Bowman-Kapsel umschließt das gesamte Nierenkörperchen. Es besteht aus einem dünnen, einschichtigen Platten[[epithel]]. Das innere Blatt der Bowman-Kapsel liegt den Kapillaren direkt an. Die spezialisierten Zellen des inneren Blattes werden als ''[[Podozyt]]en'' bezeichnet. Zwischen innerem und äußerem Blatt der Bowman-Kapsel entsteht ein schmales [[Lumen (Biologie)|Lumen]]. Der filtrierte Anteil des Blutplasmas tritt durch die Blut-Harn-Schranke in dieses Lumen und fließt direkt durch die Öffnung der Kapsel in den aus sich anschließenden, aus [[proximale Tubuluszelle|proximalen Tubuluszellen]] aufgebauten, [[Nephron|proximalen Tubulus]].

== Blut-Harn-Schranke ==
Die für die Funktion des Nierenkörperchens entscheidende Struktur ist die Blut-Harn-Schranke. Sie wird vom Kapillar[[endothel]], den Podozyten und einer dazwischenliegenden, gemeinsamen [[Basalmembran]] gebildet. Die Schranke entscheidet darüber, welche Moleküle filtriert werden, und enthält hochspezialisierte Strukturen.

* Das Endothel ist vom ''fenestrierten'' (gefensterten) Typ. Die Fenster sind nicht (wie bei anderen gefensterten Endothelien) von einem Diaphragma verschlossen. Zudem besitzt es eine stark negativ geladene [[Glykokalix]] aus Sialoglykoproteinen.
* Die glomeruläre Basalmembran ist mit 300 Nanometern besonders dick und enthält zahlreiche negativ geladene [[Proteoglykane]]. Es handelt sich um die [[Basallamina]]e der Podozyten und des Kapillarendothels, die miteinander verschmolzen sind, so dass sich eine ''Lamina rara externa'', ''Lamina densa'' und eine ''Lamina rara interna'' ausbildet. Der Lamina densa wird eine mechanische Barrierefunktion zugeschrieben.
* Die Podozyten besitzen primäre und sekundäre Verzweigungen. Zwischen diesen Fortsätzen ist eine Schlitzmembran ausgebildet. Die sehr feinen, außerordentlich zahlreichen, miteinander verzahnten Sekundärfortsätze bedecken von der Harnseite vollständig die Basalmembran. In den Schlitzen zwischen den verzahnten Füßchen befindet sich ein Schlitzdiaphragma (ähnlich den [[Zonula adhaerens|Adhärenskontakten]], Protein ''[[Nephrin]]''). Auch die Podozyten besitzen eine negativ geladene Glykokalix.

Die zahlreichen negativen Ladungen in allen Schichten der Blut-Harn-Schranke verhindern, dass zum Beispiel die bei pH 7,4 negativ geladenen [[Plasmaprotein]]e filtriert werden (''Ladungsselektivität''). Außerdem sind Basalmembran, Podozyten und Schlitzmembran nur durchlässig für Moleküle bis zu einem Radius von acht Nanometern (ca. 70 [[Dalton (Einheit)|kDa]]) (''Größenselektivität''). Insgesamt ergibt sich eine ''Permselektivität'' des Filters nach Ladung und Größe, so dass zum Beispiel [[Albumin]] als wichtigstes Plasmaprotein mit 69 kDa, negativer Gesamtladung und einem Molekülradius von 3,5 Nanometern nur in sehr geringem Ausmaß den Filter passieren kann.

<gallery>
Datei:Glomerulum of mouse kidney in Scanning Electron Microscope, magnification 1,000x.GIF|Glomerulus im [[Rasterelektronenmikroskop]] (REM); die Bildbreite entspricht 115 µm.
Datei:Glomerulum of mouse kidney in Scanning Electron Microscope, magnification 5,000x.GIF|Glomerulus im REM; die Bildbreite beträgt 23 µm.
Datei:Glomerulum of mouse kidney with broken capillary in Scanning Electron Microscope, magnification 10,000x.GIF|Glomerulus mit gebrochener Kapillare im REM; die Bildbreite ist 11,5 µm groß.
Datei:Inner view of fenestrae in capillary of glomerulus in Scanning Electron Microscope, magnification 100,000x.GIF|Innenansicht des gefensterten Endothels (''Fenestrae'') im Glomerulus der Mäuseniere im REM; die Bildbreite ist gleich 1,15 µm.
</gallery>

== Mesangium ==
Das [[Mesangium]] ist ein besonderes Bindegewebe innerhalb und außerhalb des Nierenkörperchens. Die so genannten ''Mesangiumzellen'' (''Mesangiozyten'') stützen die Kapillarwände, [[Phagozytose|phagozytieren]] und sind auch an der Informationsweiterleitung bei Regulationsvorgängen (tubuloglomeruläres Feedback) beteiligt. Die extraglomerulären Mesangiumzellen sind Bestandteil des [[Juxtaglomerulärer Apparat|juxtaglomerulären Apparates]].

== Funktion ==
Pro Minute passieren beim Menschen etwa 1 l Blut bzw. 600 ml [[Blutplasma]] die Glomerula der Niere (''Renaler Plasmafluss''), wovon etwa 20 %, also etwa 120 ml pro Minute filtriert werden ([[Glomeruläre Filtrationsrate]]).<ref>Robert F. Schmidt und Florian Lang: ''Physiologie des Menschen: Mit Pathophysiologie''. Springer, 30. Aufl. 2007, ISBN 9783540329084, S. 688.</ref> Pro Tag werden so etwa 180 l Primärharn gebildet.<ref name="Baum">Ursula Baum: ''Anatomie und Physiologie.''Band 1. Elsevier, Urban&FischerVerlag, 7. Aufl. 2004, ISBN 9783930192625, S. 164.</ref> Davon werden 80 bis 90 % in den proximalen Tubuli rückresorbiert. Die [[hormon]]regulierte Feinabstimmung erfolgt [[Antidiuretisches Hormon|ADH]]-abhängig in den Hauptzellen der [[Sammelrohr]]e, so dass insgesamt 99 % des Wassers rückresorbiert und etwa 1,5 l Urin pro Tag gebildet werden.<ref name="Baum"/>

Entscheidend für die Filtration ist die effektive Druckdifferenz zwischen Kapillaren und Bowman-Kapsel, die sich aus dem [[hydrostatisch]]en und dem [[Kolloidosmotischer Druck|kolloidosmotischen Druck]] zusammensetzt. Während der Passage durch das Glomerulum nimmt der hydrostatische Druck praktisch nicht ab, denn durch den großen Gesamtquerschnitt der parallelgeschalteten Kapillaren ist der Widerstand gering. Da ein Ultrafiltrat abgepresst wird und die Plasmaproteine zurückbleiben, steigt während der Kapillarpassage kontinuierlich die Proteinkonzentration und somit der kolloidosmotische Druck, so dass der effektive Filtrationsdruck absinkt und am Ende Null erreicht, wenn das ''Filtrationsgleichgewicht'' erreicht wird.

== Siehe auch ==
* [[Glomerulonephritis]]
* [[Proteinurie]]

== Literatur ==
* Uwe Gille: ''Harn- und Geschlechtssystem, Apparatus urogenitalis.'' In: Salomon/Geyer/Gille (Hrsg.): ''Anatomie für die Tiermedizin''. Enke-Verlag Stuttgart, 2. erw. Aufl. 2008, ISBN 978-3-8304-1075-1.
* Werner Linß, Jochen Fanghänel: ''Histologie: Zytologie, allgemeine Histologie, mikroskopische Anatomie''. Walter de Gruyter 1998, ISBN 9783110140323, S. 207–209.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.unifr.ch/histologie/elearningfree/allemand/biochemie/harnapparat/blut_harn/d-blut_harn.php Harnapparat – Blut-Harn-Schranke] bei der Universität Freiburg, Abteilung für Anatomie

{{SORTIERUNG:Nierenkorperchen}}
[[Kategorie:Histologie der Harnorgane]]
[[Kategorie:Anatomie der Niere]]

[[ca:Corpuscle renal]]
[[en:Renal corpuscle]]
[[es:Corpúsculo renal]]
[[fi:Munuaiskeränen]]
[[hu:Vesetestecske]]
[[it:Corpuscolo renale di Malpighi]]
[[ja:腎小体]]
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[[pl:Ciałko nerkowe]]
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Nierenkörperchen

2011-12-12T04:52:18Z

Shakiestone:

Kategorie:Rhetorischer Begriff

2011-10-30T15:31:36Z

Shakiestone:

In diese Kategorie gehören nur Begriffe der Theorie der Rhetorik, jedoch keine Begriffe oder Wörter, die in der rhetorischen Praxis gebraucht werden.

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Durchschlagspannung

2011-10-30T07:48:35Z

Shakiestone:

Die '''Durchschlagspannung''', auch ''Durchschlagsspannung'', ''Überschlagspannung'' oder ''Überschlagsspannung'' genannt, bezeichnet in der [[Elektrotechnik]] die [[Elektrische Spannung|Spannung]], welche notwendig ist, um [[Elektrischer Strom|Strom]] durch einen [[Isolator]] fließen zu lassen. Es kommt dann zum elektrischen Durchschlag bzw. [[Spannungsdurchschlag]].

Die Durchschlagspannung ist die charakterisierende Kenngröße von [[Funkenstrecke]]n und gasgefüllten [[Überspannungsableiter]]n. Während diese die Überschreitung der Durchschlagspannung kurzzeitig überstehen müssen, können [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensator]]en, Isolationen und [[Isolator]]en bei Überschreitung der Durchschlagspannung auch dann Schaden nehmen, wenn der Spannungsdurchschlag nicht sofort zum [[Elektrischer Kurzschluss|Kurzschluss]] führt. 

Die Durchschlagspannung ist materialspezifisch mehr oder weniger proportional zur Strecke durch den Isolator. Entscheidend für die Höhe der Durchschlagspannung ist die [[Durchschlagsfestigkeit]] des Isolators sowie die Form der anliegenden elektrischen Leiter. Spitze Leiter und Luftzwischenräume führen zu verringerten Durchschlagspannungen pro Strecke, es kommt zu [[Vorentladung]]en, die die Luft ionisieren, das Material schädigen und so den eigentlichen Durchschlag einleiten. 
[[Isolator|Isolationsmaterial]]ien werden durch die [[Durchschlagsfestigkeit|Durchschlagsfeldstärke]] (Durchschlagspannung pro Isolatordicke, meist in [[Kilovolt|kV]] pro mm) charakterisiert.

In [[Halbleiterbauelement|Halbleitern]] wird die Durchschlagspannung als Durchbruchspannung oder [[Sperrspannung]] bezeichnet, sie führt hier nicht zwingend zu Zerstörungen (siehe auch [[Zener-Effekt]], [[Lawinen-Durchbruch]]).

==Siehe auch==
*[[Spannungsdurchschlag]]
*[[Permittivität]]
*[[Dielektrikum]]
*[[Paschen-Gesetz]]

[[Kategorie:Elektrische Spannung]]

[[ca:Tensió de ruptura]]
[[en:Breakdown voltage]]
[[et:Dielektriline läbilöögitugevus]]
[[fr:Tension de claquage]]
[[id:Tegangan rusak]]
[[nl:Doorslagspanning]]
[[pl:Napięcie przebicia]]
[[zh:击穿电压]]

Durchschlagspannung

2011-10-30T05:18:12Z

Shakiestone:

Suberin

2011-10-27T14:05:27Z

Shakiestone:

'''Suberin''' ist ein pflanzliches [[Biopolymere|Biopolymer]], das in [[Zellwand|Zellwänden]] eingelagert ist. Suberinisierte Zellen finden sich sowohl im [[Phelloderm]] als sekundärem Abschlussgewebe als auch in unterirdischen [[Organ (Biologie)#Pflanzenorgane |Pflanzenorganen]]. Namengebend für Suberin ist der [[Art (Biologie)|Artname]] der [[Korkeiche]] (''Quercus suber'').

== Struktur ==
Das Suberin kann in zwei verschiedene Domänen gegliedert werden: eine [[Polyphenole|polyphenolische]] und eine [[Aliphatische Kohlenwasserstoffe|polyaliphatische]] Domäne. In der polyaliphatischen Fraktion wurden [[Dicarbonsäuren]], [[Hydroxycarbonsäuren]], langkettige [[Fettsäuren]] und [[Phenolsäuren]] gefunden. Die gegenwärtige Forschung liefert zudem Hinweise, dass auch [[Glycerin|Glycerol]] ein sehr prominentes [[Monomer]] der Verbindung ist. Der phenolische Anteil zeigt eine Ähnlichkeit zum [[Lignin]]. Allerdings liegt bei ihm der Anteil an Monolignolen deutlich unter dem des Lignins.

Bezüglich der Struktur ist anzunehmen, dass die zwei genannten Anteile räumlich getrennt im Suberin auftreten. So sind im [[Transmissionselektronenmikroskop]] (TEM) die bekannten Suberinlamellen zu beobachten. Da allerdings das Suberin zur Zeit nur nach Depolymerisation untersucht werden kann, stehen exakte Informationen zur genauen Struktur noch aus. Gesichert ist lediglich, dass die einzelnen Monomere über [[Veresterung]]sreaktionen miteinander verknüpft werden.

== Vorkommen ==
Suberin kommt hauptsächlich in den Zellwänden des [[Kork|Phellems]] (Kork) vor, das vom [[Phellogen]] (Korkkambium) nach Außen, zur Pflanzenkörperoberfläche hin, gebildet wird. Außerdem kommt es in der primären [[Endodermis]], in der es den [[Casparischer Streifen]] imprägniert, und in der sekundären [[Endodermis]], in der es als Suberinlammelle auf die Zellinnenwand aufgelagert wird, vor.
Suberin bildet eine Matrix, in die [[Wachse]] eingebettet sind. In dieser Kombination verhindert es den Verlust von Wasser und anderer Moleküle an die Pflanzenoberfläche.

==Biologische Funktion==
Als [[Hydrophobie|hydrophobes]] Material nimmt das Suberin in der [[Wurzel (Pflanze)|Wurzel]] die Funktion einer Versiegelung gegen Wasserdurchtritt wahr. Über diese Grenzfläche hinweg ist Wasser- und Stofftransport nur über den [[Symplast]]en und damit von der Pflanze steuerbar möglich.

[[Kategorie:Biopolymer]]
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Kategorie:Acetat

2011-10-13T12:23:10Z

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In dieser Kategorie werden Artikel über [[Salze]] der [[Essigsäure]] gelistet. [[Ester]] der Essigsäure werden in der [[:Kategorie:Carbonsäureester]] gelistet. Salze und Ester werden allgemein [[Acetate]] genannt.
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2011-10-13T11:14:02Z

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2011-10-11T22:14:26Z

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2011-09-16T06:31:47Z

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2011-09-04T03:41:56Z

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'''Wärmetechnik''' dient der Erzeugung von Wärme (z. B. in geschlossenen Räumen).

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Kategorie:Schwefelsäureester

2011-08-23T22:27:04Z

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2011-04-16T19:29:48Z

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Kategorie:Antriebstechnik

2011-04-16T13:00:43Z

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Kategorie:Kernchemie

2011-04-12T19:58:52Z

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[[zh:Category:核化学]]

Kategorie:Posttranslationale Modifikation

2011-04-03T19:51:23Z

Shakiestone:

'''[[Posttranslationale Modifikation]]en''' sind Veränderungen von [[Protein]]en, die nach der [[Translation (Biologie)|Translation]] stattfinden. Die meisten werden durch den Organismus bzw. durch die Zellen selbst ausgelöst. Zellen besitzen damit eine Vielzahl von Möglichkeiten, ihre Proteine zu bearbeiten und zu verändern. Folgende Vorgänge, die zu neuen Proteinspezies führen, sind im Allgemeinen beobachtet worden:

[[Kategorie:Biochemische Reaktion]]
[[Kategorie:Proteinstruktur]]
[[Kategorie:Genexpression]]

[[da:Kategori:Posttranslationel modifikation]]
[[en:Category:Posttranslational modification]]
[[fr:Catégorie:Modification post-traductionnelle]]
[[ru:Категория:Посттрансляционная модификация]]
[[sl:Kategorija:Posttranslacijske modifikacije]]
[[sr:Категорија:Посттранслационе модификације]]
[[zh:分类:翻译后修饰]]

Kategorie:Genexpression

2011-04-03T19:26:14Z

Shakiestone:

In diese Kategorie werden Artikel eingeordnet, in denen die verschiedenen Mechanismen und Elemente des komplexen Prozesses der [[Genexpression]] behandelt werden.

[[Kategorie:Genetik]]
[[Kategorie:Molekularbiologie]]

[[an:Categoría:Expresión chenica]]
[[ar:تصنيف:تعبير جيني]]
[[da:Kategori:Genekspression]]
[[en:Category:Gene expression]]
[[es:Categoría:Expresión génica]]
[[fa:رده:بیان ژن]]
[[fr:Catégorie:Expression génétique]]
[[it:Categoria:Espressione genica]]
[[ko:분류:유전자 발현]]
[[ru:Категория:Экспрессия генов]]
[[sl:Kategorija:Izražanje genov]]
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[[th:หมวดหมู่:การแสดงออกของยีน]]
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[[vi:Thể loại:Biểu hiện gene]]
[[zh:分类:基因表達]]

Kategorie:Kinase

2011-03-14T17:03:05Z

Shakiestone:

Siehe den Hauptartikel '''[[Kinase]]'''.

[[Kategorie:Transferase]]

[[en:Category:EC 2.7]]
[[fr:Catégorie:EC 2.7]]
[[ru:Категория:КФ 2.7]]
[[sr:Категорија:ЕЦ 2.7]]
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[[zh:Category:EC 2.7]]

Kategorie:Nukleotidyltransferase

2011-03-13T09:17:38Z

Shakiestone:

Siehe den Hauptartikel [[Nukleotidyltransferase]].
{{Commonscat|Nucleotidyltransferase}}
[[Kategorie:Transferase]]

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[[fr:Catégorie:EC 2.7.7]]
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Kategorie:Esterase

2011-03-13T08:09:36Z

Shakiestone:

Siehe '''[[Esterasen]]'''.

[[Kategorie:Hydrolase]]

[[en:Category:EC 3.1]]
[[fr:Catégorie:EC 3.1]]
[[it:Categoria:EC 3.1]]
[[ru:Категория:КФ 3.1]]
[[sr:Категорија:ЕЦ 3.1]]
[[tr:Kategori:EC 3.1]]
[[zh:Category:EC 3.1]]

Aldolase

2011-03-04T17:36:56Z

Shakiestone:

{{Infobox Protein
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}}'''Aldolase''' (ausführlich '''Fructose-1,6-bisphosphat-Aldolase''') ist das [[Enzym]], das die Spaltung von [[Fructose-1,6-bisphosphat]] in [[Dihydroxyacetonphosphat]] (DHAP) und [[Glycerinaldehyd-3-Phosphat]] (GADP) [[Katalyse|katalysiert]]. Diese Reaktion ist ein Teilschritt der [[Glycolyse]] und daher unentbehrlich für die Verwertung von [[Kohlenhydrate]]n in allen Lebewesen. Drei [[Isoform]]en des Enzyms sind bei [[Wirbeltiere]]n bekannt, die in den Muskeln (A), der Leber und [[Erythrozyt]]en (B) sowie im Gehirn (C) lokalisiert sind und von jeweils eigenen [[Gen]]en [[genetischer Code|kodiert]] werden. [[Mutation]]en an einem dieser Gene können zu [[Aldolasemangel]] führen. Fehlt beispielsweise die Aldolase A, kann dies zu [[Rhabdomyolyse]] und einer Form der [[Hämolytische Anämie|hämolytischen Anämie]] führen.<ref>Todd A. Swanson, Sandra I. Kim und Marc J. Glucksman: ''BRS Biochemistry, Molecular Biology, and Genetics''. Lippincott Raven; 5. Auflage 2010; ISBN 978-0781798754; S. 65</ref>

Aldolase B wird ihrem Vorkommen wegen auch [[Leber]]-Aldolase genannt, allerdings ist sie auch in der [[Niere]] präsent. Sie ist die entwicklungsgeschichtlich älteste Isoform und diejenige, die in [[Bakterien]] und Pflanzen gefunden wird.

[[Image:Fructose-1,6-diphosphate breaking (by aldolase).png|left|thumb|250px|Aldolase-katalysierte Spaltung von Fructose-1,6-Bisphosphat]]

== Zusammenbau von H+-ATPase ==
Aldolase B hat eine weitere Funktion, die insbesondere in den Nieren wichtig ist. Dort findet ständig Rückresorption von Blutbestandteilen mittels [[Endozytose]] statt. Voraussetzung für die Regulation von [[Vesikel (Biologie)|Vesikeln]] und anderen Zellinnenräumen ist deren Ansäuerung mittels V-Typ [[membranständige ATPasen|ATPasen]], [[Transportprotein]]en in der jeweiligen Membran, die aus mehreren Untereinheiten zusammengebaut werden. Für diesen Zusammenbau ist Aldolase B essentiell; diese Funktion ist von der genannten enzymatischen Funktion völlig unabhängig.<ref>{{Cite journal
| volume = 282
| issue = 34
| pages = 24495–24503
| last = Lu
| first = Ming
| coauthors = David Ammar, Harlan Ives, Fred Albrecht, Stephen L Gluck
| title = Physical Interaction between Aldolase and Vacuolar H+-ATPase Is Essential for the Assembly and Activity of the Proton Pump
| journal = J. Biol. Chem.
| date = 2007
| pmid = 17576770
| doi = 10.1074/jbc.M702598200
}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Glycolyse}}

[[Kategorie:Lyase]]

[[cs:Aldoláza]]
[[en:Aldolase]]
[[es:Aldolasa]]
[[fr:Aldolase]]
[[id:Aldolase]]
[[it:Fruttosio-bifosfato aldolasi]]
[[ja:アルドラーゼ]]
[[nl:Aldolase]]
[[pl:Aldolazy]]
[[zh:醛縮酶]]

Aldolase

2011-03-04T17:32:29Z

Shakiestone:

{{Infobox Protein
| Name =
| Bild = Fructose 1,6-bisphosphate Aldolase.png
| Bild_legende = Kalottenmodell nach {{PDB|4ALD}}
| PDB = {{PDB2|1ald}}, {{PDB2|2ald}}, {{PDB2|4ald}}
| Groesse = 363 Aminosäuren
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| Struktur = Homotetramer
| Isoformen = A, B, C
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}}'''Aldolase''' (ausführlich '''Fructose-1,6-bisphosphat-Aldolase''') ist das [[Enzym]], das die Spaltung von [[Fructose-1,6-bisphosphat]] in [[Dihydroxyacetonphosphat]] (DHAP) und [[Glycerinaldehyd-3-Phosphat]] (GADP) [[Katalyse|katalysiert]]. Diese Reaktion ist ein Teilschritt der [[Glycolyse]] und daher unentbehrlich für die Verwertung von [[Kohlenhydrate]]n in allen Lebewesen. Drei [[Isoform]]en des Enzyms sind bei [[Wirbeltiere]]n bekannt, die in den Muskeln (A), der Leber und [[Erythrozyt]]en (B) sowie im Gehirn (C) lokalisiert sind und von jeweils eigenen [[Gen]]en [[genetischer Code|kodiert]] werden. [[Mutation]]en an einem dieser Gene können zu [[Aldolasemangel]] führen. Fehlt beispielsweise die Aldolase A, kann dies zu [[Rhabdomyolyse]] und einer Form der [[Hämolytische Anämie|hämolytischen Anämie]] führen.<ref>Todd A. Swanson, Sandra I. Kim und Marc J. Glucksman: ''BRS Biochemistry, Molecular Biology, and Genetics''. Lippincott Raven; 5. Auflage 2010; ISBN 978-0781798754; S. 65</ref>

Aldolase B wird ihrem Vorkommen wegen auch [[Leber]]-Aldolase genannt, allerdings ist sie auch in der [[Niere]] präsent. Sie ist die entwicklungsgeschichtlich älteste Isoform und diejenige, die in [[Bakterien]] und Pflanzen gefunden wird.

[[Image:Fructose-1,6-diphosphate breaking (by aldolase).png|left|thumb|250px|Aldolase-katalysierte Spaltung von Fructose-1,6-Bisphosphat]]

== Zusammenbau von H+-ATPase ==
Aldolase B hat eine weitere Funktion, die insbesondere in den Nieren wichtig ist. Dort findet ständig Rückresorption von Blutbestandteilen mittels [[Endozytose]] statt. Voraussetzung für die Regulation von [[Vesikel (Biologie)|Vesikeln]] und anderen Zellinnenräumen ist deren Ansäuerung mittels V-Typ [[membranständige ATPasen|ATPasen]], [[Transportprotein]]en in der jeweiligen Membran, die aus mehreren Untereinheiten zusammengebaut werden. Für diesen Zusammenbau ist Aldolase B essentiell; diese Funktion ist von der genannten enzymatischen Funktion völlig unabhängig.<ref>{{Cite journal
| volume = 282
| issue = 34
| pages = 24495–24503
| last = Lu
| first = Ming
| coauthors = David Ammar, Harlan Ives, Fred Albrecht, Stephen L Gluck
| title = Physical Interaction between Aldolase and Vacuolar H+-ATPase Is Essential for the Assembly and Activity of the Proton Pump
| journal = J. Biol. Chem.
| date = 2007
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| doi = 10.1074/jbc.M702598200
}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Glycolyse}}

[[Kategorie:Lyase]]

[[cs:Aldoláza]]
[[en:Aldolase]]
[[es:Aldolasa]]
[[fr:Aldolase]]
[[he:עריכת אלדולאז]]
[[id:Aldolase]]
[[it:Fruttosio-bifosfato aldolasi]]
[[ja:アルドラーゼ]]
[[nl:Aldolase]]
[[pl:Aldolazy]]
[[zh:醛縮酶]]

Argininosuccinat-Synthase

2011-02-27T14:40:59Z

Shakiestone:

{{Infobox Protein
| Name =
| Bild =
| Bild_legende = 
| PDB = {{PDB2|2nz2}}
| Groesse = 412 Aminosäuren
| Kofaktor =
| Precursor =
| Struktur = Homotetramer
| Isoformen =
| HGNCid = 758
| Symbol = ASS1
| AltSymbols =
| OMIM = 603470
| UniProt = P00966
| MGIid =
| CAS =
| CASergänzend =
| ATC-Code = 
| DrugBank =
| Wirkstoffklasse =
| Handelsnamen = 
| Verschreibungspflicht =
| TCDB =
| TranspText =
| EC-Nummer = 6.3.4.5
| Kategorie = Ligase
| Peptidase_fam =
| Inhibitor_fam =
| Reaktionsart = Addition
| Substrat = ATP + Citrullin + Aspartat
| Produkte = AMP + Diphosphat + Argininosuccinat
| Homolog_db =
| Homolog_fam =
| Taxon = Lebewesen<ref>[http://omabrowser.org/cgi-bin/gateway.pl?f=DisplayGroup&p1=P00966 Homologe bei OMA]</ref>
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe =
}}Die '''Argininosuccinat-Synthase (ASS)''' ist das [[Enzym]], das die Umsetzung von [[Aspartat]] und [[Citrullin]] zu [[Argininosuccinat]] [[Katalyse|katalysiert]]. Diese Reaktion findet in allen Lebewesen bei der Biosynthese der [[Aminosäure]] [[Arginin]] statt, und ist in [[Wirbeltiere]]n Teil des [[Harnstoffzyklus]]. [[Mutation]]en im ''ASS1''-[[Gen]] sind die Ursache für [[Citrullinämie]] Typ 1.<ref>{{UniProt|P00966}}</ref><ref>{{cite journal |author=Engel K, Höhne W, Häberle J |title=Mutations and polymorphisms in the human argininosuccinate synthetase (ASS1) gene |journal=Hum. Mutat. |volume=30 |issue=3 |pages=300–7 |year=2009 |month=March |pmid=19006241 |doi=10.1002/humu.20847 |url=}}</ref>

Die Regulation der leberspezifischen ASS-Expression findet über [[Cyclisches Adenosinmonophosphat|cAMP]]-[[Signalweg]]e statt. In der Caco-2-[[Zelllinie]] agieren [[IL-1-beta]] und [[Stickstoffmonoxid]] als Gegenspieler der ASS-Regulation.<ref>{{cite journal |author=Guei TR, Liu MC, Yang CP, Su TS |title=Identification of a liver-specific cAMP response element in the human argininosuccinate synthetase gene |journal=Biochem. Biophys. Res. Commun. |volume=377 |issue=1 |pages=257–61 |year=2008 |month=December |pmid=18840401 |doi=10.1016/j.bbrc.2008.09.118 |url=}}</ref><ref>{{cite journal |author=Brasse-Lagnel C, Lavoinne A, Fairand A, Vavasseur K, Deniel N, Husson A |title=Biphasic effect of IL-1beta on the activity of argininosuccinate synthetase in Caco-2 cells. Involvement of nitric oxide production |journal=Biochimie |volume=88 |issue=6 |pages=607–12 |year=2006 |month=June |pmid=16380201 |doi=10.1016/j.biochi.2005.11.005 |url=}}</ref>

== Katalysierte Reaktion ==
[[Datei:L-Citrullin.svg|180px|Citrullin]] + [[Datei:L-Asparagins%C3%A4ure_phys.svg|120px|Aspartat]] + '''ATP''' ⇔ 
⇔ [[Datei:L-Argininosuccinat.svg|250px|Argininosuccinat]] + '''AMP''' + PPi

Citrullin und Aspartat kondensieren zu Argininsuccinat.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Harnstoffzyklus|Harnstoffzyklus}}
*reactome: ''[http://www.reactome.org/cgi-bin/link?SOURCE=Reactome&ID=REACT_482 ATP + aspartate + citrulline ⇔ argininosuccinate + AMP + pyrophosphate]''

[[Kategorie:Ligase]]

[[en: Argininosuccinate synthase]]
[[zh:精氨基琥珀酸合酶]]

Flavonoide

2011-02-27T10:36:21Z

Shakiestone:

[[Datei:Flavan.PNG|thumb|Die Grundstruktur der Flavonoide, Flavan]]
Die '''Flavonoide''' sind eine Gruppe von [[Sekundäre Pflanzenstoffe|sekundären Pflanzenstoffen]], zu denen ein Großteil der Blütenfarbstoffe gehört. Sie leiten sich chemisch vom Grundgerüst des [[Flavan]] (2-Phenylchroman) ab und bestehen aus zwei aromatischen Ringen, die durch einen [[Sauerstoff]]-hältigen Ring verbunden sind. Es gibt rund 8000 Verbindungen, wobei sich die Vielfalt durch verschiedene Oxidationsstufen im Sauerstoff-haltigen Ring, durch unterschiedliche Substitutionen an den aromatischen Ringen und durch das Anhängen von [[Kohlenhydrate|Zucker]]n ([[Glykoside|Glykosid]]-Bildung) ergibt. Von der Biosynthese her entstehen sie über den [[Shikimisäureweg]].

Flavonoide sind universell in Pflanzen vorhanden, somit auch in der menschlichen Nahrung. Ihnen werden besonders [[Antioxidantien|antioxidative]] Eigenschaften zugeschrieben. Etliche flavonoidhaltige Pflanzen werden auch medizinisch genutzt.

Die Flavonoide wurden in den 1930er Jahren durch den [[Nobelpreis]]träger [[Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt]] entdeckt und zunächst als [[Vitamine|Vitamin]] P bezeichnet. Das "P" im Vitamin P steht für "Permeabilitätsfaktor".

== Name ==
Einige Pflanzen wie die Färber-Eiche (''[[Quercus tinctoria]]''), der [[Färberwau]] (''Reseda lutea'') oder der [[Färbermaulbeerbaum]] (''Maclura tinctoria'') wurden in der Vergangenheit zum Gelbfärben verwendet. Nachdem man ihre Inhaltsstoffe identifiziert hatte, nannte man diese Gruppe von Farbstoffen Flavone, nach dem [[latein]]ischen Wort ''flavus'' für gelb. Als man erkannte, dass sehr viele Inhaltsstoffe gleichartig aufgebaut waren, von denen viele anders gefärbt oder farblos sind, nannte man die Stoffgruppe Flavonoide.<ref name="Pharmakognosie"/>

== Vorkommen ==
Flavonoide sind im [[Pflanzen]]reich universell verbreitet und kommen sowohl in [[Samenpflanzen]] wie auch in [[Moose]]n und [[Farne]]n vor. Nur von wenigen Mikroorganismen ist die Bildung von Flavonoiden bekannt, so etwa vom [[Gießkannenschimmel]] ''[[Aspergillus candidus]]''. [[Tiere]] können keine Flavonoide bilden. Das Vorkommen in manchen Tierarten, etwa in den Flügeln mancher [[Schmetterlinge]], ist auf die Aufnahme pflanzlicher Flavonoide mit der Nahrung und ihre Einlagerung in den Körper zurückzuführen. <ref name="Luckner"/> Nach anderen Angaben sind die Flavonoide auf die Pflanzen beschränkt.<ref name="Pharmakognosie"/>

== Struktur, Vielfalt und Untergruppen ==
Das Grundgerüst der Flavonoide besteht aus zwei aromatischen Ringen, die über eine C3-Brücke verbunden sind. Ring A zeigt meist das Substitionsmuster des [[Phloroglucin]]s auf, was auf seine [[Acetogenin]]herkunft hinweist. Ring B und die C3-Brücke stammen aus dem [[Shikimisäureweg]], Ring B ist dabei meist am 4' hydroxyliert, häufig auch an 3' oder 3' und 5'. Die C3-Brücke ist bei den allermeisten Flavonoide (Ausnahme [[Chalkone]]) zu einem O-heterozyklischen Ring geschlossen (Ring C). Die Grundstruktur der Flavonoide ist somit das [[Flavan]] (2-Phenylchroman). Seltener ist Ring B versetzt auf die Position 3 (Isoflavan, abgeleitet davon die [[Isoflavone]]), oder 4 (Neoflavan). <ref name="Pharmakognosie"/>

Insgesamt sind bereits über 8000 verschiedene Flavonoide beschrieben worden (Stand 2006). Die Ausgestaltung, besonders der Oxidationsgrad an der C3-Brücke, dient zur Gliederung der Flavonoide in die verschiedenen Untergruppen.
<ref name="Pharmakognosie"/>

Die Flavonoide werden nach dem Oxidationsgrad der C3-Brücke in verschieden Gruppen unterteilt. Sechs große Untergruppen kommen in den meisten höheren Pflanzen vor: [[Chalkone]], [[Flavone]], [[Favonole]], [[Flavandiole]], [[Anthocyanidine]] und [[Kondensierte Tannine]]. Die [[Aurone]] sind sehr weit verbreitet, aber nicht ubiquitär. Auf wenige Gruppen beschränkt sind etwa die [[Isoflavone]] (v.a. in [[Fabaceae]]), und 3-Deoxy-Anthocyanidine, die als Vorstufe der [[Phlobaphene]] bspw. von ''[[Vitis vinifera]]'', ''[[Arachis hypogaea]]'' und ''[[Pinus sylvestris]]'' gebildet werden. <ref name="Winkel-Shirley"/>

Die Vielfalt der Flavonoide liegt zum einen in der Vielzahl der Substitutionsmuster an Ring A und B begründet, zum anderen in der Tatsache, dass die Flavonoide meist nicht frei vorliegen, sondern als [[Glykoside]] vorliegen. Es sind über 80 verschiedene Zucker nachgewiesen. Für das [[Quercetin]] sind 179 verschiedene Glykoside beschrieben worden.<ref name="Basiswissen"/>

{| class="prettytable"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Untergruppe
! Grundstruktur
! Beispiele
|-
| [[Chalkone]]
| [[Datei:Chalcones.svg|150px]]
| [[Isoliquiritigenin]], [[Xanthohumol]]
|-
| [[Flavone]]
| [[Datei:Flavon num.svg|150px]]
| [[Luteolin]], [[Apigenin]]
|-
| Flavonole
| [[Datei:Flavonol num.svg|150px]]
| [[Morin (chemische Verbindung)|Morin]], [[Quercetin]], [[Rutin]], [[Kaempferol]], [[Myricetin]], [[Isorhamnetin]], [[Fisetin]]
|-
| Flavanole
| [[Datei:Flavan-3-ol.svg|150px]]
| [[Catechin]], [[Gallocatechin]], [[Epicatechin]], [[Epigallocatechingallat]]
|-
| Flavanone
| [[Datei:Flavanone num.svg|150px]]
| [[Hesperetin]], [[Naringenin]], [[Eriodictyol]]
|-
| Flavanonole
| [[Datei:Flavanonol num.svg|150px]]
| [[Taxifolin]]
|-
| [[Isoflavone]]
| [[Datei:Isoflavon num.svg|150px]]
| [[Genistein]], [[Daidzein]], [[Licoricidin]]
|-
| Anthocyanidine ([[Anthocyane]])
| [[Bild:Anthocyanidine.svg|150px]]
| [[Cyanidin]], [[Delphinidin]], [[Malvidin]], [[Pelargonidin]], [[Peonidin]], [[Petunidin]]
|-
| [[Aurone]]
| [[Bild:Aurones numb.svg|150px]]
| [[Aureusidin]]
|}

== Biosynthese ==
[[Datei:Flavonoidbiosynthese.png|right|350px|thumb|Biosynthese der Flavonoide]]

Ausgangspunkt für die Biosynthese der Flavonoide ist die aromatische Aminosäure [[Phenylalanin]], die über den [[Shikimisäureweg]] gebildet wird. Phenylalanin wird durch die [[Phenylalanin-Ammoniak-Lyase]] (PAL) in ''trans''-[[Zimtsäure]] umgewandelt. Diese wird wiederum durch die Zimtsäure-4-Hydroxylase zu p-[[Cumarsäure]] hydroxyliert. Dieser Weg ist allen [[Phenylpropanoide]]n gemeinsam. Die p-Cumarsäure wird zu Cinnamoyl-Coenzym A aktiviert. <ref name="Heldt">[[Hans-Walter Heldt]]: ''Pflanzenbiochemie''. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996, ISBN 3-8274-0103-8, S. 423-437.</ref>

Im nächsten Schritt wird der zweite aromatische Ring gebildet: das Enzym [[Chalcon-Synthase]] (CHS) bildet aus dem Cinnamoyl-CoA und drei Molekülen [[Malonyl-Coenzym A]], die aus dem [[Fettsäuresynthese]]weg stammen, das [[Chalcon]]. Chalcon steht durch die Wirkung der [[Chalcon-Isomerase]] (CHI) mit dem Flavanon im Gleichgewicht. Damit erfolgt der Ringschluss des dritten Ringes. <ref name="Heldt"/>

Die drei Schlüsselenzyme (PAL, CHS und CHI) sowie teilweise die Enzyme der weiteren Syntheseschritte liegen als [[Enzymkomplexe]] vor. Wahrscheinlich befindet sich der Komplex an der [[cytosol]]ischen Seite des [[Endoplasmatisches Reticulum|Endoplasmatischen Reticulums]]. <ref name="Winkel-Shirley">Brenda Winkel-Shirley: ''Flavonoid Biosynthesis. A Colorful Model for Genetics, Biochemistry, Cell Biology, and Biotechnology''. Plant Physiology, Band 126, 2001, S. 485-493.</ref>

Vom Flavanon führen die verschiedenen Wege zu den Flavonen, Flavonolen, Isoflavonen und Anthocyanidinen. <ref name="Heldt"/>

Die Biosynthese der Flavonoide wird durch Licht induziert, die Speicherung erfolgt vorwiegend in der [[Vakuole]].<ref>Dieter Schlee: ''Ökologische Biochemie''. 2. Auflage, Gustav Fischer Verlag, Jena 1992, ISBN 3-334-60393-8, S. 67f.</ref>

Der Großteil der Enzyme für die Flavonoid-Biosynthese stammt aus drei Enzymklassen, die in allen Organismen vorkommen: Oxoglutarat-abhängige Dioxygenasen, NADPH-abhängige Reduktasen und Cytochrom-P450-Hydroxylasen. Die beiden Schlüsselenzyme CHS und CHI gehören zu anderen Familien. CHI dürfte sowohl bezüglich Sequenz wie dreidimensionaler Struktur einzigartig für die Pflanzen sein. CHS wiederum gehört zur Superfamilie der pflanzlichen [[Polyketide|Polyketid]]-Synthasen. <ref name="Winkel-Shirley"/>

== Bedeutung ==
Die verschiedenen Flavonoide erfüllen in den Pflanzen eine Vielzahl von Funktionen.
[[Datei:Morning glory 5b.jpg|thumb|Die blaue Blütenfarbe von ''[[Ipomoea tricolor]]'' beruht auf einem Zusammenspiel von Anthocyanidinen und Hydroxy-Zimtsäuren, die das [[Chromophor]] vor hydrolytischem Abbau schützen. Beide sind über Zuckergruppen miteinander verbunden.<ref name="HarborneFlower"/> ]]
Flavonoide bilden die wichtigste Gruppe unter den Blütenfarbstoffen und dienen hier der Anlockung von [[Bestäubung|Bestäubern]]. Die Anthocyanidine liefern eine Vielfalt von Farben, die von orange über rot bis blau reichen. In allen anthocyanidinhaltigen Blüten sind auch Flavone und/oder Flavonole enthalten, die der Stabilisierung der Anthocyanidine dienen, in höheren Konzentrationen aber auch eine Verschiebung der Blütenfarbe in den Blaubereich bewirken. Gelbe Blütenfarbe wird seltener durch Flavonoide verursacht. Flavonole wie [[Gossypetin]] und [[Quercetagetin]] sind für die gelbe Blütenfarbe in ''[[Gossypium hirsutum]]'', ''[[Primula vulgaris]]'' und einigen [[Korbblütler]]n wie ''[[Chrysanthemum segetum]]'' verantwortlich. Chalcone und Aurone bedingen die gelbe Blütenfarbe in einigen anderen Korbblütlern wie ''Coreopsis'' und ''[[Dahlia]]'' und in neun weiteren Pflanzenfamilien. Häufig kommen in Korbblütlern gelbe Flavonoide zusammen mit den ebenfalls gelben Carotenoiden vor. Weiße Blütenfarbe wird zu 95 % durch Flavonoide bedingt: Flavone wie Luteolin und Apigenin, und Flavonole wie Kaempferol und Quercetin, wobei Flavonole etwas weiter im langwelligen Bereich absorbieren. <ref name="HarborneFlower">J. B. Harborne: ''Introduction to Ecological Biochemistry''. Dritte Auflage, Academic Press, London 1988, ISBN 0-12-324684-9, S. 47-53.</ref>

Die kondensierten Tannine interagieren mit den Glykoproteinen im Speichel von Herbivoren und wirken [[adstringierend]]. Sie vermindern die Verdaubarkeit der Pflanzen und schrecken so viele potentielle Herbivoren ab. <ref name="Luckner"/>

Andere Flavonoide fungieren als Fraßschutz gegen [[Herbivore]]n ([[Repellent]]). Für spezialisierte Insekten sind solche Flavonoide wiederum Fraß-Stimulantien. <ref name="Luckner"/> Besonders Flavon- und Flavonol-Glykoside, etwa basierend auf Rutin, Quercitrin und Isoquercitrin, sind für Insekten toxisch, während sie für höhere Tiere ungiftig sind. Das Wachstum verschiedener Schmetterlingsraupen reduziert sich bei Anwesenheit von bspw. Isoquercitrin in der Nahrung dramatisch, auf 10 % der Kontrollgruppen. Diese Flavonoide kommen vorwiegend in krautigen Pflanzen vor und dürften hier die kondensierten Tannine der Holzpflanzen ersetzen. <ref>J. B. Harborne: ''Introduction to Ecological Biochemistry''. Dritte Auflage, Academic Press, London 1988, ISBN 0-12-324684-9, S. 95, 175f.</ref>

Besonders Flavone und Flavonole fungieren als Schutz gegen UV-Strahlung und kurzwelliges Licht.<ref name="Luckner"/> Sie werden in freier Form von Pflanzen an extremen Standorten wie in ariden oder alpinen Gebieten an der Blattoberfläche abgelagert, häufig in Form von mehlartigen Belagen. Sie verhindern so die [[Photooxidation|photooxidative]] Zerstörung von [[Biomembran|Membranen]] und Photosynthesepigmenten. Aufgrund ihrer [[Lipophilie]] reduzieren sie auch die Besiedlung der Blattoberfläche mit Mikroorganismen. Die Flavonoide haben aber auch direkt antivirale, antibakterielle und antifungale Wirkung. <ref>Dieter Schlee: ''Ökologische Biochemie''. 2. Auflage, Gustav Fischer Verlag, Jena 1992, ISBN 3-334-60393-8, S. 271f.</ref>

Bestimmte Pflanzenflavonoide spielen ein Rolle in der Regulation der Genexpression des [[Knöllchenbakterien|Knöllchenbakteriums]] ''[[Rhizobium]]''.<ref name="Luckner"/>

Stark [[methoxy]]lierte Flavonoide finden sich häufig in Knospen-Exsudaten und anderen lipophilen Sekreten. Sie wirken [[fungitoxisch]], ebenso das [[Nobiletin]] in ''[[Zitruspflanzen|Citrus]]''-Blättern. <ref name="Luckner"/>

== Flavonoide in Nahrung und Medizin ==
[[Datei:Red Apple.jpg|thumb|Die Flavonoide im Apfel wie in vielen anderen Früchten sind in der Schale konzentriert.<ref name="Basiswissen"/>]]
=== Nahrung ===
Der Mensch nimmt Flavonoide mit der Nahrung in größeren Mengen auf. Rund zwei Drittel der rund ein Gramm umfassenden phenolischen Substanzen, die der Mensch zu sich nimmt, sind Flavonoide. „Es wird angenommen, das sie dank ihrer antioxidativen Wirkung, die [[in vitro]] z. T. stärker ist als diejenige von bekannten Antioxidanzien wie [[Vitamin E]], einen signifikanten Einfluss auf die Gesundheit des Menschen haben.“<ref name="Pharmakognosie"/>

[[Epidemiologie|Epidemiologische]] Studien zeigten ein geringeres Risiko für verschiedene Krankheiten bei höherer Flavonoidaufnahme, darunter etwa Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Flavonoide wirken auf den [[Arachidonsäure]]-Stoffwechsel und damit auf die Blutgerinnung. Für Krebs zeigten die epidemiologischen Studien keinen Zusammenhang, mit Ausnahme von Lungenkrebs, dessen Risiko vor allem durch Flavonoidaufnahme über [[Kulturapfel|Äpfel]] verringert wird. <ref name="Basiswissen"/>

Für einige Verbindungen wurde in in vitro-Tests eine [[mutagen]]e oder [[genotoxisch]]e Wirkung gezeigt. Es gibt aber keine Hinweise auf eine [[Toxizität]] beim Menschen, Tierversuche zeigten keine [[kanzerogen]]e Wirkung von Flavonoiden.<ref name="Basiswissen"/>

Bestimmte Flavonoide führen zu einer starken Hemmung der [[Cytochrom P450]]-abhängigen [[Monooxygenase]]n (Phase-I-Enzyme), andere wiederum zu einer Aktivierung. Es kann auch eine dosisabhängige Aktivierung von [[Biotransformation#Phase-II-Reaktionen_.28Konjugationsreaktionen.29|Phase-II-Enzym]]en kommen. All dies kann zu Wechselwirkungen mit Arzneistoffen führen, etwa bei [[Grapefruit]]. <ref name="Basiswissen"/>

=== Medizinische Nutzung ===
[[Datei:메밀.JPG|thumb|[[Buchweizen]]kraut wird zur technischen Gewinnung von [[Rutin]] verwendet.<ref name="Pharmakognosie"/>]]
Etliche flavonoidhaltige [[Arzneidroge]]n werden therapeutisch genutzt, daneben auch einige Reinstoffe. Sie werden als Venenmittel eingesetzt aufgrund ihrer gefäßschützenden, ödemprotektiven Wirkung, als Herz-Kreislaufmittel wegen ihrer positiv inotropen, antihypertensiven Wirkung, als [[Diuretikum|Diuretika]], als [[Spasmolytikum|Spasmolytika]] bei Magen-Darm-Beschwerden sowie als Lebertherapeutika. Ihre Wirkung wird hauptsächlich auf ihre antioxidativen Eigenschaften sowie die Hemmung von [[Enzym]]en zurückgeführt. <ref name="Pharmakognosie"/>

Epidemiologische, wie auch die meisten [[in vivo]]-Studien deuten an, dass Flavonoide einen positiven Einfluss auf verschiedene [[Herz-Kreislauferkrankungen]] haben. Traditionell wurden diese Effekte nur ihren [[antioxidativ]]en Aktivitäten zugeschrieben. Jedoch gibt es neben der unmittelbaren Bindung [[Reaktive Sauerstoffspezies|Reaktiver Sauerstoffspezies]] (ROS) eine Vielzahl anderer Effekte, die in [[pharmakologisch]] erreichbaren Konzentrationen auch für den positiven [[Kardiovaskulär|kardiovaskulären]] Einfluss der Flavonoide wie z.B. [[Taxifolin]] verantwortlich sein kann. Dazu gehören insbesondere die Hemmung der ROS-bildenden Enzyme, Hemmung der [[Thrombozyten]]funktion, Hemmung der [[Leukozyten]]-Aktivierung und gefäßerweiternde Eigenschaften.<ref>Mladenka P, Zatloukalová L, Filipský T, Hrdina R. Cardiovascular effects of flavonoids are not caused only by direct antioxidant activity. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20542108 Free Radic Biol Med. 2010 Sep 15;49(6):963-75. Epub 2010 Jun 11.]</ref>

Unter den zahlreichen Wirkungen von Flavonoiden, die in in vitro- und [[in vivo]]-Versuchen nachgewiesen wurden, sind die wichtigsten: <ref name="Pharmakognosie"/>
* [[Antiallergikum|antiallergische]] und [[Antiphlogistikum|antiphlogistische]] Wirkung
* antivirale und antimikrobielle Wirkung
* [[Antioxidans|antioxidative]] Wirkung
* antiproliferative und anti[[kanzerogen]]e Wirkung

Flavonoide wirken über mehrere Wirkungsmechanismen. Im Vordergrund stehen dabei die Interaktion mit [[DNA]] und Enzymen, die Aktivierung von Zellen, ihre Eigenschaft als Radikalfänger, sowie die Beeinflussung von verschiedenen Signaltransduktionswegen in den Zellen ([[NF-κB]], [[MAPK]]). Flavonoide hemmen über dreißig Enzyme im menschlichen Körper. Sie aktivieren verschiedenste Zelltypen des [[Immunsystem]]s. Die beiden letzten Eigenschaften sind etwa für die entzündungshemmende Wirkung von Flavonoiden verantwortlich. <ref name="Pharmakognosie"/>

Folgende Flavonoide werden als Reinstoffe als Venenmittel genutzt: <ref name="Pharmakognosie"/>
* [[Citrusbioflavonoide]], [[Hesperidin]]
* [[Diosmin]]
* [[Rutin]] und [[Hydroxymethylrutinoside]]

Unter den Arzneidrogen überwiegen solche, die Flavonolglykoside und Glykosylflavone enthalten. Wichtige Arzneidrogen, die größere Mengen an Flavonoiden enthalten, sind:<ref name="Pharmakognosie"/>
* Arnikablüten ([[Arnika]])
* Birkenblätter ([[Hänge-Birke]], [[Moor-Birke]])
* Buchweizenkraut (''[[Fagopyrum esculentum]]'')
* Ginkgoblätter ([[Ginkgo]])
* Goldrutenkraut (aus ''[[Solidago virgaurea]]'', ''[[Solidago gigantea]]'' und ''[[Solidago canadensis]]'')
* Holunderblüten ([[Schwarzer Holunder]])
* Hopfenzapfen ([[Echter Hopfen]])
* Kamillenblüten ([[Kamille]])
* Katzenpfötchenblüten ([[Gewöhnliches Katzenpfötchen]])
* Lärchenextrakt ([[Taxifolin]])
* Mädesüßkraut und -blüten ([[Mädesüß]])
* Mariendistelfrüchte ([[Mariendistel]])
* Passionsblumenkraut (aus ''[[Passiflora incarnata]]'')
* Bitterorangenschale ([[Bitterorange]])
* Ringelblumenblüten ([[Ringelblume]])
* [[Römische Kamille]]
* Rotes Weinlaub (''[[Vitis vinifera]]'')
* Saflorblüten ([[Saflor]])
* Stiefmütterchenkraut (''[[Viola arvensis]]'' und ''[[Wildes Stiefmütterchen|Viola tricolor]]'')
* Süßholzwurzel ([[Süßholz]])
* Weißdornblätter mit Blüten (mehrere [[Weißdorne|Weißdorn]]-Arten)

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Luckner">Martin Luckner: ''Secundary Metabolism in Microorganisms, Plants and Animals''. 3. Auflage, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1990,ISBN 3-334-00322-1, S. 406-415.</ref>
<ref name="Basiswissen">Bernhard Watzl, Gerhard Rechkemmer. ''Basiswissen aktualisiert: Flavonoide.'' Ernährungs-Umschau, Band 48 , 2001, Heft 12 [http://www.ernaehrungs-umschau.de/media/pdf/EU_12_498_502.pdf (PDF)]</ref>
<ref name="Pharmakognosie">Rudolf Hänsel, Otto Sticher (Hrsg.): ''Pharmakognosie. Phytopharmazie''. 9. Auflage, Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-642-00962-4, S. 1098-1152.</ref>
</references>

== Weiterführende Literatur ==
* Ø. M. Andersen, K. R. Markham: ''Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications''. CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton 2006, ISBN 978-0849320217

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2011-02-13T12:25:19Z

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Pyruvatdehydrogenase-Komplex

2011-01-29T12:14:44Z

Shakiestone:

{{Infobox GO-Terminus
| Typ = C
| GO = 0045254
| Eltern = [[Zytosol]]
| Kinder =
}}
Der '''Pyruvatdehydrogenase-Komplex''' ('''PDC''') ist ein sehr großer [[Multienzymkomplex]], der die irreversible [[oxidative Decarboxylierung]] von [[Pyruvat]] [[Katalyse|katalysiert]]. Er ist für die Energiegewinnung aus [[Kohlenhydrate]]n, beispielsweise D-[[Glucose]] essenziell nötig, da er die [[Glykolyse]] mit dem [[Citratzyklus]] verbindet.

Ein funktionierender Pyruvatdehydrogenase-Komplex wurde in jedem [[Aerobie|aeroben]] [[Eukaryoten|Eukaryot]] sowie aeroben [[Prokaryoten|Prokaryot]] gefunden.<ref>Garabed Antranikian: Angewandte Mikrobiologie. Springer, Berlin 2006; ISBN 978-3540240839; S. 52f.</ref> Bei fakultativ aeroben Bakterien ist der Komplex unter [[Anaerobie|anaeroben]] Bedingungen inaktiv. Obligat anaerobe Bakterien wie ''[[Clostridien]]'' oder aerobe [[Archaeen]] verwenden dagegen eine [[Pyruvat-Ferredoxin-Oxidoreduktase]].

== Aufbau ==
Der Komplex findet sich bei Eukaryoten in der [[Mitochondrium|mitochondrialen]] Matrix, bei Prokaryoten im [[Cytoplasma]]<ref>Katharina Munk (Hrsg.): ''Taschenlehrbuch Biologie: Mikrobiologie''. Thieme Verlag Stuttgart 2008, ISBN 978-3-13-144861-3, S. 355.</ref> und bei [[Pflanzen]] zusätzlich in [[Plastid]]en.<ref>Caroline Bowsher, Martin W. Steer, Alyson K. Tobin: ''Plant Biochemistry''. Garland Pub, New York, NY 2008, ISBN 978-0-8153-4121-5. S. 157</ref> Er besteht aus multiplen Kopien dreier [[Enzym]]-Untereinheiten, die jede für sich eine Teilreaktion katalysieren. Die [[Aktives Zentrum|aktiven Zentren]] der jeweiligen Untereinheiten sind dabei eng benachbart:<ref name="Garret">Reginald Garrett und Charles M. Grisham: ''Biochemistry''. (International Student Edition). Cengage Learning Services; 4. Auflage 2009; ISBN 978-0-495-11464-2; S. 566–571</ref>
* [[Pyruvatdehydrogenase E1|Pyruvatdehydrogenase]] (E1)
* [[Dihydrolipoyl-Transacetylase]] (E2)
* [[Dihydrolipoyl-Dehydrogenase]] (E3)

Der gesamte Komplex zählt in Eukaryoten zu einem der größten, bekannten [[Multienzymkomplex]]e. Er hat einen Durchmesser von ca. 500 [[Ångström (Einheit)|Å]] und eine molare Masse von 9,5 [[Dalton (Einheit)|Megadalton]].<ref name="Garret" /> Die Kernstruktur, ein [[Dodekaeder]], wird von 60 E2-Untereinheiten gebildet, die an den 20 Ecken des Dodekaeders Trimere bilden. An diese Kernstruktur sind 30 E1 Heterotetramere und 12 E3-Homodimere lokalisiert. Darüber hinaus findet sich noch ein E3-Bindeprotein, (E3BP), welches die E3-Untereinheiten an den Gesamtkomplex bindet. In Pflanzen fehlt dieses Protein.<ref>Caroline Bowsher, Martin W. Steer, Alyson K. Tobin: ''Plant Biochemistry''. Garland Pub, New York, NY 2008, ISBN 978-0-8153-4121-5. S. 160</ref>

Bakterien haben eine etwas andere Zusammensetzung des Komplexes. Am besten ist der aus ''[[Escherichia coli]]'' untersucht, was auf die Arbeiten von [[Lester Reed]] zurückgeht.<ref>Donald Voet, Judith G. Voet, Alfred Maelicke (Hsrg.), Werner Müller-Esterl (Hrsg.): ''Biochemie''. Wiley-VCH 1992. ISBN 3-527-28242-4; S. 185</ref> Dort besteht der PDC aus 24 E1-Untereinheiten, 24 E2-Untereinheiten und 12 E3-Untereinheiten. Er hat eine Masse von ca. 4,6 MDa und einen ca. 300 Å großen Durchmesser. Dessen E2-Untereinheiten bilden hierbei einen [[Würfel (Geometrie)|Würfel]], an dessen Ecken jeweils Trimere lokalisiert sind.<ref>Zhou, ZH. ''et al.'' (2001): ''The remarkable structural and functional organization of the eukaryotic pyruvate dehydrogenase complexes''. In: ''Proc Natl Acad Sci USA'' 98(26); 14802–14807; PMID 11752427; [http://www.pnas.org/content/98/26/14802.full.pdf+html PDF] (freier Volltextzugriff, engl.)</ref> Es gibt aber auch ein paar [[Gram-Färbung|Gram-negative]] Bakterien, deren Kernstruktur wie die bei Eukaryoten aufgebaut ist.

An den enzymatischen Reaktionen sind zahlreiche [[Coenzym|Cofaktoren]] beteiligt: [[Thiaminpyrophosphat|TPP]], proteingebundenes [[Liponamid]] und [[Flavin-Adenin-Dinucleotid|FAD]] sind katalytische Cofaktoren, während [[Coenzym A]] sowie [[Nicotinamidadenindinukleotid|NAD+]] als stöchiometrische Cofaktoren fungieren.<ref>Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: ''Biochemie''. 6 Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007; ISBN 978-3-8274-1800-5; S. 534</ref>

== Die Reaktion ==
[[Datei:PDH schema.png|miniatur|hochkant=2.5|Reaktionsschema der oxidativen Decarboxylierung, im konkreten Fall der PDC ist R=H]]
Bei der [[oxidative Decarboxylierung|oxidativen Decarboxylierung]] wird vom Pyruvat (C3) [[Kohlenstoffdioxid]] (CO2) abgespalten und ein NADH gewonnen. Dabei wird eine energiereiche Thioesterbindung zwischen Coenzym A und dem Acetatrest gebildet, [[Acetyl-CoA]] wird gebildet. Die Energie hierfür stammt aus der Decarboxylierung. Die Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA ist unter physiologischen Bedingungen irreversibel.

=== Teilschritte ===
* Die Decarboxylierung von Pyruvat erfolgt mit Hilfe der [[Pyruvatdehydrogenase E1|Pyruvatdehydrogenase (E1)]] des Pyruvatdehydrogenase-Komplex ('''A'''). Bei dieser katalysierten Reaktion ist [[Thiaminpyrophosphat]] (TPP) die prosthetische Gruppe und bildet eine Atombindung mit Pyruvat. Das Reaktionsprodukt ist Hydroxyethyl-TPP und CO2. Diese Hydroxyethylgruppe wird zu einer Acetylgruppe [[Oxidation|oxidiert]] und von Liponamid übernommen, so dass eine energiereiche Thioesterbindung, S-Acetylliponamid ('''B'''), entsteht. Liponamid ist an der Transacetylase-Untereinheit kovalent gebunden. Die Disulfidgruppe des Liponamids wird bei dieser Reaktion zur Disulfhydrylform reduziert.

*Der Acetylrest von Acetylliponamid wird auf [[Coenzym A]] übertragen, somit entstehen [[Acetyl-CoA]] und Dihydroliponamid ('''C'''). Dies wird von der [[Dihydrolipoyl-Transacetylase]] (E2) katalysiert. Formal erfolgt bei dieser Reaktion eine Umesterung, wodurch die energiereiche Thioesterbindung erhalten bleibt.<ref name="Stryer536">Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: ''Biochemie''. 6 Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007; ISBN 978-3-8274-1800-5; S. 536</ref>

* Dihydroliponamid wird durch die [[Dihydrolipoyl-Dehydrogenase]] (E3)-Untereinheit zu Liponamid regeneriert. Dabei wird ein kovalent gebundenes FAD zu FADH2 reduziert ('''D'''), welches durch die Reduktion von NAD+ wieder regeneriert wird ('''E'''). Die Übertragung von Elektronen findet normalerweise in umgekehrter Richtung von NADH zu FAD statt. Das Elektronenübertragungspotential FADs ist durch seine kovalente Bindung mit dem Protein aber ausreichend erhöht, so dass die Reaktion ablaufen kann.<ref name="Stryer536" />

Somit ergibt sich folgende Gesamtreaktion:

:<math>\mathrm{Pyruvat + HS\text{-}CoA + NAD^+ \longrightarrow Acetyl\text{-}CoA + CO_2 + NADH + H^+}</math>

Durch die Generierung von Acetyl-CoA aus Pyruvat wird eine Verbindung zwischen der Glykolyse und Citratzyklus hergestellt. Das entstandene Acetyl-CoA kann dann mit [[Oxalacetat]] durch die [[Citrat-Synthase|Citratsynthase]] weiter zu [[Citrat]] umgesetzt werden. Das NADH/H+ kann durch die [[Atmungskette]] wieder reoxidiert werden.

== Essentialität von Vitamin B1 und Mangel ==
Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex ist, gemäß der beschriebenen Reaktion, für alle (netto-) Energiegewinnung aus Kohlenhydraten (im Gegensatz zu [[Fette]]n) notwendig. Mit dem Anteil von [[Thiamin|Vitamin B1]] (Thiamin) ist hierzu auch ein Vitamin nötig, also ein Stoff der von außen zugeführt werden muss. Es gibt einen erhöhten Bedarf für Thiamin bei stark erhöhter Kohlehydratzufuhr. Bei normaler gesunder Ernährung ohne Alkoholkonsum ist eine zusätzliche Thiaminzufuhr nicht notwendig.<ref>Sauberlich ''et al''.: ''Thiamin requirement of the adult human.'' Am J Clin Nutr. 1979 Nov;32(11):2237-48. PMID 495541</ref><ref>[http://books.google.de/books?id=aZuuR57Khv4C&pg=PA68&lpg=PA68&dq=1000+Kohlenhydratkalorien+Thiamin&source=bl&ots=ZC54Qv45Yc&sig=1mj8nNNoRXBYE4W3xqrrxX1HvXY&hl=de&sa=X&oi=book_result&resnum=2&ct=result Buchseite zu Thiamin-Verbrauch aus "Ernährungsmedizin", Thieme Verlag]</ref><ref>{{cite journal |author=Tasevska N, Runswick SA, McTaggart A, Bingham SA |title=Twenty-four-hour urinary thiamine as a biomarker for the assessment of thiamine intake |journal=Eur J Clin Nutr |volume=62 |issue=9 |pages=1139–47 |year=2008 |month=September |pmid=17565356 |doi=10.1038/sj.ejcn.1602829 |url=}}</ref><ref>{{cite journal |author=Iber FL, Blass JP, Brin M, Leevy CM |title=Thiamin in the elderly--relation to alcoholism and to neurological degenerative disease |journal=Am. J. Clin. Nutr. |volume=36 |issue=5 Suppl |pages=1067–82 |year=1982 |month=November |pmid=6765072 |doi= |url=}}</ref><ref>{{cite journal |author=Webster MJ, Scheett TP, Doyle MR, Branz M |title=The effect of a thiamin derivative on exercise performance |journal=Eur J Appl Physiol Occup Physiol |volume=75 |issue=6 |pages=520–4 |year=1997 |pmid=9202948 |doi= |url=}}</ref>

== Regulation ==
Die Endprodukte Acetyl-CoA und auch NADH können zu einer Hemmung des Pyruvatdehydrogenase-Komplexes führen (Produkthemmung). Darüber hinaus wird der Komplex auch durch zwei Modifikationen reguliert. Hierbei katalysieren eine Pyruvatdehydrogenase-Kinase (PDK) und eine Phosphopyruvatdehydrogenase-Phosphatase (PDP) die reversible [[Phosphorylierung]] des cytosolischen PDC.<ref>Caroline Bowsher, Martin W. Steer, Alyson K. Tobin: ''Plant Biochemistry''. Garland Pub, New York, NY 2008, ISBN 978-0-8153-4121-5. S. 162ff.</ref> In Säugern werden drei, in Pflanzen zwei hochkonservierte [[Serin]]reste der E1-Untereinheit durch die PDK unter [[Adenosintriphosphat|ATP]]-Verbrauch phosphoryliert. Dies bewirkt eine komplette Inaktivierung der PDC. Die Phosphatase macht die Phosphorylierung wieder rückgängig und aktiviert damit den Gesamtkomplex.

Beim Menschen wird die PDP durch [[Calcium]]- sowie [[Magnesium]]ionen stimuliert.<ref>Melanie Königshoff und Timo Brandenburger: ''Kurzlehrbuch Biochemie. Nach dem neuen GK 1''. Thieme, Stuttgart 2004; ISBN 3-13-136411-4; S. 124</ref> Eine Steigerung des Calciumspiegels kann auch von [[Adrenozeptor|α-adrenerge]] Agonisten und [[Antidiuretisches Hormon|Vasopressin]] hervorgerufen werden. Die PDK wird dagegen von Acetyl-CoA und NADH stimuliert, während Pyruvat, [[Adenosindiphosphat|ADP]] und Calciumionen einen hemmenden Effekt haben. In Pflanzen ist die Aktivität der Kinase höher als die der Phosphatase, so dass sie dort noch zusätzlich reguliert werden muss. Hierbei aktiviert [[Ammonium]] (NH4+) die PDK, während Pyruvat und ADP diese hemmen.

== Hemmstoffe ==
[[Datei:Toxicity of Arsenite with dihydrolipoamide.svg|miniatur|hochkant=1.5|Gifitigkeit von Arsenit bei Sulhydrylgruppen]]
[[Datei:Toxicity of organoarsenic compounds with dihydrolipoamide.svg|miniatur|hochkant=1.5|Gifitigkeit von organischen Arsenverbindungen bei Sulhydrylgruppen]]
[[Arsen]](III)-verbindungen wie [[Arsenige Säure|Arsenit]] (AsO33−) oder organische Arsenverbindungen gehen kovalente Verbindungen mit Sulfhydrylgruppen ein. Daher vermögen sie das Liponamid aus der PDC zu inaktivieren und wirken damit toxisch.

== PDC in Plastiden ==
In Pflanzen kommt der Pyruvatdehydrogenase-Komplex nicht nur in Mitochondrien vor, sondern auch in Plastiden. Dort ist er in der Bereitstellung von Acetyl-CoA für die [[Fettsäuresynthese]] involviert.<ref>Hans W. Heldt, Birgit Piechulla: ''Pflanzenbiochemie''. 4. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2008; ISBN 978-3-8274-1961-3; S. 354</ref> Jedoch ist die Aktivität des Komplexes - je nach Entwicklungsstadium der Zelle - eher gering. Der größte Teil des Acetyl-CoA wird nämlich aus [[Acetat]] bezogen, was ATP-abhängig von einer Acetyl-CoA-Synthetase katalysiert wird.

== Literatur ==
* Zhou, ZH. ''et al.'' (2001): ''The remarkable structural and functional organization of the eukaryotic pyruvate dehydrogenase complexes''. In: ''Proc Natl Acad Sci USA'' 98(26); 14802–14807; PMID 11752427; [http://www.pnas.org/content/98/26/14802.full.pdf+html PDF] (freier Volltextzugriff, engl.)

== Referenzen ==
<references/>

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Ketosäure-Dehydrogenase-Komplexe|Pyruvatdehydrogenase-Komplex}}
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Citratzyklus}}
* [http://chemistry.gsu.edu/glactone/PDB/Proteins/Krebs/Krebs.html Citratzyklus mit Stellung von Pyruvat-Dehydrogenase und Moleküldarstellungen in Farbe (engl.)]
* [http://www.reactome.org/cgi-bin/link?SOURCE=Reactome&ID=REACT_983 Oxidative decarboxylation of pyruvate to acetyl CoA by pyruvate dehydrogenase]
* OrphaNet: ''[http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=DE&Expert=765 Pyruvat-Dehydrogenase-Mangel]''

[[Kategorie:Enzym]]
[[Kategorie:Proteinkomplex]]

[[en:Pyruvate dehydrogenase complex]]
[[fr:Complexe pyruvate déshydrogénase]]
[[it:Piruvato deidrogenasi (complesso enzimatico)]]
[[ja:ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体]]
[[sl:Kompleks piruvat-dehidrogenaza]]
[[zh:丙酮酸脫氫酶複合體]]

Teen Titans (Fernsehserie)

2011-01-20T03:29:09Z

Shakiestone:

{{Dieser Artikel| behandelt die Zeichentrickserie ''Teen Titans (Fernsehserie)''. Für die Superheldengruppe aus den [[DC Comics]] siehe [[Teen Titans]].}}
{{Infobox Fernsehsendung
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| EAS = 19. Juli 2003
| SEN = [[Cartoon Network]]
| EASDE = 26. August 2004
| SENDE = [[RTL 2]]
| SYN = ja
}}

'''Teen Titans''' ist eine [[Zeichentrickfilm|Zeichentrickserie]], die von [[Warner Bros.|Warner Bros. Animation]] von 2003 bis 2006 produziert wurde. Sie basiert auf dem [[Superheld]]en-Team [[Teen Titans]] aus den [[DC Comics]]. In Deutschland wurden bisher nur die ersten beiden Staffeln von [[RTL 2]] ausgestrahlt.

== Inhalt ==
Die Teen Titans bestehen aus Robin, Starfire, Raven, Beast Boy und Cyborg, sind allesamt noch Teenager und beschützen mit ihren Superkräften die Welt vor bösen Mächten. So treten sie gegen größenwahnsinnige Verbrecher und feindliche Aliens an.

In der Serie tauchen weitere Charaktere aus den DC Comics auf, wie beispielsweise ''Hotspot'', ''Aqualad'' und ''Terra''. Auch die Städte [[Metropolis (Comic)|Metropolis]] und [[Gotham City (Comics)|Gotham City]] werden erwähnt, und es gibt Anspielungen auf das Unternehmen „Wayne Enterprise“. Bei Robin handelt es sich um [[Robin (Batman)#Robin I - (Richard „Dick“ Grayson)|Richard „Dick“ Grayson]], den allerersten Robin.

=== Teen Titans ===
* '''[[Robin (Batman)|Robin]]''' ist der Anführer der Teen Titans. Im Gegensatz zu den anderen Titans besitzt er keine eigenen Superkräfte, sondern muss sich auf seine kämpferischen und analytischen Fähigkeiten und einen Kampfgürtel mit Spezialgadgets verlassen. Gelernt hat Robin seine Kampftechniken von [[Batman]]. Trotz seiner entschlossenen Fassade während Notfällen ist er in persönlichen Angelegenheiten sehr zurückhaltend und einzelgängerisch und schafft es erst spät, Starfire seine Zuneigung zu gestehen.

* '''Starfire''' stammt von dem weit entfernten Planeten Tamaran und ist mit minimalem Wissen über die menschliche Lebensweise als eine Gefangene zur Erde gekommen, wo sie zuerst eine halbe Stadt in Schutt und Asche legte, sich dann aber den Titans anschloss. Sie ist das sensibelste Mitglied der Titans. Ihr Kräfte ermöglichen ihr Superstärke, Flugfähigkeit, und ihre Gegner mit Energiestößen zu bekämpfen; später kann sie sogar Energiestrahlen aus ihren Augen abfeuern. Sie hat ein romantisches Interesse an Robin, dieser will sich das aber lange nicht eingestehen. In der Serie ist nur einmal ihr tamaranischer Name „Koriand'r“ von ihrem ehemaligen Erzieher zu hören.

* '''Raven''' ist das geheimnisvollste und zurückgezogenste Mitglied der Titans. Sie ist ein [[Dämon|Halbdämon]], ihr Vater ist der Dämon Trigon, die Essenz des Bösen. Es ist ihre Bestimmung, ihm als Portal zu dienen um dadurch das Ende der Welt einzuläuten, was aber von den Titans verhindert wird. Aufgrund dieser Bestimmung und ihrer Bemühung, ihre dunkle Seite unter Kontrolle zu halten, ist Raven von Natur aus eine Einzelgängerin. Sie fällt durch ihren trockenen Humor und ihr schon fast lebensmüdes und [[Lethargie|lethargisches]] Verhalten auf. Zwischen ihr und Beast Boy herrscht eine Art Hassliebe. Raven kann mit ihren gewaltigen mystischen Fähigkeiten leblose Objekte kontrollieren.

* '''Cyborg''' ist eine Mischung aus Mensch und Maschine. Er verfügt über zahlreiche mechanische Erweiterungen wie eine Schallwellen-Kanone in seinem Arm. Sein besonderer Persönlichkeitsmakel ist sein oft zu großer Stolz auf seine von ihm selbst konstruierten Systeme, wie das T-Auto. Es ist sein sehnlichster Wunsch, seine Menschlichkeit zu behalten oder gar wieder zu erlangen.

* '''Beast Boy''' besitzt die Fähigkeit, sich in jedes erdenkliche Tier zu verwandeln. Da sein eher alberner Humor, seine Obsession für [[Veganismus]] und seine Fähigkeiten teilweise wenig gewürdigt werden, fühlt er sich oft missverstanden. Deswegen versucht er des Öfteren in spektakulären Alleingängen Aufmerksamkeit zu erregen. In Terra findet er eine Gleichgesinnte, in die er sich auch verliebt. Ihr Verrat an den Titans und ihr späterer Tod trifft ihn am härtesten. Vor den Teen Titans war er bei der Superheldengruppe Doom Patrol.

* '''Terra''' ist ein geheimnisvolles Mädchen, das erst während der Serie ein Mitglied der Teen Titans wird. Sie hat die Fähigkeit, jede Form von Erde zu kontrollieren und gegen ihre Gegner einzusetzen. Da sie zunächst ihre Kräfte aber nicht kontrollieren konnte, ist Terra eine emotional ziemlich labile Person, was sie gegenüber psychologischen Manipulationen sehr verwundbar macht. Daher verrät sie die Titans schließlich an Slade. Erst als es fast zu spät ist, erkennt sie ihren Fehler und opfert sich, um ihre wahren Freunde zu retten.

=== Feinde ===

* '''[[Deathstroke|Slade]]''' ist der Hauptfeind der Teen Titans in der 1. und 2. Staffel. Er setzt im Kampf gegen sie auf hinterhältige Methoden und manipuliert ohne Skrupel alles und jeden, um seine Pläne zu vollenden. So zwingt er Robin, sein Schüler zu werden; als dies scheitert, wendet er sich Terra zu, die ebenfalls seine Schülerin wird, sich aber letztlich gegen ihn wendet und ihn in einen Lavasee stürzen lässt. In der 4. Staffel wird Slade von Trigon wieder zum Leben erweckt und erhält dämonische Kräfte; als Trigon ihn aber um seine Seele betrügt, stellt sich Slade mit den Titans gegen ihn und trägt entscheidend zu seiner Vernichtung bei. Slades Name „Deathstroke“ („Todesstreich“) wurde durch seinen zivilen Name ersetzt und er wird in der Serie nicht als [[Söldner]], sondern als Meisterkrimineller dargestellt.

* '''H.I.V.E. Akademie''' ist eine Ausbildungsstätte für junge Superschurken. Sie wird zuerst von einer alten Dame und dann in der 3. Staffel von Brother Blood geführt. Die bekanntesten Absolventen sind Gizmo, Jinx und Mammoth; diese sind dann später Mitglieder der selbstständigen Schurkenclique „Hive Five“.

* '''Brother Blood''' ist in der 3. Staffel der Hauptfeind der Teen Titans und besonders der von Cyborg. Er leitet die H.I.V.E Akademie und kontrolliert seine Schüler, indem er ihr Denken mit seiner psychischen Superkraft kontrolliert. Zudem ist er sehr geübt in verschiedenen Kampfkünsten. Fasziniert von Cyborgs Eigenschaften beginnt er dessen Technologie für seine finsteren Zwecke einzusetzen und lässt sich schließlich selbst zu einem [[Cyborg]] umbauen.

* '''Jinx''' ist eine junge Hexe mit der Fähigkeit, durch Realitätsmanipulation ihren Gegnern Unglück zuzufügen. Sie ist die Anführerin der Gruppe „Hive Five“, die aber wenig Interesse an ihrem Ruf als Superschurken zeigt. In der Folge „Lightspeed“ trifft sie dann auf Kid Flash, einen Ehren-Teen Titan, der sie schließlich dazu überredet, die „Hive Five“ zu verlassen. Am Ende der 5. Staffel in „Titans Together“ kämpft sie schließlich mit Kid Flash an der Seite der Titans.

* '''Trigon''' ist ein Dämon und der Vater von Raven. In der 4. Staffel ist er der Hauptfeind der Teen Titans.

* '''Brotherhood of Evil''' („Bruderschaft des Bösen“) besteht aus den vier Mitgliedern: ihrem Anführer The Brain („Das Gehirn“), dem intelligenten Gorilla Monsieur Mallah, Madame Rouge und General Immortus. Ursprünglich die Erzfeinde der Doom Patrol, Beast Boys ursprünglichem Superheldenteam, sind sie in der 5. Staffel die Hauptfeinde der Titans.

*'''Red X''' war ursprünglich eine Coveridentität Robins während eines vergeblichen Versuchs, mehr über Slades Pläne in Erfahrung zu bringen. In der dritten Staffel jedoch eignet sich ein Unbekannter diese Identität an. Trotz seiner speziellen Rivalität mit Robin ist Red X mehr ein [[Antiheld]] als ein wirklicher Verbrecher, und gelegentlich eilt er sogar den Titans zu Hilfe. Red X ist ein Kampfkünstler und Akrobat wie Robin, seine Hauptwaffe ist jedoch sein Spezialanzug, der von Robin entwickelt wurde. Neben der Fähigkeit der Teleportation kann dieser noch X-förmige Projektile abfeuern, die als Geschosse, Fesseln, Türöffnungen und eine Reihe von weiteren Funktionen herhalten können.

*'''Video-Freak''' (im Englischen '''''Control Freak''''') ist ein Stubenhocker, Filmfanatiker und [[Comic Relief]]-Schurke der Serie, der die Realität mithilfe seiner speziellen Fernbedienung entsprechend seiner filminspirierten Vorstellungen manipulieren kann. Er nutzt seine Möglichkeiten allerdings nicht, um sich zu bereichern, sondern um sich gegenüber den Teen Titans als der Überlegenere zu beweisen, was dazu führt, dass ihn die Titans letztendlich nicht so ernst nehmen wie andere Superschurken.

* '''Blackfire''' ist die ältere Schwester von Starfire und stammt genau wie sie vom Planeten Tamaran. Im Gegensatz zur ihrer friedliebenden Schwester ist sie eine undisziplinierte und selbstsüchtige Unruhestifterin.

== Produktion und Veröffentlichung ==
Die Serie wurde von [[Warner Bros. Animation]] und [[Cartoon Network]] in fünf Staffeln produziert. Regie führten unter anderem [[Michael Chang]] und [[Alex Soto]]. Die Erstausstrahlung erfolgte vom 19. Juli 2003 bis zum 16. januar 2006 in fünf Staffeln durch [[Kids' WB!]] in den USA. Die 12-minütige Folge ''The Lost Episode'' („Die Verlorene Folge“), in der die Titans gegen den Punk Rocket, einen musikalischen Anarchisten mit einer zerstörerischen Gitarre, kämpfen, wurde auf Englisch auf der ''Trouble In Tokyo''-DVD herausgebracht.

Nach der Einstellung der Serie erschien ein Film als [[Direct-to-Video]]-Produktion. Der Film trägt den Titel ''Trouble In Tokyo''. Die ersten beiden Staffeln wurden in einer deutsche Fassung erstmals ab dem 26. August 2004 von [[RTL2]] ausgestrahlt. Es folgten mehrere Wiederholungen. Die Serie wurde auch in Brasilien, Island, Ungarn, Griechenland und Japan veröffentlicht.

=== Synchronisation ===
{| class="wikitable" id="Synchronisation"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Charakter
! Englischer Sprecher
! Deutscher Sprecher
|-
| Robin
| [[Scott Menville]]
| [[Julien Haggége]]
|-
| Starfire
| [[Hynden Walch]]
| [[Susanne Herrmann]]
|-
| Raven
| [[Tara Strong]]
| [[Katja Primel]]
|-
| Cyborg
| [[Khary Payton]]
| [[Tobias Kluckert]]
|-
| Beast Boy
| [[Greg Cipes]]
| [[Rainer Fritzsche]]
|-
| Terra
| [[Ashley Johnson]]
| [[Ranja Bonalana]]
|-
| Slade
| [[Ron Perlman]]
| [[Jan Spitzer]]
|}

=== Musik ===
Die Musik der Serie komponierten Lolita Ritmanis, Kristopher Carter und Michael McCuistion. Es gibt eine englische und eine japanische Version des Titelliedes, beide von [[Puffy AmiYumi]]. Die englische wird für ernsthaftere Folgen verwendet, die japanische für humorvollere. Zudem gibt es noch spezielle Varianten, die man hin und wieder zu hören bekommt, wie etwa die ''Larry-Version'' (Folge ''Auf Biegen und Brechen'', gesungen vom Manager von Puffy AmiYumi) oder eine wortwörtliche Übersetzung des japanischen Serientitellieds, die Beast Boy im Film ''Trouble in Tokyo'' als Karaoke singt.

== Adaption ==
Es gibt die Comicserie ''Teen Titans Go!'', die auf dieser Fernsehserie basiert und im selben Stil gehalten ist.

Die in der dritten Staffel eingeführten Titans Más y Menos („Mehr und Weniger“, oder „Plus und Minus“), spanisch-sprechende Zwillinge aus [[Guatemala]] mit der Kraft der Supergeschwindigkeit, sind als erste originellen Charaktere aus der Fernsehserie, die auch in der [[Teen Titans|Mainstream-Comicserie]] aufgetreten sind, in ''Teen Titans #38'' von September 2006. Ein zweiter Charakter, der seinen Sprung in das DC Mainuniversum geschafft hat, ist Billy Numerous, ein jugendlicher Schurke mit der Fähigkeit der Selbstvervielfältigung (''Catwoman'' #78, April 2008).

== Weblinks ==
* {{IMDb Titel|tt0343314|Teen Titans}}
* [http://www.cartoonnetwork.com/tv_shows/titans/index.html Offizielle Website bei Cartoon Network (englisch)]
* [http://www.pokito.de/ Teen Titans bei RTL 2]
* [http://www.fernsehserien.de/index.php?serie=7529 Episodenliste und aktuelle Sendetermine im Fernsehen]
* [http://freenet-homepage.de/queenmilleniaclub/titans/titans.html Charakterguide mit Beschreibungen der Serie und der Filme]

[[Kategorie:Fernsehserie (Vereinigte Staaten)]]
[[Kategorie:Zeichentrickserie]]
[[Kategorie:Comedy-Fernsehserie]]
[[Kategorie:Science-Fiction-Fernsehserie]]
[[Kategorie:Actionfernsehserie]]

[[bg:Малките титани (сериал)]]
[[da:Teen Titans (tv-serie)]]
[[en:Teen Titans (TV series)]]
[[es:Los Jóvenes Titanes (serie animada)]]
[[fi:Teen Titans]]
[[fr:Teen Titans : Les Jeunes Titans]]
[[he:הטיטאנים]]
[[hr:Teen Titans (animirana serija)]]
[[hu:Tini Titánok (televíziós sorozat)]]
[[it:Teen Titans (serie animata)]]
[[ja:ティーン・タイタンズ (アニメ)]]
[[ko:틴 타이탄 (TV만화)]]
[[nl:Teen Titans (animatieserie)]]
[[pl:Młodzi Tytani]]
[[pt:Teen Titans (série animada)]]
[[sv:Teen Titans]]
[[th:ทีน ไททั่นส์]]
[[vi:Teen Titans]]
[[zh:少年悍將 (電視動畫)]]

Teen Titans

2011-01-20T03:04:09Z

Shakiestone:

{{Dieser Artikel| behandelt die Superheldengruppe ''Teen Titans'' aus den [[DC Comics]]. Für die Zeichentrickserie siehe [[Teen Titans (Fernsehserie)]].}}

Die '''Teen Titans''' (später auch als ''The New Teen Titans'', ''The New Titans'' und ''The Titans'' bekannt) sind eine [[Superheld]]engruppe bestehend aus Teenagern aus dem [[DC-Universum]].

== Silver Age ==
Die Teen Titans erschienen erstmals in ''The Brave and the Bold'' #54 (Juli 1964) und wurden als Junior JLA dargestellt. Das Team bestand aus Robin I, Kid Flash I und Aqualad, die sich wie ihre Vorbilder zusammenschlossen. Kurze Zeit später schloss sich Wonder Girl I ihnen an, die zwar schon zuvor eingeführt wurde, aber nun eine ganz andere Rolle erhielt, deren Herkunft erst in den 80ern erklärt wurde.

Die Teen Titans wurden so populär, dass sie 1966 ihre erste eigene Serie erhielten. Speedy, der später als Mitgründer genannt wird, sowie einige andere traten dem Team bei: Lilith Clay, Mal Duncan, Hawk und Dove. Ehrenmitglieder der Gruppierung waren Aquagirl und Gnarrk.

Der Grundton schwankte zwischen den lockeren [[1960er]]n und dem Ernst des Vietnamkrieges. In einer Story-Line bringt der Tod eines Friedensaktivisten das Team dazu ihre Ziele und Aufgaben zu überdenken. Sie werden sich ihrer Verantwortung bewusst und werfen als Konsequenz [[Robin]] aus dem Team.

Das ursprüngliche Team hatte Auftritte in der 1960er Serie '' The Superman/Aquaman Hour of Adventure''. In den 1970ern wurde die Serie wegen abflachendem Interesse mit der Nummer #43 eingestellt.

Ab 1976 wurde die Serie mit der Nummer #44 bis zur #53 fortgeführt. Die Serie wurde quer durch verschiedene Storie-Lines geführt ohne sich auf ein bestimmtes Thema zu fokussieren. Dabei sind zwei Themen besonders zu beachten: Jokers Tochter und das Team Teen Titans West.
Neben der schon genannten Tochter des Jokers traten Bumblebee, Bat-Girl, Golden Eagle und Beast Boy den Teen Titans bei.

== The New Teen Titans ==
Die Titans erhielten 1980 eine neue Serie: ''The New Teen Titans''. Das neue Team bestand aus den schon bekannten, nun jungen Erwachsenen Robin I, Wonder Girl I und Kid Flash I.
Changeling wurde wieder neu in die Serie gebracht, und neben ihm tauchten auch einige neue Gesichter auf: Cyborg, Starfire und Raven: Gemeinsam bekämpften sie Ravens Vater, den Dämon Trigon.

Es wurde spekuliert, dass die New Teen Titans die Reaktion von DC auf Marvels populären X-Men waren, denn beiden Teams beinhalten junge Erwachsene, die sich mehr mit ihren eigenen Konflikten beschäftigen, als sich mit Superschurken zu prügeln. Davon abgesehen waren beide Serien Instrumente um Comics mehr Charakterbezogen zu gestalten.

Auch die Charaktere der Feinde waren nicht weniger komplex angelegt. Der Söldner Deathstroke greift die Titans an, um einen Job zu beenden, den sein Sohn nicht erfüllen konnte. Währenddessen wird das Team von der psychopatischen Terra I infiltriert, die sie vernichten will. Ebenso wurde in dieser Story-Line gezeigt, wie Dick Grayson zu Nightwing wurde. Auch der Monitor, der durch die Crisis bekannt wurde, tauchte in der Serie auf.

1982 erschien die vierteilige Miniserie ''Tales of the New Teen Titans'', die die Hintergrundgeschichten von Cyborg, Raven, Starfire II und Changeling erläuterte.

Andere interessante Geschichten waren ''A Day in the Life...'', welche das Privatleben der Protagonisten beleuchtete, ''Wer ist Donna Troy'', in der Robin Wonder Girls wahre Identität herausfindet und ''We are Gathered Here Today''. in der man Wonder Girls Hochzeit nachlesen kann.

1984 wurde die Serie über ein Jahr hinweg wegen vertriebstechnischer Ursachen ''Tales of the New Teen Titans'' genannt, sie hatte aber mit der älteren Miniserie gleichen Namens nichts zu tun. Tales of the New Teen Titans lief bis zur Nummer 91, obwohl in den höheren Ausgaben (ab Nr. 60 nur noch Reprints der neuen gestarteten Serie New Teen Titan (2nd Series) erschienen. Die neugestartete Serie 'The New Teen Titans' führte somit die Haupthandlung des Superheldenteams weiter.. Ausgabe #1 löste einige Kontroversen aus, weil Nightwing und Starfire zusammen im Bett gezeigt wurden, obwohl schon zuvor erläutert wurde, dass die beiden ein Paar sind.

Nach der #5 wechselten die Autoren der Serie einige Male, so dass die Serie ins schlingern geriet und keine klare Linie hatte. Die Ausgaben #50 bis #61 wurden wieder von einem Autor geschrieben. Die Serie erhielt in dieser Zeit einen neuen Titel: ''The New Titans''. Darin wurde eine neue Herkunftsgeschichte von Wonder Girl alias Troia erzählt.

Später wurden neue Charaktere eingeführt, alte radikal geändert und die Serie 7 Jahre laufen gelassen. In der Nummer #130, mit der die Serie eingestellt wurde hatte das Team mit dem ursprünglichen kaum noch etwas zu tun.

Neben den schon genannten waren diese in der Zeit Mitglieder des ''New Teen Titans'' Teams:
Jericho, Kole und Danny Chase. Im ''The New Titans'' Team waren es Phantasm, Pantha, Red Star, Impuls, Damage, GL V, Supergirl, Rose Wilson, Minion und Baby Wildbeest. Das Team Titans bestand aus Killowat, Mirage, Terra II, Redwing, Dagon, Prester Jon und Battalion.

== Teen Titans (Vol. 2)==
Eine komplett unabhängige Gruppe begann ihre Abenteuer 1996 in einer neuen #1. Die bis zur #24 andauernde Serie hatte ein Team, das von dem durch die Zero Hour verjüngten Atom angeführt wurde.
Mitglieder waren Atom II, Argent, Risk, Joto, Prysm, Captain Marvel Jr., Fringe.

== The Titans ==
Die dreiteilige Miniserie JLA/Titans läutete eine neue Serie ein, die wieder mit der #1 begann (1999). In der Miniserie wurde neben dem letzten Team jeder Titan aus den bisherigen Serien gezeigt. Diese Reinkarnation des Teams bestand aus Nightwing, Troia, Arsenal, Tempest II, Flash III, Starfire II, Cyborg, Damage und Argent. Die Serie wurde bis zur #50 im Jahr 2002 fortgesetzt.

Danach folgte das ''Titans/Young Justice: Graduation Day'' Crossover, welches direkt zur neuen ''Teen Titans'' Serie überleitete und die Grundlage für die neue Outsiders Serie bot.
Neu hinzu kam Jesse Quick in das Team.

Kurzweilig existierte auch die Gruppierung namens Titans L.A. mit den Mitgliedern Beast Boy, Flamebird, Terra II, Captain Marvel Jr., Bumlebee, Herald, Hero Cruz und Bushido.

== Teen Titans ab 2003==
2003 startete eine neue Serie mit den Mitgliedern Cyborg, Starfire, Beast Boy, Robin III, Superboy, Wonder Girl II, Kid Flash II (Zuvor Impulse). Raven stieß in den ersten Ausgaben dazu. Neue Mitglieder waren Robin III, Wonder Girl II, Superboy, Speedy II.

== Die Neuen Teen Titans==
2007 startete nach der Infinite Crisis und dem Jahr danach (in dem über 20 verschiedene junge Superhelden Mitglied im Team waren, es jedoch bald darauf wieder verließen) ein neues Teen Titans-Team mit den Mitgliedern Robin III, Cyborg und Raven sowie den neuen Mitgliedern Ravager und Jericho (Slades Tochter und Sohn), Kid Devil (Blue Devils "Sidekick") sowie Miss Martian (eine trotz ihrer weissen Farbe nicht bösartige Marsianerin). Ferner kamen noch zwei "Hausmeister" für den Titans Tower hinzu, hochintelligente Zwillinge, die die allgemeinen Wartungsaufgaben übernehmen und auch den nach der Infinite Crisis ein Jahr inaktiven Cyborg repariert und komplettüberholt hatten.

[[Kategorie:Comicfigur]]
[[Kategorie:Trickfigur]]

[[ca:Teen Titans]]
[[en:Teen Titans]]
[[es:Los Jóvenes Titanes]]
[[fr:Titans (comics)]]
[[it:Titani (fumetto)]]
[[hu:Tini Titánok]]
[[nl:Teen Titans (team)]]
[[pt:Novos Titãs]]
[[fi:Teinititaanit]]
[[zh:少年泰坦]]

Teen Titans

2011-01-20T02:44:00Z

Shakiestone:

{{Dieser Artikel| behandelt die Superheldengruppe ''Teen Titans'' aus den [[DC Comics]]. Für die Zeichentrickserie siehe [[Teen Titans (Fernsehserie)]].}}

Die '''Teen Titans''' (später auch als ''The New Teen Titans'', ''The New Titans'' und ''The Titans'' bekannt) sind eine [[Superheld]]engruppe bestehend aus Teenagern aus dem [[DC-Universum]].

== Silver Age ==
Die Teen Titans erschienen erstmals in ''The Brave and the Bold'' #54 (Juli 1964) und wurden als Junior JLA dargestellt. Das Team bestand aus Robin I, Kid Flash I und Aqualad, die sich wie ihre Vorbilder zusammenschlossen. Kurze Zeit später schloss sich Wonder Girl I ihnen an, die zwar schon zuvor eingeführt wurde, aber nun eine ganz andere Rolle erhielt, deren Herkunft erst in den 80ern erklärt wurde.

Die Teen Titans wurden so populär, dass sie 1966 ihre erste eigene Serie erhielten. Speedy, der später als Mitgründer genannt wird, sowie einige andere traten dem Team bei: Lilith Clay, Mal Duncan, Hawk und Dove. Ehrenmitglieder der Gruppierung waren Aquagirl und Gnarrk.

Der Grundton schwankte zwischen den lockeren [[1960er]]n und dem Ernst des Vietnamkrieges. In einer Story-Line bringt der Tod eines Friedensaktivisten das Team dazu ihre Ziele und Aufgaben zu überdenken. Sie werden sich ihrer Verantwortung bewusst und werfen als Konsequenz [[Robin]] aus dem Team.

Das ursprüngliche Team hatte Auftritte in der 1960er Serie '' The Superman/Aquaman Hour of Adventure''. In den 1970ern wurde die Serie wegen abflachendem Interesse mit der Nummer #43 eingestellt.

Ab 1976 wurde die Serie mit der Nummer #44 bis zur #53 fortgeführt. Die Serie wurde quer durch verschiedene Storie-Lines geführt ohne sich auf ein bestimmtes Thema zu fokussieren. Dabei sind zwei Themen besonders zu beachten: Jokers Tochter und das Team Teen Titans West.
Neben der schon genannten Tochter des Jokers traten Bumblebee, Bat-Girl, Golden Eagle und Beast Boy den Teen Titans bei.

== The New Teen Titans ==
Die Titans erhielten 1980 eine neue Serie: ''The New Teen Titans''. Das neue Team bestand aus den schon bekannten, nun jungen Erwachsenen Robin I, Wonder Girl I und Kid Flash I.
Changeling wurde wieder neu in die Serie gebracht, und neben ihm tauchten auch einige neue Gesichter auf: Cyborg, Starfire und Raven: Gemeinsam bekämpften sie Ravens Vater, den Dämon Trigon.

Es wurde spekuliert, dass die New Teen Titans die Reaktion von DC auf Marvels populären X-Men waren, denn beiden Teams beinhalten junge Erwachsene, die sich mehr mit ihren eigenen Konflikten beschäftigen, als sich mit Superschurken zu prügeln. Davon abgesehen waren beide Serien Instrumente um Comics mehr Charakterbezogen zu gestalten.

Auch die Charaktere der Feinde waren nicht weniger komplex angelegt. Der Söldner Deathstroke greift die Titans an, um einen Job zu beenden, den sein Sohn nicht erfüllen konnte. Währenddessen wird das Team von der psychopatischen Terra I infiltriert, die sie vernichten will. Ebenso wurde in dieser Story-Line gezeigt, wie Dick Grayson zu Nightwing wurde. Auch der Monitor, der durch die Crisis bekannt wurde, tauchte in der Serie auf.

1982 erschien die vierteilige Miniserie ''Tales of the New Teen Titans'', die die Hintergrundgeschichten von Cyborg, Raven, Starfire II und Changeling erläuterte.

Andere interessante Geschichten waren ''A Day in the Life...'', welche das Privatleben der Protagonisten beleuchtete, ''Wer ist Donna Troy'', in der Robin Wonder Girls wahre Identität herausfindet und ''We are Gathered Here Today''. in der man Wonder Girls Hochzeit nachlesen kann.

1984 wurde die Serie über ein Jahr hinweg wegen vertriebstechnischer Ursachen ''Tales of the New Teen Titans'' genannt, sie hatte aber mit der älteren Miniserie gleichen Namens nichts zu tun. Tales of the New Teen Titans lief bis zur Nummer 91, obwohl in den höheren Ausgaben (ab Nr. 60 nur noch Reprints der neuen gestarteten Serie New Teen Titan (2nd Series) erschienen. Die neugestartete Serie 'The New Teen Titans' führte somit die Haupthandlung des Superheldenteams weiter.. Ausgabe #1 löste einige Kontroversen aus, weil Nightwing und Starfire zusammen im Bett gezeigt wurden, obwohl schon zuvor erläutert wurde, dass die beiden ein Paar sind.

Nach der #5 wechselten die Autoren der Serie einige Male, so dass die Serie ins schlingern geriet und keine klare Linie hatte. Die Ausgaben #50 bis #61 wurden wieder von einem Autor geschrieben. Die Serie erhielt in dieser Zeit einen neuen Titel: ''The New Titans''. Darin wurde eine neue Herkunftsgeschichte von Wonder Girl alias Troia erzählt.

Später wurden neue Charaktere eingeführt, alte radikal geändert und die Serie 7 Jahre laufen gelassen. In der Nummer #130, mit der die Serie eingestellt wurde hatte das Team mit dem ursprünglichen kaum noch etwas zu tun.

Neben den schon genannten waren diese in der Zeit Mitglieder des ''New Teen Titans'' Teams:
Jericho, Kole und Danny Chase. Im ''The New Titans'' Team waren es Phantasm, Pantha, Red Star, Impuls, Damage, GL V, Supergirl, Rose Wilson, Minion und Baby Wildbeest. Das Team Titans bestand aus Killowat, Mirage, Terra II, Redwing, Dagon, Prester Jon und Battalion.

== Teen Titans (Vol. 2)==
Eine komplett unabhängige Gruppe begann ihre Abenteuer 1996 in einer neuen #1. Die bis zur #24 andauernde Serie hatte ein Team, das von dem durch die Zero Hour verjüngten Atom angeführt wurde.
Mitglieder waren Atom II, Argent, Risk, Joto, Prysm, Captain Marvel Jr., Fringe.

== The Titans ==
Die dreiteilige Miniserie JLA/Titans läutete eine neue Serie ein, die wieder mit der #1 begann (1999). In der Miniserie wurde neben dem letzten Team jeder Titan aus den bisherigen Serien gezeigt. Diese Reinkarnation des Teams bestand aus Nightwing, Troia, Arsenal, Tempest II, Flash III, Starfire II, Cyborg, Damage und Argent. Die Serie wurde bis zur #50 im Jahr 2002 fortgesetzt.

Danach folgte das ''Titans/Young Justice: Graduation Day'' Crossover, welches direkt zur neuen ''Teen Titans'' Serie überleitete und die Grundlage für die neue Outsiders Serie bot.
Neu hinzu kam Jesse Quick in das Team.

Kurzweilig existierte auch die Gruppierung namens Titans L.A. mit den Mitgliedern Beast Boy, Flamebird, Terra II, Captain Marvel Jr., Bumlebee, Herald, Hero Cruz und Bushido.

== Teen Titans ab 2003==
2003 startete eine neue Serie mit den Mitgliedern Cyborg, Starfire, Beast Boy, Robin III, Superboy, Wonder Girl II, Kid Flash II (Zuvor Impulse). Raven stieß in den ersten Ausgaben dazu. Neue Mitglieder waren Robin III, Wonder Girl II, Superboy, Speedy II.

== Die Neuen Teen Titans==
2007 startete nach der Infinite Crisis und dem Jahr danach (in dem über 20 verschiedene junge Superhelden Mitglied im Team waren, es jedoch bald darauf wieder verließen) ein neues Teen Titans-Team mit den Mitgliedern Robin III, Cyborg und Raven sowie den neuen Mitgliedern Ravager und Jericho (Slades Tochter und Sohn), Kid Devil (Blue Devils "Sidekick") sowie Miss Martian (eine trotz ihrer weissen Farbe nicht bösartige Marsianerin). Ferner kamen noch zwei "Hausmeister" für den Titans Tower hinzu, hochintelligente Zwillinge, die die allgemeinen Wartungsaufgaben übernehmen und auch den nach der Infinite Crisis ein Jahr inaktiven Cyborg repariert und komplettüberholt hatten.

[[Kategorie:Comicfigur]]
[[Kategorie:Trickfigur]]

[[ca:Teen Titans]]
[[en:Teen Titans]]
[[es:Los Jóvenes Titanes]]
[[fi:Teinititaanit]]
[[fr:Titans (comics)]]
[[hu:Tini Titánok]]
[[it:Titani (fumetto)]]
[[nl:Teen Titans (team)]]
[[pt:Novos Titãs]]
[[zh:少年泰坦]]

Teen Titans

2011-01-20T02:43:09Z

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{{Dieser Artikel| behandelt die Superheldengruppe ''Teen Titans'' aus den [[DC Comics]]. Für die Zeichentrickserie siehe [[Teen Titans (Fernsehserie)]].}}

Die '''Teen Titans''' (später auch als ''The New Teen Titans'', ''The New Titans'' und ''The Titans'' bekannt) sind eine [[Superheld]]engruppe bestehend aus Teenagern aus dem [[DC-Universum]].

== Silver Age ==
Die Teen Titans erschienen erstmals in ''The Brave and the Bold'' #54 (Juli 1964) und wurden als Junior JLA dargestellt. Das Team bestand aus Robin I, Kid Flash I und Aqualad, die sich wie ihre Vorbilder zusammenschlossen. Kurze Zeit später schloss sich Wonder Girl I ihnen an, die zwar schon zuvor eingeführt wurde, aber nun eine ganz andere Rolle erhielt, deren Herkunft erst in den 80ern erklärt wurde.

Die Teen Titans wurden so populär, dass sie 1966 ihre erste eigene Serie erhielten. Speedy, der später als Mitgründer genannt wird, sowie einige andere traten dem Team bei: Lilith Clay, Mal Duncan, Hawk und Dove. Ehrenmitglieder der Gruppierung waren Aquagirl und Gnarrk.

Der Grundton schwankte zwischen den lockeren [[1960er]]n und dem Ernst des Vietnamkrieges. In einer Story-Line bringt der Tod eines Friedensaktivisten das Team dazu ihre Ziele und Aufgaben zu überdenken. Sie werden sich ihrer Verantwortung bewusst und werfen als Konsequenz [[Robin]] aus dem Team.

Das ursprüngliche Team hatte Auftritte in der 1960er Serie '' The Superman/Aquaman Hour of Adventure''. In den 1970ern wurde die Serie wegen abflachendem Interesse mit der Nummer #43 eingestellt.

Ab 1976 wurde die Serie mit der Nummer #44 bis zur #53 fortgeführt. Die Serie wurde quer durch verschiedene Storie-Lines geführt ohne sich auf ein bestimmtes Thema zu fokussieren. Dabei sind zwei Themen besonders zu beachten: Jokers Tochter und das Team Teen Titans West.
Neben der schon genannten Tochter des Jokers traten Bumblebee, Bat-Girl, Golden Eagle und Beast Boy den Teen Titans bei.

== The New Teen Titans ==
Die Titans erhielten 1980 eine neue Serie: ''The New Teen Titans''. Das neue Team bestand aus den schon bekannten, nun jungen Erwachsenen Robin I, Wonder Girl I und Kid Flash I.
Changeling wurde wieder neu in die Serie gebracht, und neben ihm tauchten auch einige neue Gesichter auf: Cyborg, Starfire und Raven: Gemeinsam bekämpften sie Ravens Vater, den Dämon Trigon.

Es wurde spekuliert, dass die New Teen Titans die Reaktion von DC auf Marvels populären X-Men waren, denn beiden Teams beinhalten junge Erwachsene, die sich mehr mit ihren eigenen Konflikten beschäftigen, als sich mit Superschurken zu prügeln. Davon abgesehen waren beide Serien Instrumente um Comics mehr Charakterbezogen zu gestalten.

Auch die Charaktere der Feinde waren nicht weniger komplex angelegt. Der Söldner Deathstroke greift die Titans an, um einen Job zu beenden, den sein Sohn nicht erfüllen konnte. Währenddessen wird das Team von der psychopatischen Terra I infiltriert, die sie vernichten will. Ebenso wurde in dieser Story-Line gezeigt, wie Dick Grayson zu Nightwing wurde. Auch der Monitor, der durch die Crisis bekannt wurde, tauchte in der Serie auf.

1982 erschien die vierteilige Miniserie ''Tales of the New Teen Titans'', die die Hintergrundgeschichten von Cyborg, Raven, Starfire II und Changeling erläuterte.

Andere interessante Geschichten waren ''A Day in the Life...'', welche das Privatleben der Protagonisten beleuchtete, ''Wer ist Donna Troy'', in der Robin Wonder Girls wahre Identität herausfindet und ''We are Gathered Here Today''. in der man Wonder Girls Hochzeit nachlesen kann.

1984 wurde die Serie über ein Jahr hinweg wegen vertriebstechnischer Ursachen ''Tales of the New Teen Titans'' genannt, sie hatte aber mit der älteren Miniserie gleichen Namens nichts zu tun. Tales of the New Teen Titans lief bis zur Nummer 91, obwohl in den höheren Ausgaben (ab Nr. 60 nur noch Reprints der neuen gestarteten Serie New Teen Titan (2nd Series) erschienen. Die neugestartete Serie 'The New Teen Titans' führte somit die Haupthandlung des Superheldenteams weiter.. Ausgabe #1 löste einige Kontroversen aus, weil Nightwing und Starfire zusammen im Bett gezeigt wurden, obwohl schon zuvor erläutert wurde, dass die beiden ein Paar sind.

Nach der #5 wechselten die Autoren der Serie einige Male, so dass die Serie ins schlingern geriet und keine klare Linie hatte. Die Ausgaben #50 bis #61 wurden wieder von einem Autor geschrieben. Die Serie erhielt in dieser Zeit einen neuen Titel: ''The New Titans''. Darin wurde eine neue Herkunftsgeschichte von Wonder Girl alias Troia erzählt.

Später wurden neue Charaktere eingeführt, alte radikal geändert und die Serie 7 Jahre laufen gelassen. In der Nummer #130, mit der die Serie eingestellt wurde hatte das Team mit dem ursprünglichen kaum noch etwas zu tun.

Neben den schon genannten waren diese in der Zeit Mitglieder des ''New Teen Titans'' Teams:
Jericho, Kole und Danny Chase. Im ''The New Titans'' Team waren es Phantasm, Pantha, Red Star, Impuls, Damage, GL V, Supergirl, Rose Wilson, Minion und Baby Wildbeest. Das Team Titans bestand aus Killowat, Mirage, Terra II, Redwing, Dagon, Prester Jon und Battalion.

== Teen Titans (Vol. 2)==
Eine komplett unabhängige Gruppe begann ihre Abenteuer 1996 in einer neuen #1. Die bis zur #24 andauernde Serie hatte ein Team, das von dem durch die Zero Hour verjüngten Atom angeführt wurde.
Mitglieder waren Atom II, Argent, Risk, Joto, Prysm, Captain Marvel Jr., Fringe.

== The Titans ==
Die dreiteilige Miniserie JLA/Titans läutete eine neue Serie ein, die wieder mit der #1 begann (1999). In der Miniserie wurde neben dem letzten Team jeder Titan aus den bisherigen Serien gezeigt. Diese Reinkarnation des Teams bestand aus Nightwing, Troia, Arsenal, Tempest II, Flash III, Starfire II, Cyborg, Damage und Argent. Die Serie wurde bis zur #50 im Jahr 2002 fortgesetzt.

Danach folgte das ''Titans/Young Justice: Graduation Day'' Crossover, welches direkt zur neuen ''Teen Titans'' Serie überleitete und die Grundlage für die neue Outsiders Serie bot.
Neu hinzu kam Jesse Quick in das Team.

Kurzweilig existierte auch die Gruppierung namens Titans L.A. mit den Mitgliedern Beast Boy, Flamebird, Terra II, Captain Marvel Jr., Bumlebee, Herald, Hero Cruz und Bushido.

== Teen Titans ab 2003==
2003 startete eine neue Serie mit den Mitgliedern Cyborg, Starfire, Beast Boy, Robin III, Superboy, Wonder Girl II, Kid Flash II (Zuvor Impulse). Raven stieß in den ersten Ausgaben dazu. Neue Mitglieder waren Robin III, Wonder Girl II, Superboy, Speedy II.

== Die Neuen Teen Titans==
2007 startete nach der Infinite Crisis und dem Jahr danach (in dem über 20 verschiedene junge Superhelden Mitglied im Team waren, es jedoch bald darauf wieder verließen) ein neues Teen Titans-Team mit den Mitgliedern Robin III, Cyborg und Raven sowie den neuen Mitgliedern Ravager und Jericho (Slades Tochter und Sohn), Kid Devil (Blue Devils "Sidekick") sowie Miss Martian (eine trotz ihrer weissen Farbe nicht bösartige Marsianerin). Ferner kamen noch zwei "Hausmeister" für den Titans Tower hinzu, hochintelligente Zwillinge, die die allgemeinen Wartungsaufgaben übernehmen und auch den nach der Infinite Crisis ein Jahr inaktiven Cyborg repariert und komplettüberholt hatten.

[[Kategorie:Comicfigur]]
[[Kategorie:Trickfigur]]

[[ca:Teen Titans]]
[[en:Teen Titans (comics)]]
[[es:Los Jóvenes Titanes]]
[[fi:Teinititaanit]]
[[fr:Titans (comics)]]
[[hu:Tini Titánok]]
[[it:Titani (fumetto)]]
[[nl:Teen Titans (team)]]
[[pt:Novos Titãs]]
[[zh:少年泰坦]]

The Green Hornet (Film)

2011-01-10T10:05:47Z

Shakiestone:

{{Infobox Film
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|PJ =2011
|LEN =107
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* [[Seth Rogen]]: Britt Reid/The Green Hornet
* [[Jay Chou]]: Kato
* [[Cameron Diaz]]: Lenore Case
* [[Christoph Waltz]]: Benjamin Chudnofsky
|SYN =
}}
'''The Green Hornet''' ist eine US-amerikanische [[Actionkomödie]] des Regisseurs [[Michel Gondry]] aus dem Jahre 2011. Der Film basiert auf dem aus Radio- und Fernsehproduktionen bekannten, [[Green Hornet|gleichnamigen Superhelden]]. Die Komödie wurde von [[Neal H. Moritz]] produziert und kommt am 13. Januar 2011 in die deutschen Kinos.

== Handlung ==
Britt Reid ist der Sohn des prominentesten und mächtigsten Medienmagnaten von LA – und vollauf damit zufrieden, die örtliche Party-Szene aufzumischen und auch weiterhin ein planloses Leben zu führen. Doch als sein Vater plötzlich auf mysteriöse Weise stirbt und Britt sein gewaltiges Medienimperium erbt, ändert sich alles. Britt geht eine ungewöhnliche Freundschaft mit Kato, einem der fleißigsten und erfinderischten Angestellten seines Vaters, ein. Gemeinsam sehen sie ihre Chance gekommen, zum ersten Mal in ihrem Leben etwas Sinnvolles zu tun: Verbrechen bekämpfen. Doch um das tun zu können, beschließen sie, selbst zu Verbrechern zu werden. Sie schützen das Gesetz, indem sie es brechen. Als The Green Hornet streift Britt gemeinsam mit Kato nachts durch die Straßen von LA. Dank seiner genialen Einfälle und Fähigkeiten, konstruiert Kato die ultimative, technisch allem bisher Dagewesenem überlegene Retro-Waffe: The Black Beauty, ein unzerstörbares Auto, das über genauso viel PS wie Feuerkraft verfügt. The Green Hornet und Kato sorgen schnell für einiges Aufsehen mit ihrer rollenden, mobilen Festung auf Rädern. Mit Katos cleveren Gadgets bekämpfen sie die bösen Jungs und mit Hilfe von Britts neuer Sekretärin, Lenore Case, beginnen sie mit der Jagd auf den Mann, der die ganze Unterwelt von LA kontrolliert: Benjamin Chudnofsky. Doch Chudnofsky hat bereits seinen eigenen Plan, wie er ''The Green Hornet'' ein und für alle mal aus dem Weg räumen will.


== Produktion ==
2009 übernahm [[Michel Gondry]] die Regie der neuen Verfilmung<ref>[http://www.sonypictures.com/movies/thegreenhornet/pressrelease/index.html?hs317=TheGreenHornet+PressRelease ''The Green Hornet – PressRelease'']</ref>, nachdem zuvor [[Stephen Chow]] aufgrund von Differenzen mit [[Sony Pictures]] die Produktion verlassen hatte. Neben [[Seth Rogen]] als ''Britt Reid / Grüne Hornisse'' konnten als Schauspieler [[Jay Chou]] als ''Kato'', [[Cameron Diaz]] als ''Lenore „Casey“ Case'' und [[Christoph Waltz]] als der Bösewicht ''Chudnofsky''<ref>[http://blogs.coventrytelegraph.net/thegeekfiles/2009/09/inglorious-basterds-star-joins.html ''Inglourious Basterds star joins Green Hornet.''] The Geek Files, 14. September 2009 (englisch)</ref> engagiert werden.
[[Nicolas Cage]] war ebenfalls als Gegner der grünen Hornisse gehandelt worden, er lehnte die Rolle jedoch ab.
Der Film wurde großteils 2009 abgedreht und wird in Deutschland am 13. Januar 2011 sowohl in 2D als auch in einer 3D-Fassung erscheinen.<ref>[http://www.moviepilot.de/movies/green-hornet Starttermin von ''The Green Hornet''] auf [[Moviepilot]]</ref>

== Promotion ==
Seit 1. Dezember 2010 läuft in den USA ein amüsanter TV-Commercial der Burgerkette Carl's Jr., in dem Britt und Kato nachts mit ihrem Auto Black Beauty an die Sprechanlage eines Drive-Thru Schalters fahren. Britt will bestellen und sucht auf dem Bedienpult nach dem elektrischen Fensterheber. Dabei verwechselt er die Schalter und aktiviert versehentlich den seitlichen Flammenwerfer. Beim zweiten Versuch feuert er zwei Raketen ab und zerstört die Neon-Reklame des Restaurants, den Lautsprecher und sein Essen. Mit Blick auf das angerichtete Chaos beschließt Britt, dass sie doch lieber reingehen.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.green-hornet.de/index.html Offizielle Website]
* {{IMDb Titel|tt0990407}}

{{SORTIERUNG:Green Hornet #The}}

[[Kategorie:Filmtitel 2011]]
[[Kategorie:US-amerikanischer Film]]
[[Kategorie:Actionfilm]]
[[Kategorie:Filmkomödie]]

[[en:The Green Hornet (2011 film)]]
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[[fr:The Green Hornet (film)]]
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[[pl:Zielony Szerszeń]]
[[ru:Зелёный Шершень (фильм)]]
[[zh:青蜂俠 (2011年電影)]]

Kategorie:Mangaka

2010-08-19T04:53:06Z

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*Comiczeichner mit japanischer Staatsbürgerschaft und vorwiegend oder ausschließlich für den japanischen Comicmarkt produzierende Zeichner gelten automatisch als Mangaka.
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Grüner Kobold

2010-05-14T11:24:52Z

Shakiestone:

Die Liste beschreibt bekannte [[Superheld]]en und [[Bösewicht|Schurken]] aus dem [[Marvel Comics|Marvel-Universum]]. Es handelt sich um fiktive Personen, die in [[Comic]]s des amerikanischen Comicverlages [[Marvel Comics]] auftreten.

== Superhelden ==

=== Black Panther ===

Der junge T’Challa übernahm nach der Ermordung seines Vaters T’Chaka durch den Elfenbeinjäger Ulysses Klaw dessen Stellung als König Wakandas, eines fiktiven hochentwickelten afrikanischen Staates. Nach seiner Ausbildung in verschiedenartigsten Kampftechniken in den USA kehrte er in seine Heimat zurück und erwarb vom Schamanen seines Stammes ein heiliges Kraut, das seine Kraft und Sinne stärkte. Darüber hinaus erhielt er einen zeremoniellen schwarzen Katzenanzug, der ihn fortan als Anführer des Pantherklans auswies. Der Black Panther besitzt keinerlei Superkräfte im eigentlichen Sinne, sondern greift lediglich auf angelernte Stärke und Beweglichkeit ähnlich derer eines Panthers und auf die Kräfte des Krautes zurück.
Der Black Panther ist zeitweise Mitglied bei den [[#Die Rächer (The Avengers)|Rächern]], denen er aufgrund seiner königlichen Verpflichtungen in Wakanda jedoch nur als Reservemitglied dient. Im Verlauf des Marvel-Events „Civil War“ heiratet er Ororo Munroe, auch bekannt als Storm.

=== Blade ===

'''Blade''' ist halb [[Vampir]] und halb Mensch, da seine Mutter, während sie mit Blade schwanger war, von dem Vampir ''Deacon Frost'' gebissen wurde. Im Mutterleib wurde Blade jedoch nicht gänzlich in einen Vampir umgewandelt, weil seine im Sterben liegende Mutter ihn zuvor noch zur Welt brachte. So besitzt Blade die Stärken beider Rassen, jedoch keine ihrer Schwächen, abgesehen von dem Blutdurst, den Blade mit einem Heilserum unterdrückt. Bei seinem Feldzug gegen Vampire, welche er als Mörder seiner Mutter betrachtet, kämpft er mit unterschiedlichen Messern, Pistolen oder Schrotflinten. Hauptmerkmal ist sein Schwert (daher der Name: „Blade“, zu Deutsch: „Klinge“).


{{Hauptartikel|Blade (Comic)|Blade}}

=== Captain America ===

''Steven Rogers'', ein schwächlicher junger Mann aus der Ära des Zweiten Weltkriegs, meldete sich freiwillig zum Krieg, wurde aber ausgemustert. Um seinem Land trotzdem zu dienen, stellt er sich für das Experiment eines Professors zur Verfügung. Dieser will mittels eines „Supersoldatenserums“ eine Armee unbesiegbarer Männer erschaffen. Der Versuch glückt, und aus Rogers wird '''Captain America'''. Er hat keine Superkräfte im eigentlichen Sinn, sondern die körperlichen Fähigkeiten eines perfekt trainierten Athleten.


{{Hauptartikel|Captain America}}

=== Daredevil ===

Hinter der Maske des '''Daredevil''' steckt der Anwalt ''Matthew Michael „Matt“ Murdock''. Murdock ist seit einem Unfall in der Kindheit blind, als er mit radioaktiv verseuchter Flüssigkeit übergossen wurde. Seine vier übrigen Sinne hingegen arbeiten übermenschlich empfindlich – ebenfalls dank der radioaktiven Verstrahlung. Besonders seine Ohren gleichen die Blindheit aus. Ähnlich einer [[Fledermäuse|Fledermaus]] kann er anhand von Schallwellen seine Umgebung wahrnehmen.


{{Hauptartikel|Daredevil (Comic)}}

=== Elektra ===

Der Tod ihres Vaters zerstört ''Elektra Nachios'' Weltbild. Voller Wut und Trauer ist ihr einziges Ziel die Beherrschung der Kampfkünste. Das verfolgt sie zunächst bei dem Orden ''„The Chaste“'', um dann in Japan bei der Ninja-Organisation ''„Die Hand“'' weiter ausgebildet zu werden. Nach ihrer Rückkehr in die Vereinigten Staaten arbeitet sie als Auftragsmörderin '''Elektra''' für jeden Schurken, der sie ausreichend bezahlt.


{{Hauptartikel|Elektra (Comicfigur)|Elektra (2005)}}

=== Ghost Rider ===

Der „Anti-Held“ Ghost Rider entsteht, wenn eine Person einen Vertrag mit dem Teufel schließt und ihm seine Seele verkauft. Der Ghost Rider ist der [[Kopfgeldjäger]] des Teufels. Die Comicserie erscheint seit September 1973.


''→ Hauptartikel: [[Ghost Rider (Comic)]]''

=== Hulk ===

'''Hulk''' ist das [[Alter ego]] von ''Dr. Bruce Banner'', einem Genie und Nuklearphysiker. Aufgrund einer übermäßigen Aussetzung von [[Gammastrahlung]] verwandelt sich Banner durch Wut oder Schmerz unkontrolliert zu einer großen, übermenschlich starken grünen Kreatur.


{{Hauptartikel|Hulk (Comic)}}

=== Iron Man ===

'''Iron Man''' ist das [[Alter Ego]] von ''Tony Stark'', des Multimilliardärs und Besitzers des Rüstungskonzerns ''Stark Industries''. Als Stark in [[Vietnamkrieg|Vietnam]] gefangen genommen wurde, entwickelte er mit einem Mithäftling das Iron-Man-[[Exoskelett]]. Dieses gab Stark eine enorm gesteigerte Kraft und erlaubte ihm, trotz einer Verletzung am Herzen zu fliehen. Iron Man hat also keine Superkräfte im eigentlichen Sinn, sondern verfügt über technische Hilfsmittel.


{{Hauptartikel|Iron Man}}

=== Punisher ===

Angetrieben durch den Mord an seiner Frau und seinen Kindern führt ''Frank Castle'' als '''Punisher''' (deutsch etwa: ''Bestrafer'', ''Vollstrecker'') einen Rachefeldzug gegen alle Verbrecher. Er ist ein Verbrechensjäger, der [[Selbstjustiz]] ausübt und dabei auch vor gewalttätigen Praktiken wie Tötung, Entführung, Erpressung, Nötigung und Folter nicht zurückschreckt. Als Kriegsveteran ist Castle ein Meister in Nahkampf, Tarnung, strategischer Planung und im Benutzen verschiedener Waffen, verfügt jedoch über keinerlei Superkräfte.


{{Hauptartikel|Punisher}}

=== Silver Sable ===

'''Silver Sable''' ist eine Söldnerin, die für das Gute kämpft. Auffällig ist ihr langes weißes Haar sowie die Tatsache, dass sie fast immer eine Schusswaffe und/oder ein Schwert bei sich trägt.


{{Hauptartikel|Silver Sable}}

=== Silver Surfer ===

Der als '''Silver Surfer''' (kurz: ''Surfer'') bekannte Charakter war ursprünglich ein humanoider, männlicher Außerirdischer namens ''Norrin Radd''. Als sein Heimatplanet ''Zenn-La'' von dem mächtigen Wesen ''[[Galactus]]'' aufgesucht wurde, das den Planeten zerstören würde, bot sich Norrin Radd als [[Herold]] an, um Zenn-La zu retten. Ausgestattet mit ''kosmischer Kraft'' wurde er zum Silver Surfer. Als der Silver Surfer in der Stadt der Fantastischen Vier mit der Fackel kämpft und dabei berührt kann die Fackel mit einem anderen Superhelden die Kräfte tauschen. Später rebelliert er mit Hilfe der ''[[Die Fantastischen Vier (Comic)|Fantastischen Vier]]'' erfolgreich gegen Galactus.

Der Silver Surfer ist [[Psi-Phänomen|psionisch]] mit einem Board (einem silbernen [[Surfbrett]]) verbunden und kann es mental steuern. Nur wenige Mächte sind in der Lage, den Silver Surfer von seinem Board zu trennen oder es zu beeinflussen.
Zitat: „Es gibt immer einen Ausweg“ oder „Es gibt immer eine Wahl“.


{{Hauptartikel|Silver Surfer}}

=== Spider-Man ===

'''Spider-Man''' (''Die Spinne'') entstand, als der schüchterne Student ''Peter Parker'' beim Besuch in einem Forschungsinstitut von einer radioaktiven [[Spinne]] gebissen wurde. Sein Körper entwickelte danach verschiedene Superkräfte: Proportional vergrößerte Kraft, Geschwindigkeit und Wendigkeit einer Spinne, die Fähigkeit, Wände zu erklettern und einen besonderen Gefahrensinn, den „Spinnensinn“. Zusätzlich erfindet Parker einen Netzsprüher mit der dazugehörenden Netzflüssigkeit (in neuen Comics hat er Netzdrüsen). Diese erlauben ihm, Netze zu spinnen, mittels derer er durch die Wolkenkratzerschluchten [[Manhattan]]s schwingt und Verbrecher einschnürt. Seine größten Feinde sind: Der grüne Kobold (Norman Osborn), Doc Ock, Harry Osborn (Normans Sohn und Spider-Mans ehemaliger bester Freund), Sandman (Flint Marko), Venom (Eddie Brock) und die Echse (Prof. Curt Connors), die aber bis jetzt nur in Comics vorkommt.


{{Hauptartikel|Spider-Man}}

=== Thor ===

Das erste Auftreten von '''Thor''' war 1962 in ''Journey Into Mystery #83''. Er ist der nordische Donnergott [[Thor]] und Mitglied der [[Die Rächer|Rächer]] (Avengers). Seine Heimat ist Asgard.

Der Charakter der Figur basiert auf dem Donnergott [[Thor]]. Viele seiner Charakteristika und seine Geschichte wurden aus der [[Nordische Mythologie|nordischen Mythologie]] übernommen. Wie der Gott der nordischen Mythologie ist er auch im Comic der Sohn von Göttervater Odin und Forjgyn, die ihm seine Kräfte als Asathor schenkt. Er besitzt auch als Waffe den Hammer [[Mjolnir]]. Thor ist ein [[Hüne]], mit seiner Größe von 1,98 m und einem Gewicht von 290 kg besitzt er eine außergewöhnliche Stärke. Er ist Mitglied der [[Die Rächer|Avengers]]. Der Donnergott wurde als Strafe für das Missachten des Nichteinmischungspaktes der irdischen Götter in der Marvelrealität von seinem Vater Odin auf die Erde verbannt. Hier musste er viele Jahre ohne Gedächtnis als der gehbehinderte Arzt Dr. Don Blake arbeiten, bis er den als Stock getarnten Hammer fand und sein Geheimnis entdeckte. Fortan führte er das Doppelleben Thor/Blake, bis Odin die Gabe der Verwandlung auf Beta Ray Bill übergehen ließ. Kurzfristig führte Thor dann die Doppelidentität Sigurd Jarlson, nur getarnt durch Zivilkleidung, Pferdeschwanzfrisur und Brille (scherzhafterweise ließen die Zeichner Jarlson direkt bei seinem ersten Auftreten mit [[Superman|Clark Kent]] zusammenrempeln). Als Thor eines Tages dem Tode nahe war, erhielt er von dem mysteriösen Marnot die Chance zu einem Weiterleben. Als Auflage dafür musste Thor das Leben des Rettungssanitäters Jake Olsen weiterführen. Dieser arbeitet im selben Krankenhaus wie Dr. Jane Foster, die ehemalige Assistentin von Dr. Don Blake.

Am 19. Mai 2011 kommt die Realverfilmung des Comics in die deutschen Kinos. Regie wird [[Kenneth Branagh]] fürhren. [[Chris Hemsworth]] schlüpft in die Rolle Thors/ Doktor Don Blakes. <ref>[http://www.imdb.de/title/tt0800369/fullcredits#cast Imdb]</ref>

== Superschurken ==

=== Bullseye ===

'''Bullseye''' ist ein Feind von [[Daredevil (Comic)|Daredevil]]. Seine Identität ist unbekannt.
Er besitzt keine herkömmlichen Superkräfte, jedoch ist er ein hervorragender Werfer und Kämpfer, der wirklich jeden Gegenstand als tödliche Waffe einsetzen kann. Außerdem ist sein Skelett wie bei Wolverine mit [[Adamantium]] überzogen.

'''In anderen Medien:''' 
2003 tauchte Bullseye als Gegenspieler von Daredevil im Kino auf. Obwohl dies nicht in den Comics erwähnt wird, hat er im Film irische Wurzeln und wird auch von dem irischen Schauspieler [[Colin Farrell]] gespielt. Während Bullseye im Comic ein schwarzblaues Kostüm mit weißem Zielkreuz auf der Brust und einer Maske trägt, hat er in der Filmversion nur ein Branding in Form eines Fadenkreuzes auf der Stirn.
In jüngster Zeit wandelt sich die Darstellung vieler Comicfiguren näher zu den Gegenstücken aus den Filmen. So trägt inzwischen auch die Comicversion von Bullseye dieses Branding.

=== Carnage ===

'''Carnage''' ist ''Cletus Kasady'', ein psychopathischer Serienkiller, der New York unsicher machte, bis er von ''[[Spider-Man]]'' geschnappt wurde und ins Gefängnis kam. Sein Zellengenosse war ''Eddie Brock'', auch bekannt als ''[[#Venom|Venom]]''. Als Brock sich wieder mit seinem Symbionten verband und aus dem Gefängnis ausbrach, ließ der Symbiont einen Teil von sich selbst in der Zelle zurück. Dieser kleine Tropfen vereinigte sich mit Kasadys Blutkreislauf, und er wurde zum mörderischen ''Carnage''. Anders als Venom, der durchaus edle Hintergrundmotive hatte, war Carnage ein blutrünstiger Killer, der seiner Mordlust freien Lauf ließ. Wann immer Carnage aus dem Gefängnis ausbrach, begann er einen blutigen Amoklauf, und es waren Spider-Man und oft auch Venom nötig, um diesen zu beenden. Anders als Venom spricht Carnage von sich selbst in der ersten Person. Auch scheint er Spider-Mans geheime Identität nicht zu kennen und hegt auch keinen persönlichen Groll gegen ihn, sondern will ihn nur töten, weil er ihn ''bei seiner Arbeit'' stört. Gelegentlich bezeichnet er Venom höhnisch als „Dad“.

Während des letzten Kampfes zwischen Venom und Carnage „fraß“ Venom seinen Nachkommen einfach auf. Gerade als man glaubte, man sei Carnage für alle Zeiten los, floh Kasady aus dem Gefängnis – angelockt von einem fernen Ruf aus der „Negativzone“. Die Stimme gehörte einem anderen Symbionten. Dieser war zwar nicht sein Originalsymbiont, aber genauso blutrünstig und gefährlich.

=== Dr. Doom ===

''Victor von Doom'' alias '''Dr. Doom''' (in Deutschland auch als ''Dr. Unheil'' und vereinzelt als ''Dr. Untergang'' bekannt) ist ein glänzender Wissenschaftler und im späteren Verlauf seiner Geschichte auch Magier, der aufgrund eines schrecklichen Unfalls sein Gesicht und seinen Körper unter einer eisernen Rüstung verbirgt, die mit technischen „Spielereien“ ausgestattet ist. Außerdem ist er der Herrscher über den fiktiven osteuropäischen Staat ''Latveria''.


{{Hauptartikel|Dr. Doom}}

=== Dr. Octopus ===

'''Dr. Octopus''' (Spitzname „Doc Ock“) ist ein Erzfeind [[Spider-Man]]s. Otto Octavius wuchs als Sohn einer selbstgefälligen Mutter und eines brutalen Vaters auf und wurde ein zurückgezogen lebender, aber brillanter Atomwissenschaftler. Um mit radioaktiven Materialien gefahrlos hantieren zu können, entwickelte er den Brustharnisch mit den Tentakeln, was ihm den Spitznamen Dr. Octopus einbrachte. Bei einer Explosion im Labor wurde der Forscher radioaktiv verstrahlt. In der Folge war er fähig, seine Tentakel telepathisch zu kontrollieren. Leider hatte die Explosion noch weitere Folgen: Aus dem respektierten Wissenschaftler wurde der größenwahnsinnige Dr. Octopus.

Doc Ock tauchte in regelmäßigen Abständen immer wieder auf, bis er von ''Kane'', einem von Peter Parkers Klonen, getötet wurde. Später wurde Dr. Octopus mit Hilfe seiner früheren Assistentin und eines geheimen ''Kults des Wahren Glaubens'' mittels [[Magie]] ins Leben zurück geholt. Seitdem ist er wieder einer von Spider-Mans größten Feinden.

'''In anderen Medien:''' 
Im zweiten Spider-Man-Kinofilm ist Doc Ock Spider-Mans Hauptgegenspieler und wird dargestellt von [[Alfred Molina]].

=== Die Echse ===

''Dr. Curt Connors'' ist ein erfolgreicher Wissenschaftler und ein guter Freund von ''Peter Parker''. Nachdem er einst einen Arm verlor, experimentierte er an Reptilien, die ihre verlorenen Gliedmaßen regenerieren können. Sein Ziel war es, ein Mittel zu entwickeln, das auch bei Menschen Gliedmaßen nachwachsen lässt. Auf diesen Forschungen basierend schuf er ein radioaktives Mittel, das er sich injizierte. Sein Arm wuchs tatsächlich nach, doch Dr. Connors veränderte sich weiter: Er mutierte zu einer humanoiden Riesenechse. Die '''Echse''' ist nicht bloß Dr. Connors in anderer körperlicher Gestalt, sondern hat ähnlich wie der (graue) Hulk ein eigenes (böses) Bewusstsein. Connors war ein guter Freund von Dr. Octavius.

'''In anderen Medien:''' 
Dr. Curt Connors kommt im zweiten und dritten Spider-Man-Film vor. Er wird dort stets von [[Dylan Baker]] verkörpert. Sein Alter Ego, die Echse, und der Vorfall, der ihn dazu machte, wurden in den bisherigen drei Filmen jedoch (noch) nicht thematisiert.

=== Electro ===

Als der Elektriker ''Max Dillon'' während der Arbeit vom Blitz getroffen wurde, erhielt er die Fähigkeit, nahezu unbegrenzte Mengen Elektrizität aufzunehmen, zu erzeugen und in Form von Blitzen zu verschleudern. Er ist ein Hauptgegner von ''[[Spider-Man]]'' und ''[[Daredevil (Comic)|Daredevil]]'', war aber auch Mitglied der ''Furchtbaren Vier'', ein Bündnis von Superschurken gegen die ''[[Die Fantastischen Vier (Comic)|Fantastischen Vier]]''.

=== Galactus ===

'''Galactus''' (manchmal auch ''Weltenzerstörer'' oder ''Planetenfresser'' genannt) ist ein kosmisches Wesen im [[Marvel-Universum|Universum]]. Er reist durch die Galaxis und ernährt sich von der Energie geeigneter Planeten, die er mit Hilfe seiner Herolde aufspürt. Der bekannteste dieser Herolde ist der ''[[Silver Surfer]]''.


{{Hauptartikel|Galactus}}

=== General Ryker ===

John Ryker ist ein General und hat das gleiche Ziel wie General „Thunderbolt“ Ross: den Hulk zu vernichten. Allerdings geht er dabei deutlich skrupelloser ans Werk und ist für mehrere illegale Gammaexperimente an seinen Soldaten verantwortlich (siehe: [[#Flux|Flux]]). Er ist auch verantwortlich für die Kreation des Gamma Corps, einer Elite aus Anti-Helden, die den Hulk verabscheuen.

=== Graviton ===

Bei einem Laborunfall erhielt der Wissenschaftler ''Franklin Hall'' die Fähigkeit, die Gravitation zu kontrollieren und Gravitationsstrahlen zu verschießen. Er kämpfte des Öfteren gegen die ''[[Die Rächer]]'' (Avengers) und einige Male gegen ''[[Spider-Man]]''.

=== Der Geier ===

Der Geier (eng. ''the Vulture'') ist einer von Spider-Man’s ersten und ältesten Gegnern. Der brillante Elektronik-Ingenieur Adrian Toomes entwickelte eine Vorrichtung mit Anti-polarisiertem Magnetfeld, die es einem Menschen erlaubte, wie ein Vogel, mit minimalem Kraftaufwand zu gleiten. Der Grund und die Motivation für seine kriminelle Karriere ist in den verschiedenen Auflagen  sehr vielschichtig und wechselhaft dargestellt worden: mal will sich sein Assistent seine Erfindung unter den Nagel reißen, mal wurde er vom Projekt ausgeschlossen, mal hat man ihn wegen Veruntreuung von Forschungsgeldern rausgeworfen. Jedenfalls beschließt Toomes Rache zu nehmen und verwendet seinen Anzug mit Flügeln als Mittel, um eine Bank auszurauben. Spiderman gelang es schnell, ihn durch eine polarisierende Funkstörung zum Absturz zu bringen, wodurch der Geier ins Gefängnis kam. Später wurde der Geier ein wiederkehrender Bösewicht, dem jedoch nie mehr Erfolg vergönnt war als allen seinen Mitverbrechern. Wiederkehrende Beleidigungen und Witze von Spider-Man beim Kampf gegen den fiesen Kauz drehen sich häufig um sein hohes Alter („Aber Geier, was sollen denn deine Enkelkinder von dir denken?“). Toomes ist ein treues, wiederkehrendes Mitglied der Sinister Six. Häufig arbeit er mit Shocker oder Elektro zusammen.

Für die ultimative Spider-Man-Serie wurden das Design und die Motive vom Geier nur wenig verändert: sein Anzug ist jetzt nicht mehr grün, sondern schwarz und er muss nicht mehr mit den Flügeln schlagen, um oben zu bleiben.

=== Grüner Kobold ===

'''Der grüne Kobold''' (eng. ''Green Goblin'') ist ein Erzfeind Spider-Mans. Er trat zum ersten Mal in ''The Amazing Spider-Man #14'' auf. Seine Geheimidentität war lange Zeit unbekannt. Der skrupellose Geschäftsmann Norman Osborn, der Vater von Harry Osborn, dem besten Freund Peter Parkers, fand in den Unterlagen eines Kollegen die Formel für ein experimentelles Serum, das Körperkraft und Reflexe steigern sollte. In seiner Machtgier wollte er es an sich selbst testen, aber die instabile Flüssigkeit explodierte in der Nähe seines Gesichtes. Er erhielt zwar die besagten Fähigkeiten, doch das Serum kostete ihn auch den Verstand. Er wurde von dem Gedanken beseelt, die [[New York City|New Yorker]] Unterwelt anzuführen, und entwarf ein Kostüm, das stark an einen Kobold erinnerte, sowie einen Gleiter, der es ihm ermöglichte, zu fliegen. Zusätzlich entwickelte er Granaten, die das Aussehen von brennenden Kürbissen hatten, und Wurfmesser in Form von Fledermäusen. Sein Hauptwunsch war es jedoch immer, den berühmten Spider-Man zu besiegen. Wie zu erwarten war, wurde er jedoch immer vom Netzspinner besiegt, wofür er jedoch beharrlich [[Ausreden]] erfindet.

Schließlich entwickelte Osborn ein Gas, das Spider-Mans „Spinnensinn“ dämpfte, folgte ihm unerkannt zu dessen Wohnung und demaskierte ihn. Anschließend offenbarte er dem verwirrten Peter seine Geheimidentität. Im folgenden Kampf erlitt der Kobold eine Teilamnesie und vergaß sein [[Alter Ego]]. Später kehrte die Erinnerung zurück, und Osborn sann auf Rache. Er entführte die Geliebte Peters, Gwen Stacy, und brachte sie zur Brooklyn Bridge. Als Peter die Brücke erreichte, ließ Osborn Gwen in die Tiefe stürzen. Trotz des Rettungsversuches Spider-Mans starb sie. Im folgenden Kampf starb Osborn, durchbohrt von seinem eigenen Gleiter. Später übernahm sein Sohn Harry die Identität des Grünen Kobolds, starb aber an einer neuen Version des „Kobold-Serums“, das ihn vergiftete.

Zwischenzeitlich erschien auch ein guter Kobold. Phil Urich fand die Ausrüstung Harrys und kämpfte mit Spider-Man Seite an Seite. Seine Waffen wurden schließlich von den ''Sentinels'' zerstört.

Nach mehr als fünf Jahren kehrte Norman zurück. Das Serum hatte in ihm eine unglaublich schnelle Wundheilung hervorgerufen. Im Laufe der fünf Jahre seiner Abwesenheit hatte sich Osborn zum Anführer eines finsteren Kults, den Scrier, aufgeschwungen, doch sein Hass auf Peter war ungebrochen. Und so schmiedete er einen Plan, um Peter psychologisch zu vernichten. Mit Hilfe des Schakals erschuf Osborn einen Klon von Peter und ließ ihn gegen Spider-Man antreten. Nach einem Kampf mit ihm dachte Peter, sein Klon sei tot. Aber der Klon lebte, nahm den Namen „Ben Reilly“ (Vorname von Peters Onkel und Tante Mays Geburtsname) an, lebte einige Zeit als Weltenbummler und kehrte anschließend nach New York zurück.

Osborn begann, Peter so lange zu manipulieren, bis Peter glaubte, er selbst sei der Klon und Ben sei der echte Peter Parker. Doch Osborns Plan ging nicht auf. Im Glauben, nur ein Klon Spider-Mans zu sein, wollte Peter wieder ein „normales“ Leben führen. Peter gab die Bürde, Spider-Man zu sein, an Ben weiter und zog mit seiner Frau Mary Jane nach Portland. Erbost darüber, dass sein Plan nicht erfolgreich war, beendete Osborn seine psychologischen Winkelzüge und gab sich zu erkennen. Der Kobold griff Ben und Peter an. Ein Kampf entbrannte und Peter musste die Hoffnung aufgeben, dass sein schlimmster Feind tot und begraben sei. Sowohl der Schakal als auch Ben starben während des Kampfes, als dieser versuchte, Peter zu beschützen. Als Bens Leiche in kürzester Zeit zu Staub zerfiel, war dies der Beweis, dass Ben der Klon war und nicht Peter. Peter selbst kam knapp mit dem Leben davon – aber er wusste, sein Erzfeind, der Kobold, war zurück.

Osborn übernahm wieder die Kontrolle über sein industrielles Imperium, und nach kurzer Zeit arrangierte Norman eine feindliche Übernahme des ''Daily Bugle''. Sofort benutzte er die Zeitung, um eine Hetzkampagne gegen Spider-Man zu starten mit dem Ziel, dessen guten Ruf zu ruinieren. Schließlich kam es zum ''Treffen der Fünf'', einem uralten Ritual, bei dem die Teilnehmer per Zufall mit fünf Gaben versehen werden: Macht, Wissen, Unsterblichkeit, Wahnsinn oder Tod. Osborn spekulierte auf die Macht, erhielt aber den Wahnsinn. Spider-Man konnte den Größenwahnsinnigen in einem Kampf besiegen, jedoch fiel diesem das Gebäude des Daily Bugle zum Opfer. Mit Hilfe seiner Scriers entkam Norman dem zusammenstürzenden Gebäude. Mit medizinischen und psychiatrischen Mitteln erreichte Norman wieder eine gewisse Vernunft. Während Osborn sich langsam erholte, schaffte es J. Jonah Jameson wieder, die Kontrolle über den Bugle an sich zu ziehen.

'''In anderen Medien:''' 
Im Kinofilm ''[[Spider-Man (Film)|Spider-Man]]'' (2002) wird der Grüne Kobold von [[Willem Dafoe]] gespielt und stirbt bereits am Ende des Films. Sein Sohn Harry Osborn gibt Spider-Man die Schuld für den Tod seines Vaters. In der Fortsetzung ''[[Spider-Man 2]]'' (2004) findet Harry die hinterbliebene Ausrüstung seines Vaters und tritt in ''[[Spider-Man 3]]'' (2007) in die Fußstapfen seines Vaters.

=== Hobgoblin ===

Der skrupellose Mode-Designer ''Roderick Kingsley'' war von dem Gedanken besessen, Superkräfte zu haben. Eines Tages fand er ein altes Versteck des [[#Grüner Kobold|Grünen Kobolds]], angefüllt mit Waffen. Als '''Hobgoblin''' hielt Kingsley Einzug in die kriminelle Szene New Yorks. Aber bald ergaben sich natürlich Probleme mit ''[[Spider-Man]]'' und als Hobgoblin gezwungen war direkt mit Spider-Man zu kämpfen erwies sich, dass er kein Gegner für den Netzschwinger war, weil ihm das kraftverstärkende Kobold-Serum fehlte. Nur mit Mühe entkam Kingsley. Nachdem Hobgoblin den Rest von Norman Osborns alten Tagebüchern finden konnte, war er in der Lage das Serum herzustellen. Er benutzte den Kleinkriminellen Lefty Donovan als Versuchskaninchen und verbesserte das Serum solange, bis er den Teil der Norman Osborn den Verstand gekostete hatte, entfernt hatte. Nach einem Kampf zwischen dem Grünen Kobold und Hobgoblin, der unentschieden endete, zog sich Kingsley in die Karibik zurück.

'''In anderen Medien:''' 
In der Zeichentrickserie ''[[New Spider-Man]]'' wurde der Hobgoblin vor dem Grünen Kobold eingeführt. Der Hobgoblin wird vom [[Star Wars]]-Star und [[Joker]]-Sprecher [[Mark Hamill]] gesprochen. In der Serie endet er am Ende im Gefängnis.

=== Hydro-Man ===

''Morris Bench'' arbeitete auf einem Forschungsschiff, das einen neuartigen Generator testen sollte. Während der Arbeiten fiel er über Bord und wurde durch vulkanische Gase in eine wasserartige Form versetzt. Er gab ''[[Spider-Man]]'', der sich zufällig ebenfalls an Bord des Schiffes befand, die Schuld daran und versuchte mehrmals (erfolglos), sich zu rächen.

'''In anderen Medien:''' 
In der Zeichentrickserie ''New Spider-Man'' starb Hydro-Man bei einem erneuten Versuch sich an Spider-Man zu rächen. Er wurde aber von einem Wissenschaftler geklont. Der Klon erwies sich als instabil und löste sich nach einiger Zeit wieder auf.

=== Kingpin ===

''Wilson Fisk'', der größte Verbrecherboss von New York ist als '''Kingpin''' ''[[Daredevil (Comic)|Daredevils]]'' größter Feind. Ursprünglich eingeführt als Gegner von ''[[Spider-Man]]'' entwickelte er sich rasch zu einer Nemesis von Daredevil. Als Kingpins Markenzeichen dient sein weißer Anzug und seine korpulente Figur, sowie recht kurze Füße. Allerdings täuscht seine Figur: Es ist so gut wie kein Fett am Körper; er besteht geradezu aus Muskeln. Kingpin scheint überall seine Finger im Spiele zu haben. Und selbst als er endlich im Gefängnis sitzt, hindert es ihn nicht daran, seinen Machenschaften weiter nachzugehen. Kingpin ist mit einer Frau namens Vanessa verheiratet, vor der er lange Zeit versuchte, seine Verbrechen zu verheimlichen. Sein einziger Sohn Richard täuschte seinen Tod vor, wurde der ''Schemer'' und bekämpfte rücksichtslos das Verbrecherimperium seines Vaters.

'''In anderen Medien:''' 
2003 tauchte Kingpin als Gegenspieler von Daredevil im Kino auf. Obwohl Kingpin in den Comics als Weißer dargestellt wird, wird er in dem Film vom schwarzen [[Michael Clarke Duncan]] verkörpert (beim Vorsprechen hatte dieser angeblich einen unvergesslichen Eindruck beim Produzenten hinterlassen). Im Film ist sein Markenzeichen, dass er oder seine Handlanger eine rote Rose bei den Toten zurücklassen, eine mögliche Anspielung an einen seiner vielen Comic-Handlanger: The Rose. In der Serie ''New Spider-Man'' ist Kingpin einer der Hauptgegner von Spider-Man. Gesprochen wird er von dem Schauspieler [[Roscoe Lee Browne]].

Außerdem taucht er im PC-Spiel von ''Spider-Man 3'' als Retter der Gangbosse auf, die vor dem Gericht verklagt werden sollten.

=== Loki ===

'''Loki''' basiert lose auf dem gleichnamigen Gott [[Loki]] der [[Germanische Mythologie|germanischen Mythologie]]. Demnach ist Loki der Gott der Lügen und der Streiche und [[#Thor|Thors]] Bruder. In den Comicgeschichten ist Loki aufgrund seiner Machtgier einer der mächtigsten Feinde Thors. Loki versuchte mehrmals, Thor und die Götter von [[Asgard (Mythologie)|Asgard]] zu vernichten. Trotz seiner starken magischen Fähigkeiten kämpft Loki selten selbst, sondern agiert lieber im Hintergrund. Loki ist zum großen Teil für die Gründung der Rächer (Thor, Iron Man (Tony Stark), The Wasp (Janet Van Dyne), Ant-Man (Hank Pym) und Hulk (Dr. Robert Bruce Banner)) verantwortlich, obwohl er genau diese Zusammenkunft verhindern wollte.

=== Leader ===

Der '''Leader''' (der deutsche Begriff ''[[Führer (Politik)|Führer]]'' wird vermieden) ist neben Thunderbolt Ross der größte Feind des [[#Hulk|Hulks]]. Er ist ein kriminelles, wahnsinniges Supergenie und versucht sowohl den Hulk zu töten, als auch dessen Kraft für seine Zwecke zu missbrauchen. Sein richtiger Name lautet ''Samuel Sterns''. In der zweiten aktuellen Hulk-Verfilmung mit Edward Norton als Dr. Banner wird kurz die Entstehung des Leaders gezeigt.
In der deutschen Fassung der jüngsten Zeichentrickadaption der Serie ''Der unglaubliche Hulk'' wird der Leader das ''„Mega-Hirn“'' genannt.

=== Mandarin ===

Der '''Mandarin''' ist einer der ältesten und mächtigsten Erzfeinde von [[#Iron Man|Iron Man]]. Er stammt aus einer alten und reichen chinesischen Familie, die angeblich von [[Dschingis Khan]] selbst abstammt. Durch die [[Kulturrevolution]] verlor die Familie ihren Reichtum. Besessen von dem Gedanken, die Macht seiner Familie wiederherzustellen, erforschte der Mandarin alte Schriften, um hinter das Geheimnis von Dschingis Khans Macht zu kommen. Sein Weg führte ihn schließlich ins Tal der Geister; dort entdeckte er das Grab eines alten Mongolenfürsten. In diesem Grab fand er ein altes außerirdisches Schiff und darin zehn magische Ringe. Er studierte viele Jahre lang die Technologie des Schiffes und lernte, die Macht der Ringe zu nutzen. Der Mandarin sieht sich selbst als Erbe des Dschingis Khan und will das fortsetzen, was sein Vorfahr begann: Die Eroberung der Welt.

=== Mysterio ===

'''Mysterio''' ist einer der Hauptwidersacher von ''[[Spider-Man]]'' und hatte seinen ersten Auftritt bereits in der 2. Ausgabe von ''Amazing Spider-Man''. Dort wurde er jedoch als Außerirdischer eingefügt, im Heft ''Amazing Spider-Man #13'' kommt er erstmals unter dem Namen Mysterio vor. Mysterio heißt mit bürgerlichem Namen ''Quentin Beck'' und ist von Beruf [[Stuntman]] und Entwickler für Spezial-Effekte für Filme. Durch seine beruflichen Tätigkeiten ist Mysterio ein Experte im Bereich von [[Illusion]]en, [[Hologramm]]en, [[Hypnose]], [[Chemie]] und [[Nahkampf]]techniken; besondere übernatürliche Fähigkeiten besitzt Quentin Beck nicht. Mysterio besitzt einen grünen Kampfanzug und einen Helm aus [[Plexiglas]] (der sehr oft Hauptziel für Spider-Mans Witze oder Beleidigungen ist) mit einem eingebauten holografischen Projektor. Außerdem steht ihm eine Reihe von anderen technischen [[Gimmick]]s zu Verfügung.

In einer von [[Kevin Smith]] geschriebenen Geschichte der ersten [[Marvel Knight]]-Reihe erkrankt Mysterio an einem [[Gehirntumor]] und an [[Leberkrebs]]. Beide Krankheiten wurden durch das Tragen seiner Ausrüstung und besonders durch den für seine Auftritte genutzten Nebel ausgelöst. Mysterio plante daraufhin seine finale Rache gegen Spider-Man. Als er jedoch entdeckte, dass der gegenwärtige Spider-Man ein [[Klonen|Klon]] ist, verwirft er seinen Plan und beschließt stattdessen gegen [[Daredevil (Comic)|Daredevil]] anzutreten, mit dem er kurz zuvor zusammengestoßen war. Hierbei bedient er sich sowohl der Dienste Kingpins als auch der ''Bullseyes'', die beide zu den Erzfeinden Daredevils zählen. Als Mysterios Versuch scheitert, nimmt er sich in ''Daredevil volume 2 #7'' das Leben.

In späteren Comics tritt Mysterio jedoch erneut auf. Dieser neue Auftritt in ''Spider-Man: The Mysterio Manifesto'' wird dadurch aufgeklärt, dass ''Daniel Berkhart'', ein alter Freund von Quentin Beck, hinter der Maskerade steckt.

'''In anderen Medien:''' 
Mysterio taucht im Spiel „Spider-Man“ (für PlayStation, Dreamcast und PC) auf und auch in dem Spiel „Spider-Man the Movie Game 2“ für Playstation 2, Nintendo Game Cube, Xbox und PC auf, wo er Spider-Man zum Kampf herausfordert.

=== Red Skull ===

==== Red Skull I (Johann Schmidt) ====

Der originale '''Red Skull''' hieß ''Johann Schmidt'' und war ein Agent der Nazis. Er war [[Adolf Hitler]] persönlich unterstellt und ein Erzfeind ''[[Captain America]]s'' und der ''[[Die Rächer|Rächer]]''

Wie Captain America hatte dieser Red Skull den 2. Weltkrieg überlebt. Der ehemalige, skrupellose Nazi-Befehlshaber, dessen Bekämpfung der eigentliche Grund für die „Geburt“ Captain Americas gewesen war, strebt noch immer nach der Weltherrschaft. Er ist ein hochintelligenter, manipulativer und gewissenloser Taktiker, der meistens im Hintergrund agiert, überall seine Finger im Spiel und einflussreiche Freunde in aller Welt hat. Anfangs trug er eine rote Totenkopfmaske, daher sein Name ''Red Skull'' (von englisch „red“, deutsch „rot“ und englisch „Skull“, deutsch „Schädel“, „Totenkopf)“. In einer späteren Geschichte wurde Red Skulls Gesicht jedoch bei einem Kampf mit Captain America durch einen von Red Skull selbst entwickelten „Todesstaub“ zu einem Totenschädel entstellt.

'''In anderen Medien:''' 
Der Johann-Schmidt-Red-Skull tauchte in der Fernsehserie ''New Spider-Man'' in der mehrteiligen Folge ''Die Fünf Vergessenen Krieger'' auf.

==== Red Skull II (Albert Malik) ====

Der zweite '''Red Skull''' war ''Albert Malik''. Als Agent des kommunistischen Russlands (bzw. der UdSSR) der fünfziger Jahre nahm Albert Malik die Identität des original Red Skulls an und geriet mehrfach mit einem Nachfolger Captain Americas aneinander.

Jahre später war Malik für den Tod der US-Agenten Richard und Mary Parker (Eltern von ''Peter Parker'' alias ''Spider-Man'') verantwortlich. Malik stellte Sie als Verräter hin, aber Spider-Man konnte ihre Unschuld beweisen.

''Scourge of Underworld'' brachte unter Anleitung Johann Schmidts (des originalen Red Skull) Malik um – Schmidt hasste Malik, weil der seine Identität gestohlen hatte.

=== Sandman ===

'''Sandman''', auch bekannt als ''William Baker'', ist einer der vielen Feinde von ''[[Spider-Man]]'' . Er hatte sein Debüt in ''Amazing Spider-Man #4'' im Jahre 1963. Sein Zweitname ist ''Flint Marko''. Als William Baker aus dem Gefängnis ausgebrochen war, suchte er in einer Militärbasis am Strand Unterschlupf. Als ein Nuklearreaktor explodierte, wurde er ohne jeglichen Schutz verstrahlt. Als er wieder zu sich kam, musste er feststellen, dass sich sein Körper drastisch geändert hatte. Der Sandman besitzt übermenschliche Kräfte und kann seinen gesamten Körper in Sand verwandeln. Durch diese Fähigkeit kann er praktisch jede Schlagwaffe aus seinem Arm formen und seine Dichte so erhöhen, dass er physischen Schaden ohne weiteres übersteht. Die einzigen Schwächen, die er seitdem hat, sind Wasser, Staubsauger und Zement.

Er trat den ''Furchtbaren Vier'' bei, um gegen die ''[[Die Fantastischen Vier (Comic)|Fantastischen Vier]]'' zu kämpfen, und war später auch ein Mitglied der ''[[#Sinister Six/Seven|Sinister Six]]'', deren erklärtes Ziel es war, Spider-Man zu vernichten.

'''In anderen Medien:''' 
Der Sandman wird im Film ''[[Spider-Man 3]]'', der am 1. Mai 2007 in den Kinos startete, zu Spider-Mans Gegenspieler. Verkörpert wird er von dem amerikanischen Schauspieler [[Thomas Haden Church]]. In der Filmversion wird er auch in Verbindung gebracht mit der Ermordung von Peters Onkel Ben. Im Film heißt er, wie seine (in den Comics) Zweitidentität, Flint Marko.

=== Schwarze Katze (Black Cat) ===

Die '''Schwarze Katze''' (im englischen Original: „[[:en:Black Cat (comics)|Black Cat]]“.) alias ''Felicia Hardy'' tauchte ursprünglich als Begleitfigur in den ''[[Spider-Man]]''-Comics auf. Sie ist keine Superschurkin im engeren Sinn, sondern „nur“ eine Fassadenkletterin und Diebin. Durch ihr Interesse an Spider-Man wechselte sie jedoch auch mal auf die gute Seite und könnte daher genau so gut bei Superhelden stehen.

Ursprünglich hatte die Schwarze Katze keine Superkräfte, sondern bekam diese erst durch den [[#Kingpin|Kingpin]] in einem Versuch.

Die Schwarze Katze wandte sich an ihn, da sie in Spider-Man verliebt war und dachte, dass er sie nicht respektieren würde, wenn sie keine Superkräfte besäße. Nach dem Versuch an ihr erwarb sie die Fähigkeit, „Unglück“ zu verbreiten, so dass jeder ihrer Angreifer automatisch verlor, wenn er sie angriff. Leider übertrug sich diese „Fähigkeit“ auch auf ihre Begleiter. Auf Bitten Spider-Mans befreite der Magier ''Doktor Strange'' ohne ihr Wissen Felica von dieser Fähigkeit. Aufgrund ihres Kontaktes zum Kingpin und ihres Bestrebens, zwar mit Spider-Man, jedoch nicht mit Peter Parker zusammen sein zu wollen, beendete Spider-Man ihre Beziehung und ihre Partnerschaft als Superhelden. Trotzdem hat Felicia immer noch großes Interesse an Spider-Man, daran ändert auch dessen Hochzeit mit ''Mary Jane'' nichts.

'''In anderen Medien:''' 
In der Zeichentrickserie „New Spider-Man“ wurde Felicia dadurch zur Schwarzen Katze, dass der ''Kingpin'' an ihr eine verbesserte Version des Serums, das auch ''[[Captain America]]'' seine Fähigkeiten verlieh, ausprobierte. Anschließend hatte sie dieselben Fähigkeiten wie Captain America, mit dem Zusatz, dass sie zwischen ihren Normalzustand mit untrainiertem Körper und blonden Haaren und dem Schwarzen-Katzen-Zustand mit perfekt trainiertem Körper und weißem Haar nach Belieben hin und her wechseln kann.

=== Spot ===

Doktor Ohnn, ein Wissenschaftler im Dienste des [[#Kingpin|Kingpin]] erhielt von diesem den Auftrag, ein Duplikat des Superhelden Mantel zu schaffen, und erschuf während seiner Experimente unbeabsichtigt ein schwarzes Loch, in das er hineinstieg und somit in eine andere Dimension überging. Als Ohnn die Dimension (weißer Raum mit schwarzen Punkten) wieder verließ, war Spot geboren. Spot ist ein Wesen, das mit dutzenden schwarzen Punkten bzw. Dimensionslöchern versehen ist, und besitzt die Fähigkeit, diese von seinem Körper zu lösen und an anderen Stellen zu platzieren. Ihm ist es also möglich, sich entweder vollständig in ein Loch zu begeben und durch eine Reise durch die Dimensionen wieder aus einem anderen hervorzutreten, sich also quasi zu teleportieren oder auch nur Körperteile wie Arme oder Beine durch die Löcher zu transferieren, so dass er beispielsweise die Möglichkeit besitzt, einen Gegner, den mehrere seiner Löcher umgeben, aus diesen Löchern heraus gleichzeitig anzugreifen. Spot besitzt darüber hinaus die Kraft, sich wieder in sein eigenes Ich zurückzuverwandeln und hält dadurch seine zweite Identität vor seinem Chef, dem Kingpin geheim. Spot tritt erstmals im ''Die Spinne''-Taschenbuch Nr. 26 auf, in dem er seinen ersten Kampf gegen Spiderman bestreitet.

=== Venom ===

'''Venom''' (alias ''Eddie Brock'') ist ein Erzfeind Spider-Mans. Er ist ein außerirdischer [[Symbiont]] und extrem stark. Er wirkt wie ein größeres, stärkeres Ebenbild von Spider-Man in schwarzer Gestalt.
Spider-Man hatte den Symbionten ursprünglich von der Welt des ''Beyonder'' als vermeintliches ''Spidersuit'' mit einigen beachtlichen Vorteilen mitgebracht und erst später gemerkt, dass Venom Intelligenz besitzt und mit ihm verschmelzen wollte, um das Adrenalin, das Spider-Man bei Benutzung seiner Superkräfte freisetzt, als Nahrung aufzunehmen.

Nachdem Spider-Man den Symbionten ziemlich grob zurückgewiesen hatte, verschmolz dieser mit dem Foto-Reporter Eddie Brock, einem Konkurrenten Spider-Mans in dessen Identität als Peter Parker, zu Venom. Venoms höchstes Ziel ist die Rache an Spider-Man. Im Gegensatz dazu versucht er, die Unschuldigen zu beschützen, denn er sieht sich selbst als einen Unschuldigen, der sowohl durch Peter Parker (der ihn den Job kostete) als auch durch Spider-Man (der den Symbionten ablehnte) geschädigt wurde. Allerdings schließt das nicht aus, dass er den ''Sinister Six'' beitritt, um sich zu rächen.

Der Symbiont ist schwarz bis auf ein weißes Spinnensymbol und zwei Markierungen am Kopf, die Augen ähneln; er verstärkt die Kraft seines Trägers, kann begrenzt Tentakel bilden, Netze verschießen, ermöglicht es, an Wänden zu haften, kann die Form von Kleidung nachahmen und den Träger fast unsichtbar machen. Er hat spitze Zähne und eine lange glitschige Zunge. Zudem ist er für Spider-Mans Spinnensinn nicht wahrnehmbar. Er reagiert überempfindlich auf Feuer, Strom und Schall, eine Eigenart seiner Symbionten-Rasse. Ebenfalls aus dem Symbionten entstand der Abkömmling ''[[#Carnage|Carnage]]'', die schwarz-rote Ausgabe von Venom (allerdings ohne dessen Fähigkeit, Netze zu erzeugen; er kann aber neben den Tentakeln auch Schlag- und Hiebwaffen aus seinem Körper formen), die sich den psychopathischen Massenmörder Cletus Kasady als Wirt aussuchte.

Obwohl oft genug Feinde, haben sich Venom und Spider-Man auch oft verbündet, um gegen die Bedrohung durch Carnage oder andere Gefahren anzutreten. Später kommt Eddie Brock doch noch zur Vernunft und verkauft den Symbionten im Internet an Mac Gargan, dem Skorpion, der weiterhin gegen Spider-Man kämpft.

'''In anderen Medien:''' 
Venom ist einer der Bösewichte in Sam Raimis ''[[Spider-Man 3]]'', der am Schluss in den Wirren einer von Spider-Man ausgelösten Bombenexplosion spurlos verschwindet. Hier schließt er sich mit dem Sandman zusammen, der der wirkliche Mörder Onkel Bens war, um seinen Feind zu töten. Gespielt wird er von dem US-amerikanischen Schauspieler [[Topher Grace]]. Der Name „Venom“ fällt kein einziges Mal im Film. Die Presse nennt ihn offiziell „Black Spider-Man“.

== Charaktere bei den X-Men ==

=== Angel/Archangel ===

'''Angel''' gehört zu den [[X-Men]] und heißt mit richtigem Namen ''Warren Kenneth Worthington III''. Er verfügt über Flügel, die ihn fliegen lassen. Sie begannen zu wachsen, als er in die Pubertät kam. Nach anfänglicher Ablehnung und der Tatsache, dass er sie immer unter einem Korsett aus Gürteln versteckte, beginnt er als Jüngling die Vorteile zu entdecken und nutzt seitdem seine Flügel. Seine Knochen sind hohl, wie die eines Vogels, was ihm das Fliegen erleichtert. Nach einer Amputation seiner Flügel machte ''Apocalypse'' Angel zu einem seiner apokalyptischen Reiter (Tod). Apocalypse veränderte Angel, so dass dieser neue Flügel aus biologischem Metall erhielt. Nachdem Worthington sich von der Gehirnwäsche durch Apocalypse befreien konnte, nennt er sich aufgrund seines veränderten Körpers '''Archangel'''. Er erhielt seine „richtigen Flügel“ von Apocalypse wieder.

Neben den X-Men gehörte er auch zu den Champions (Hercules, Black Widow, Beast und Ghost Rider) und X-Factor.

=== Apokalypse ===

Als einer der gefährlichsten Gegner der X-Men war '''Apokalypse''' der Anführer der ''Four Horsemen'' – der vier Reiter der Apokalypse (siehe auch [[Apokalyptische Reiter]]).

Sein richtiger Name ist ''En Sabah Nur''. Sein erster Auftritt war in ''X-Factor #5.'' Er wurde vor ca. 5000 Jahren in Ägypten geboren. Er soll der erste [[Mutation|Mutant]] sein. Er hat Mutantenkräfte, die durch Alientechnologie verstärkt wurden. Dadurch hat er die Möglichkeit, seine Molekularstruktur zu verändern, was ihm nicht nur erlaubt, seine Gestalt nach Belieben zu verändern, sondern sich auch jede Art von Mutantenkraft zu verleihen. Apokalypse ist bei weitem der mächtigste aller Mutanten, die jemals in den X-Men-Comics erschienen sind, abgesehen von ''Marvel Girl'' /''Dark Phoenix'' und der ''Scarlet Witch''.

=== Beast ===

Der richtige Name des blaufelligen '''Beasts''' ist ''Dr. Henry „Hank“ McCoy''. Er ist ein begnadeter Wissenschaftler und übermenschlich stark. Schon als Kind hänselten ihn die anderen Kinder wegen seiner riesigen Hände und Füße. Er war von klein auf sehr wissbegierig und wollte von allem die Ursache erforschen. Sein Wissensdurst ist auch Schuld an seiner Verwandlung in das Beast durch einen Selbstversuch. Zu seinen Mutantenkräften gehören außer der übermenschlichen Stärke (er kann über eine [[Tonne (Einheit)|Tonne]] heben) auch enorme Beweglichkeit. Er ist für die X-Men ein wichtiger Freund, Arzt, Biochemiker und Kämpfer für die gerechte Sache und er verfügt über enormes Wissen über die Handhabung des [[Internet]]s, das den X-Men zugute kommt.

=== Caliban ===

'''Caliban''' ist ein nach dem [[Caliban (Shakespeare)|Charakter aus Shakespeares ''Der Sturm'']] benannter Mutant, der der ursprüngliche Anführer der ''Morlocks'' war. Er hat die Fähigkeit, andere Mutanten aufzuspüren, außerdem verfügt er über übermenschliche Kraft. Seine geistigen Fähigkeiten wurden stark eingeschränkt, als er sich von dem Superschurken Apocalypse, dem er eine Zeit lang diente, abwandte. Die Figur existiert seit 1981.

=== Colossus ===

'''Colossus''' heißt mit vollem Namen ''Piotr Nikolaievitch Rasputin'' (meistens wird aber die amerikanische Form seines Namens „Peter“ benutzt). Geboren in einer Bauernkolchose in Russland, wird er von Professor Xavier für sein zweites X-Men-Team rekrutiert. Colossus ist ein direkter Nachfahre von Rasputin und trägt einen Teil seiner Seele in sich selbst ''(Bloodline Saga)'' Colossus verfügt über übernatürliche Kraft und vermag seinen gesamten Körper in eine organische Stahlmasse zu verwandeln, das ihn gegenüber allen physischen Angriffen nahezu unverwundbar macht. Im verwandelten Zustand kann er beliebig lang verweilen und ist genauso agil wie ohne seinen Panzer, zudem benötigt er in Stahlform keinen Sauerstoff. Außerdem ist Colossus ein begnadeter Maler und Zeichner. Sein Bruder ist Mikhail, ein früherer Kosmonaut und Feind der X-Men, und seine Schwester ist Illyana, als ''Magik'' ein Mitglied der ''New Mutants''. Er ist mit Kitty Pryde romantisch liiert.

=== Cyclops ===

'''Cyclops''' ist ''Scott Summers'', der Anführer der X-Men. Er kann optische Strahlen aus kinetischer Energie aus seinen Augen schießen und zeichnet sich als strategisches Genie aus. Aufgrund einer Kopfverletzung, die er sich in seiner Kindheit zugezogen hat, kann er seine Fähigkeit nur mit Hilfe seiner Augenlider und einer Spezialbrille aus Rubinglas bändigen, die verhindern, dass die Strahlen alles, was sich in seinem Blickfeld befindet, zerstören.

Seine Kräfte beruhen, wie bei seinem Bruder Alex (auch bekannt als ''Havok''), darauf, dass er die Energie absorbiert und diese umwandelt. Damit seine Fähigkeit aktiv ist, benötigt er Sonnenenergie, die dann ähnlich kalter [[Laser]]strahlen aus seinen Augen wieder abgegeben wird. Sein optischer Strahl ist ein reiner Kraftstrahl, der ein Luftkissen mit enormem Druck vor sich herschiebt. Die Strahlen verursachen keinerlei Verbrennungen an seinen Augen.

Scott und Alex wurden sehr früh Waisen, als ihre Eltern von den außerirdischen Shi’ar entführt wurden (sein Vater Christopher überlebte die Entführung und kehrte erst nach langer Zeit als Weltraumpirat ''Corsair'' wieder zur Erde zurück). Nach einer kurzen Zeit der Desorientierung wurde Scott von Professor Xavier als einer seiner ersten Schüler aufgenommen. Schon sehr früh übernahm Scott unter der Leitung des Professors eine Führerrolle unter den X-Men, die er auch mit der Erschaffung der neuen Teams bekleidete. Bei seiner Zeit mit den X-Men verliebte er sich in seine Kameradin Jean Grey, hielt sich aber aufgrund seiner zerstörerischen Kraft zunächst zurück, und erst spät kommen die beiden offen zusammen. Nach vielen Missständen – unter anderem Jeans „Tod“ als Dark Phoenix und Wiedererscheinen – heiraten die beiden zwar, doch nachdem Scott sich mehr und mehr zu Emma Frost hingezogen fühlte und Jean hinter ihre Affäre kam, trennten sich die beiden im freundlichen Einvernehmen. Zur Zeit leitet Scott nun anstelle Professor Xaviers ein Lehrinstitut für junge Mutanten.

'''In anderen Medien:''' 
Am Anfang des Films ''[[X-Men: Der letzte Widerstand]]'' wird Scott Summers von Jean/Dark Phoenix ausgelöscht.

=== Emma Frost ===

'''Emma Frost''' ist auch bekannt als ''White Queen''. Ihren ersten Auftritt hatte sie in ''Uncanny X-Men Nr. 129''. Sie wurde als ''Emma Grace Frost'' in [[Boston]], Massachusetts geboren. Emma Frost hat starke telepathische und leichte telekinetische Kräfte. In einem [[Crossover (Medien)|Crossover]] entdeckt sie ihre Fähigkeit, ihren Körper mit organischem Diamant zu überziehen.

Als Emma noch ein kleines Kind war, haben sich ihre Kräfte das erste Mal gezeigt. Da ihre Eltern nicht wussten, wie sie mit den Kräften umgehen sollten, steckten sie sie in eine Nervenheilanstalt. In dieser Anstalt lernte sie auch ihre Kräfte zu beherrschen. Mit ihren telepathischen Fähigkeiten beeinflusste sie die Mitarbeiter der Anstalt und konnte so fliehen.

Nach ihrer Flucht zieht Emma Frost nach [[New York City|New York]] und wird dort Mitglied des Hellfire Clubs. Dort wird sie später Anführerin der Hellions (eine Alternative zu den ''New Mutants''). Jedoch werden alle Hellions getötet und auch Emma wird zuerst für tot gehalten. Später wird sie Anführerin der ''Generation X'', die Führung muss sie jedoch an ihre Schwester Adrienne abgeben. Als Adrienne später ''Synch'' tötet, bringt Emma Adrienne um. Nach einem telepathischen Angriff auf einen Polizisten verlassen die anderen Mitglieder von Generation X Emma. Danach verfiel Emma dem Alkohol und kapselte sich von ihrem Umfeld ab.

Da Professor Xaviers Schule geschlossen war, übernahm sie einen Lehrstuhl in Genosha. Dort wurden alle Einwohner bis auf Polaris und sie von Cassandra Novas’ ''Wilden Sentinels'' getötet. Sie wurde von den X-Men aus den Trümmern gerettet, kehrte zu den X-Men zurück und kümmert sich nun als Lehrerin in Professor Xaviers Schule um Schüler mit telepathischen Fähigkeiten. In dieser Zeit hatte sie eine kurze telepathische Affäre mit Cyclops. Nach Jean Greys Tod kamen die beiden zusammen und leiten nun gemeinsam die Schule.

=== Gambit ===

'''Gambit''' ist ''Remy LeBeau'', ehemaliges Mitglied und Anführer der Diebesgilde von New Orleans, ein hervorragender Athlet und Nahkämpfer. Er benutzt Pokerkarten als Wurfgeschosse, die er durch seine Mutantenkraft bei Berührung energetisch aufladen kann (oder die kinetische Energie der Objekte freisetzen, je nach Quelle). Sie explodieren beim Aufprall. Seine Kräfte funktionieren nur bei nicht-biologischen Objekten. Sein Geist ist für Telepathen nur schwer zu erfassen. Er wurde eigentlich als Verräter der X-Men erschaffen, da er aber so beliebt wurde, entschloss man sich, diesen Teil auszusparen, auch wenn es immer wieder Andeutungen gibt, dass er mitschuldig am Mutanten-Massaker an den Morlocks ist, da er für ''[[#Mr. Sinister|Sinister]]'' (Essex) die Mauraders zusammensucht, die die hilflosen Morlocks bis auf wenige abschlachten. Er erkennt schon damals seinen Fehler und rettet das kleine Mädchen Sarah (Marrow). Er lebt ewig mit dieser Schuld und stellt sich einem Tribunal unter ''Erik dem Roten'' (Magneto), mit dem Ergebnis, dass sich seine Freunde von ihm abwenden.

Außerdem leidet er sehr unter seiner Beziehung mit Rogue, da er diese nicht berühren kann. Dies führte zu vielen Spannungen, doch Emma Frost ist dem Problem auf der Spur.

In [[X-Men Origins: Wolverine]] taucht der Frauenheld Gambit zum ersten Mal auf. Gespielt wird er von [[Taylor Kitsch]] aus der bekannten Fernsehserie Friday Night Lights.

=== Iceman ===

''Bobby Drake'' alias '''Iceman''' kann Eis erzeugen, jede Flüssigkeit gefrieren lassen und sich auch selbst in Eis verwandeln, außerdem ist er in den X-Men Filmen 2 und 3 der Freund von Rogue. Iceman hat die Fähigkeit, seinen Körper bis auf Molekularebene zu verändern, was ihn fast unsterblich werden lässt.
Er hat nicht nur eine Gastrolle in der ''X-Men TAS'' aus dem Jahr 1992, sondern auch eine eigene Serie namens ''[[Spider-Man und seine außergewöhnlichen Freunde]]''. Im Comic hat er eine Halbschwester namens Lightwave, in den Filmen einen Bruder namens Ronny.

In der X-Men-Serie ist Bobby fest mit Lorna (Polaris) zusammen, was zu Spannungen mit Havok, ihrem früheren Freund führt

=== Juggernaut ===

'''Juggernaut''' (''Cain Marko'') ist der übermenschlich starke Stiefbruder von ''Professor X''. Seine Kraft und seine Rüstung wurden ihm vom mystischen „Stein von Cyttorak“ verliehen. Zudem besitzt er die Eigenart, sich von nichts auf seinem Weg aufhalten zu lassen; sowohl physische Hindernisse als auch Kraftfelder sind dabei wirkungslos. Solange er seinen Helm trägt, ist er zudem gegen telepathische Beeinflussung immun.

Zuerst als ein erbitterter Gegner von Xavier und damit der X-Men eingeführt, arbeitete Marko für einige Zeit mit Xavier und den X-Men zusammen, bis er schließlich doch wieder in ein Leben als Verbrecher zurückfällt.

;Andere Medien:

In [[X-Men: Der letzte Widerstand]] wird Marko von [[Vinnie Jones]] gespielt.

=== Jean Grey/Marvel Girl/Phoenix/Dark Phoenix ===

==== Jean Grey/Marvel Girl ====
'''Jean Grey''' (in frühen Comics auch '''Marvel Girl''' genannt) gehört zur ersten X-Men-Generation und ist eine [[Telekinese|Telekinetin]] mit [[Telepathie|telepathischen]] Kräften. Sie ist in ihrer Normalform fast genauso mächtig wie ''Professor X''. Als Tochter von ''Dr. John Grey'' und ''Elaine Grey'' geboren, entdeckt sie ihre telekinetischen Fähigkeiten im Alter von 13 Jahren. Als ihre Freundin, Annie Richards, von einem Auto angefahren wird und im Sterben liegt, dringt Jean instinktiv in ihren Geist und erlebt den Unfall noch einmal. Dabei wird sie fast selbst getötet, fällt aber nur in ein Koma. Professor X lokalisiert sie und fängt an, ihre Kräfte zu blockieren, weil er erkennt, dass Jeans junger Körper noch nicht in der Lage ist, mit den unglaublichen Kräften umzugehen.

Als sie von Xavier eingeladen wird, die Schule für Mutanten zu besuchen, bekommt sie den Codenamen „Marvel Girl“ und wird das erste weibliche X-Men-Mitglied. Im Laufe der Jahre lehrt Professor X sie, mit den Kräften umzugehen, und gibt diese teilweise wieder frei. An seiner Seite entwickelt sich Jean zu einem der psychisch stärksten Mutanten.

Jean heiratete in einer alternativen Zeitlinie Scott (''Scott Summers /Cyclops'') und hat mit ihm zusammen eine Tochter (Rachel Anne Summers), die ähnliche Fähigkeiten wie die Mutter besitzt. Diese Ehe wird später aufgegeben, nachdem Scott sich mit Emma Frost einlässt.

Zur Zeit ist Jean Grey tot. Sie wurde von einem Mutanten namens Xorn getötet, der sich einbildete, Magneto zu sein. In der Mini-Serie ''Phoenix Endsong'' sollte sie jedoch noch einmal durch den Phoenix wiederbelebt werden, doch dies war nur von kurzer Dauer. Der Geist von Jean und dem Phoenix sucht im weißglühenden Raum nach den Splittern ihrer Seele, in der Form von ''White Phoenix of the Crown''. Eine Rückkehr von Jean wurde von Marvel Comics angekündigt, allerdings nicht für die nächste Zukunft.

Sie war unter anderem ein „Omega-Mutant“, also die höchste Stufe. Deshalb besaß sie auch schon ohne die Phoenix-Kraft großes Potential. Nach dem Suizid von Phoenix wurde Jeans wahrer Körper wiedergefunden, dieser sollte aber bald wieder mit der Phoenix-Kraft verschmelzen.

==== Phoenix/Dark Phoenix ====
'''Phoenix''' ist ein sogenannter „Klasse-5-Mutant“ und eine nahezu gottgleiche Wesenheit. Sie entstand aus den sterblichen Resten von Jean Grey-Summers, nachdem diese sich mit der kosmischen ''Phoenixforce'' verband (zu den genaueren Umständen gab es über die Jahre und in verschiedenen X-Men-Serien unterschiedliche Versionen).

Als Phoenix ist sie anfangs noch auf Seiten der X-Men (obschon von ihrer Macht geblendet), wird jedoch durch den ''Inner Circle'' des ''Hellfire''-Clubs von ihren Skrupeln und Sympathien für Xaviers Ideen „befreit“, was eine Machtübernahme der Phoenixforce zur Folge hat. Fortan ist sie, aufgrund ihrer Skrupellosigkeit, '''Dark Phoenix''' (sozusagen das böse Alter Ego von Phoenix). Ihre telepathischen Kräfte gehen nun weit über das übliche Maß hinaus.

Sie kann mittels der Kraft ihrer Gedanken alles in ihrer Nähe zerstören, bis nur noch Staub davon übrig ist. In den späteren Folgen spricht man sogar davon, dass sie ein ganzes Sonnensystem auf dem Gewissen habe. Jean Grey ist zu diesem Zeitpunkt der mächtigste Mutant/Charakter im Marveluniversum und weitaus mächtiger als alles bisher Dagewesene. Selbst Professor X (der glaubt, dass ihre Macht als Phoenix fast grenzenlos ist) und Magneto können sie nicht besiegen. In den späteren Folgen tötet sie Professor X (kein statisches Ereignis in den verschiedenen Versionen der X-Men). Als eine außerirdische Rasse, die Shi’ar, sie zur Verantwortung ziehen will, kommt es zum alles entscheidenden Kampf zwischen ihr, den Aliens und den X-Men, in dem sie kurzzeitig zur Vernunft kommt und sich selbst tötet. Dies stellt den ersten Suizid im Marveluniversum und einen der ersten Tode eines Hauptcharakters bei den X-Men dar.

'''In anderen Medien:''' 
Im Gegensatz zur Comic-Geschichte stehen die Geschehnisse im Film ''X-Men 3 ([[X-Men: Der letzte Widerstand]]),'' in dem die totgeglaubte Jean bereits als Dark Phoenix aus dem Alkali Lake aufersteht und von Anfang an „böse“ ist. Der Grund ist, dass der komplexe Handlungsstrang der Phoenix- und Dark-Phoenix-Sagen für den Film gekürzt werden musste. Gegen Ende des Films wird sie von Wolverine getötet.

=== Magneto ===

'''Magneto''' (alias ''Erik Lensherr''), der „Meister des Magnetismus“, ist der Erzfeind der X-Men und einer der mächtigsten Mutanten. Er kann alle Arten von Metall bis auf die molekulare Ebene manipulieren, elektromagnetische Kraftfelder und Energiestöße erzeugen und ist in der Lage zu fliegen.

Erik Lensherr war als Junge Insasse eines [[Konzentrationslager]]s im [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]]; seine Magnetkräfte entwickelten sich in seiner Erwachsenenzeit. Von den Vorurteilen verbittert, die ihm dabei entgegenschlugen, versucht er nun, die Welt für die Mutanten zu verbessern, indem die Übermacht des ''[[Mensch|homo sapiens]]'' gebrochen werden soll. Diese Radikalität stellte ihn im Gegensatz zu seinem alten Freund Charles Xavier, was einer der Gründe für die Erschaffung der X-Men war. Magneto gründete seinerseits die „Bruderschaft der Mutanten“, um gegen Professor Xavier und die Menschen zu kämpfen. Im Laufe der Zeit aber gelang es Magneto dann und wann, seinen Hass gegen die Menschheit zu mildern, besonders durch die Geburt seiner Enkelin Luna und als er eine Zeitlang die Verantwortung über Xaviers Schule übernahm.

'''In anderen Medien:''' 
In den drei X-Men-Kinofilmen taucht er, dargestellt von [[Ian McKellen]], als Hauptgegenspieler der X-Men auf.

=== Mystique ===

''Raven Darkholme'' ist als '''Mystique''' eine Gestaltwandlerin mit verlangsamter Alterung und erhöhter Regenerationsfähigkeit. Mystique kann jeden Menschen in Aussehen und Sprache imitieren. Ihre eigentliche Hautfarbe ist blau. Sie ist eine hervorragende Nahkämpferin, die mit diversen Waffen umzugehen weiß, außerdem ist sie eine brillante Hackerin. Sie taucht meist im Konflikt mit den X-Men auf, gehört allerdings nicht zu den klassischen Schurken, dazu sind ihr Charakter und ihre Interessen zu komplex. Mystique ist die Ziehmutter von Rogue und die leibliche Mutter von Nightcrawler; auch der Präsidentschaftskandidat Graydon Creed ist ihr Sohn. Sie war Führerin der zweiten Inkarnation der ''Bruderschaft der bösen Mutanten'' (Brotherhood of Evil Mutants), die später eine Zeit lang als Spezialeingreiftruppe unter dem Namen ''Freedom Force'' für die US-Regierung arbeitete.

'''In anderen Medien:''' 
In den Filmen ist sie die treueste Gefährtin Magnetos, wird aber im dritten Kinofilm (X-Men: Der letzte Widerstand) durch ein Antimutationsserum ein normaler Mensch und verliert ihre besonderen Kräfte. Das Serum verliert jedoch bei Magneto zumindest einen Teil seiner Wirkung.

=== Nightcrawler ===

''Kurt Wagner'' ist '''Nightcrawler''', ein [[Teleportation|Teleporter]], der sich in Sekundenbruchteilen durch eine Zwischendimension von einem Ort zum nächsten bewegen kann. Seine blaue Haut (in der Comic-Serie durch blaues Fell ersetzt), seine spitzen Zähne und sein Schwanz verleihen ihm ein dämonenähnliches Aussehen. Trotz seines Aussehens ist er streng-gläubiger Christ.

Aufgewachsen ist er in [[Bayern]] als Teil einer Zirkusfamilie unter ''Margali Szardos'', einer mächtigen Zauberin, und ihrer Tochter Jimaine, die für lange Zeit unter dem Namen ''Amanda Sefton'' Kurts Freundin wurde. Er ist viele Jahre als Akrobat im Zirkus aufgetreten, wo er auch den Namen ''Nightcrawler'' erhielt. Er ist der leibliche Sohn von Mystique und einem ihm ähnlich sehenden Mutanten namens Azazel; dieser stammt aus der Dimension, die Kurt durchquert, wenn er teleportiert. Zusätzlich wurde 2006 bekannt, dass einige andere Mutanten existieren, die zumindest Nightcrawlers Halbbrüder sind: der neuseeländische Mutant Kiwi Black und ein auf [[Genosha]] ansässiger, junger Mutant namens Abyss.

Er ist auch Mitglied bei Excalibur, der europäischen X-Men Truppe. In einer anderen Zeitlinie hat er mit Scarlet Witch eine Tochter, die sein Aussehen geerbt hat; ihr Name ist T.J. Wagner alias Nocturne.

Die Band [[Weezer]] zollte der Figur in dem Song ''In The Garage'' Tribut, in dem das lyrische Ich neben einem Poster von [[Ace Frehley]] und Kitty Pryde (Shadowcat) auch ein Poster des Nightcrawlers an der Wand hängen hat. Die Textzeilen lauten: ''„I’ve got Kitty Pryde / and Nightcrawler too / Waiting there for me …“''.

=== Phoenix/Dark Phoenix ===

* Siehe [[Figuren aus dem Marvel-Universum#Jean Grey/Marvel Girl/Phoenix/Dark Phoenix|Jean Grey/Marvel Girl/Phoenix/Dark Phoenix]]

=== Professor X ===

'''Professor X''' ist die Kurzform von ''Professor Charles Francis Xavier'', dem Direktor der Schule für Mutanten. Er ist selbst ein [[Mutation|Mutant]] und [[Telepathie|Telepath]], der zwar an den Rollstuhl gefesselt ist, aber über außerordentliche [[Psi-Phänomen|psionische]] Kräfte verfügt. Mit dem von ihm und Magneto entwickelten Cerebro-Gerät ist er in der Lage, andere Mutanten auf weite Distanzen zu orten. Mit seinen [[Telepathie|telepathischen]] Fähigkeiten kann Professor X nicht nur Gedanken lesen, sondern auch andere lenken und ihren Willen manipulieren. Früher waren Professor X und Magneto enge Freunde, doch als sich Magneto auf radikalere Weise für Mutanten einsetzen wollte, gingen sie getrennte Wege. Allerdings verbünden sie sich (wenn auch selten) gegen stärkere Gegner. Professor X wird in den späteren Folgen von seiner ersten Schülerin Jean Grey alias Dark Phoenix umgebracht – oder besser gesagt in Staub verwandelt. Jedoch kann er durch seine übermutantischen Kräfte dem Tod entgehen, indem er in einem neuen Körper wiedererwacht.

In den späteren Folgen löscht er den Geist von Magneto aus und übertritt damit eine Schwelle zum Bösen, wodurch er sich in das Wesen ''Onslaught'' verwandelt. Somit ist er mit Schuld am Tod fast aller Helden. Er stellt sich dieser Verantwortung und lässt sich von Val Copper gefangen nehmen.

In den Ereignissen des „House of M“-[[Crossover (Medien)|Crossovers]] wurde das Mutantengen von Professor X ausgelöscht und er damit menschlich. Aufgrund der Tatsache, dass er den X-Men zu oft etwas verschweigt (die Existenz des dritten Summers-Bruders), wurde er von Scott Summers des Instituts verwiesen. Wird versehentlich von Bishop zum Ende der „Messiah“-Saga erschossen. Sein Leichnam wird von Exodus entführt und am Leben erhalten. Nach einer Weile erwacht er wieder, durch Hilfe von Exodus und Amiliah Voght.

=== Pyro ===

''John Allerdyce'', besser bekannt als '''Pyro''', besitzt die Fähigkeit, Feuer zu manipulieren, kann es jedoch nicht erschaffen. Er war zuerst als Journalist einer australischen Zeitung tätig, bevor er sich Mystiques Bruderschaft der bösen Mutanten (und später Freedom Force) anschloss.

'''In anderen Medien:''' 
Anfangs ist Pyro ein Schüler in Xaviers Mutantenschule, doch schließlich wechselt er die Seiten und schließt sich [[Figuren aus dem Marvel-Universum#Magneto|Magneto]] an. In ''[[X-Men: Der letzte Widerstand]]'' wird Pyro von seinem früheren Freund Iceman durch einen Kopfschlag ausgeschaltet. Ob dieser die Attacke überlebt, wird jedoch nicht offensichtlich.

=== Rogue ===

'''Rogue''', deren richtiger Name ''Mary D’Arcanto'' ist, verfügt über die Fähigkeit, durch Körperkontakt anderen Menschen und auch Mutanten die Erinnerungen und Fähigkeiten kurzzeitig zu übernehmen. Für Rogue ist diese Fähigkeit oft mehr Fluch als Segen, denn da sie ihre Fähigkeit nicht bewusst kontrollieren kann, kann sie andere Personen nicht berühren, ohne ihnen zu schaden.

Sie taucht zuerst im Konflikt mit den X-Men als Mitglied der Bruderschaft der bösen Mutanten (Brotherhood of Evil Mutants) auf, bei denen sie zusammen mit ihrer Ziehmutter ''Mystique'' für die Interessen der Bruderschaft kämpft. Nachdem sie die Kräfte und Erinnerungen der Heldin Ms. Marvel dauerhaft absorbierte, wandte sie sich hilfesuchend an Professor Xavier und die X-Men und wurde von ihnen nach anfänglichem Misstrauen ins Team aufgenommen. Auch sie leidet sehr unter der Beziehung mit Gambit, doch versuchen beide, das Beste daraus zu machen.

Ungewöhnlich ist ihre Erstellungsgeschichte: Bereits für ''Ms. Marvel #25'' (1979) wurde ein Auftritt geplant, fiel jedoch der Einstellung des Projekts zum Opfer. Ihr erstes Auftreten fand dann in ''Uncanny X-Men #158'' statt, aber erst 20 Jahre nach ihrem ersten Auftreten wurden ihr echter Name und ihre frühen Handlungen erklärt. Von Rogue wurden auch zwei Mini-Serien veröffentlicht und sie war in allen animierten X-Men-Folgen zu sehen.

'''In anderen Medien:''' 
Im Kinofilm wurde Rogue der bürgerliche Name „Anne-Marie“ gegeben. Ebenfalls zeigen die Kinofilme eine zarte Bindung zu „Iceman“ Bobby, die darin gipfelt, sich die „Heilung“ zu spritzen, um ihn so endlich gefahrlos berühren zu können.

=== Sabretooth ===

'''Sabretooths''' („Säbelzahn“) richtiger Name ist ''Victor Creed''; er ist der Vater von Graydon Creed.

Seine Fähigkeiten sind mit denen von ''Wolverine'' zu vergleichen. Seine Sinne sind extrem scharf wie die eines wilden Tieres. Er besitzt übermenschliche Kräfte. Er ist auch wie Wolverine im Besitz einer Selbstheilungskraft, die es ihm erlaubt, mit jeder Art von Verletzung spielend fertig zu werden. Er ist wohl einer der gefährlichsten Feinde von Logan (Wolverine). Durch das Weapon-X-Project hat er ebenfalls eine verlangsamte Alterung. Durch einen Angriff Logans (dieser rammte ihm seine Krallen in den Kopf) wird er fast unempfindlich gegen psychische Angriffe.
Im Gegensatz zu ihm versucht Sabretooth nicht, seine animalische Seite zu unterdrücken, sondern lebt sie aus. Das macht ihn zu einem wilden Tier.

In den späteren Ausgaben der X-Men-Comics tritt er wieder mit dem Waffe-X-Projekt in Kontakt und lässt an sich den gleichen Eingriff vornehmen wie an seinem Feind Wolverine. Sein komplettes Skelett wird dabei mit dem nahezu unzerstörbaren Metall [[Adamantium]] überzogen, was ihn noch gefährlicher macht. Victor Creed ist der Vater von Präsidentschaftskandidat Graydon Creed, der über keinerlei Superkräfte verfügt; Graydon Creeds Mutter ist Mystique.

'''In anderen Medien'''

Wie im Film [[X-Men Origins: Wolverine]] zu sehen ist, ist er außerdem noch der Halbbruder von Wolverine, was jedoch bisher in keinem Buch erwähnt wurde. Im vor einigen Jahren erschienenen Comic ''Wolverine: Origins'' (auf dem die Anfangssequenz des Filmes beruht) ist Dog jedenfalls nicht Victor Creed. Victor und James (alias Logan) treffen sich laut Marvel zum allerersten Mal im Waffe-X-Projekt und stehen in keiner familiären Beziehung zueinander. Allerdings wird immer wieder angedeutet, dass die beiden in ihrer Militärzeit „wie Brüder“ waren, weshalb die Ambivalenz zwischen beiden Charakteren im Film ziemlich glaubwürdig dargestellt wird. 
Im ersten [[X-Men (Film)|X-Men-Film]] wird er von [[Tyler Mane]] verkörpert. In diesem Film wird ein dummer, animalischer Sabretooth dargestellt.

=== Shadowcat ===

'''Shadowcat''', die mit richtigem Namen ''Katherine „Kitty“ Pryde'' heißt, besitzt die Fähigkeit, Gegenstände und Menschen zu durchdringen, was ihr unter anderem ermöglicht, durch Wände zu gehen (diese Fähigkeit wird als „Phasen“ bezeichnet). Dabei kann sie auch andere Personen mitnehmen, wenn sie diese festhält. Jedoch ist es ihr nur unter Schmerzen und mit Folgeschäden möglich, das hochverdichtete Metall Adamantium (Wolverines Skelett ist mit dieser Legierung überzogen) zu durchdringen.

Kitty ist anfangs eine Schülerin in der Mutantenschule und steigt dann zum jüngsten Mitglied der X-Men auf. Sie ist in den gegenwärtigen Comics Lehrerin an [[#Professor X|Professor Xaviers]] Schule und gehört zu den aktivsten Mutantenrechtlern unter den X-Men. Bis zu [[#Colossus|Colossus’]] Tod und nach dessen folgender Wiederauferstehung war sie mit ihm romantisch verbunden. Vor kurzem ist sie in den US-Comics bei einer Mission verschollen, als sie sich in eine Rakete phaste und mit ihr in das Weltall geschossen wurde. Allerdings blieb sie innerhalb des Projektils am Leben und kehrte mit Magnetos Hilfe wieder auf die Erde zurück.

Der Name Kitty Pryde wurde von einer früheren Schulkameradin von ''Uncanny X-Men''-Zeichner John Byrne inspiriert.

'''In anderen Medien:''' 
In den drei bisherigen [[X-Men (Film)|X-Men-Filmen]] wurde sie von drei unterschiedlichen Darstellerinnen verkörpert. Im dritten Teil, in dem sie erstmals eine größere Rolle einnimmt, wird Shadowcat von [[Ellen Page]] gespielt.

Die Band [[Weezer]] zollte der Figur in dem Song ''In The Garage'' Tribut, in dem das lyrische Ich neben einem Poster von [[Ace Frehley]] und Nightcrawler auch ein Poster von Kitty Pryde an der Wand hängen hat. Die Textzeilen lauten: „''I’ve got Kitty Pryde / and Nightcrawler too / Waiting there for me …''“.

=== Mr. Sinister ===

'''Mr. Sinister''' war einst der britische Forscher ''Nathaniel Essex'', der zu Zeiten [[Charles Darwin|Darwins]] mit dem „Essex-Faktor“ (dem X-Gen) experimentierte. Von der Wissenschaft als krank verrufen und verstoßen, wandte er sich ab und experimentierte für sich weiter. Durch seine Arbeit kam er in Kontakt zu Apocalypse, der seine Technologie dazu verwendete, um Essex in einen Mutanten zu verwandeln, doch die Zusammenarbeit wurde von Sinister kurz danach aufgrund von unterschiedlichen Zielen beendet. 

=== Storm ===

'''Storm''', mit bürgerlichem Namen ''Ororo Munroe'', ist eine der ersten X-Men. Ihre Kräfte ermöglichen es ihr, das Wetter zu kontrollieren und Stürme, Nebel und Blitze zielgenau heraufzubeschwören. Sie reist oft in ihr Heimatland in Afrika, um den dort lebenden Menschen zu helfen. Zudem ist sie Führerin der Morlocks (einer Mutanten-Gruppe, die in den Tunnels unter New York lebt). Im Laufe der Zeit wachsen ihre Kräfte immens. Storm ist eine von Professor X’ Lieblingsschülerinnen. Als Professor X von Dark Phoenix alias Jean Grey ermordet wird, übernehmen sie und Logan alias Wolverine die Leitung von Xaviers Schule für junge Mutanten.

Storms größte Schwäche ist ihre [[Klaustrophobie]], unter der sie seit ihrer Kindheit leidet. Dies geht zeitweise soweit, dass sie auch ihre Kräfte unkontrolliert einsetzt. Während des ''Civil-War''-Erzählstrangs (2006/2007) heiratet sie den ebenfalls aus Afrika stammenden Superhelden Black Panther, den sie schon seit ihrer Jugend kannte, und wird dadurch Königin des Zwergstaates Wakanda. Die Bedeutung dieses Ereignisses wird dadurch unterstrichen, dass das ganze Pantheon der Superhelden anwesend ist. Selbst Uatu, der Beobachter, ist dabei.

=== Wolverine ===

'''Wolverine''' ist der Kanadier ''James „Logan“ Howlett'', der durch seine Mutation außergewöhnliche Selbstheilungskräfte, übermenschlich ausgeprägte Sinne, Ausdauer und Kraft besitzt. Er kann je Hand drei Knochenkrallen zwischen den Fingerknöcheln ausfahren. Während des „Waffe-X“-Projekts wurden ''alle'' seine Knochen – auch die ausfahrbaren Krallen – mit der fiktiven Legierung [[Adamantium]] überzogen, wodurch sie nahezu unzerstörbar wurden.
Er ist mit Kayla zusammen, die jedoch durch Stryker stirbt. Fünfzehn Jahre später verliebt er sich in Jean Grey, die er töten muss, weil sie zu Phönix wird.


{{Hauptartikel|Wolverine (Comicfigur)}}

=== X-23 ===

'''Laura Kinney''' entstammt einem Klonversuch Wolverines aus dem Waffe-X-Nachfolgeprojekt und besitzt ähnliche Fähigkeiten. Anders als bei Wolverine wurden nur ihre Klauen und Extremitäten mit Adamantium verstärkt. Als Waffen besitzt sie zwei Krallen an jeder Hand und zusätzlich noch Krallen an den Füßen. Durch ein von ihr produziertes Enzym ist sie in der Lage Wolverines Selbstheilungskräfte zu unterdrücken. X-23 schafft es, dem Waffe-X-Projekt zu entkommen, und schließt sich, nach einem Kampf mit Wolverine, den X-Men an. Zwischen ihr und Wolverine entwickelt sich im Laufe der Zeit ein Vater-Tochter-Verhältnis.

== Gruppierungen ==
Dieser Abschnitt behandelt einzelne Gruppierungen, zu denen sich Superhelden bzw. -schurken zusammengeschlossen haben.

=== Alpha Flight ===

'''Alpha Flight''' kann man wohl als das mächtigste Superheldenteam Kanadas bezeichnen. Es besteht aus seinem Anführer Guardian, der gewandten Aurora, dem Druiden Shaman, dem hartgesottenen Puck, der Gestaltwandlerin Snowbird und Sasquatch, der der Rasse der Großen Bestien angehört.

Es gibt zwei Alpha-Flight-Serien, die erste, zunächst geschaffen von John Byrne, später dann weitergeführt von Bill Mantlo, erstreckt sich ca. über 100 Ausgaben.
Die zweite Serie besteht lediglich aus 15 Ausgaben von Steve Seagle.

=== Die Fantastischen Vier ===

'''Die Fantastischen Vier''' sind ein Team von vier Superhelden: ''Mr. Fantastic'' (Dr. Reed Richards), ''Das Ding'' (Ben Grimm, engl. ''the Thing''), ''Die Unsichtbare'' (Susan „Sue“ Storm, später Susan Richards, engl. ''the Invisible Girl'', ab den frühen 1980er Jahren ''the Invisible Woman'') und Sues Bruder, die ''Menschliche Fackel'' (Jonathan „Johnny“ Storm, engl. ''the Human Torch''). Ihre Kräfte erhielten die Fantastischen Vier durch kosmische Strahlung, die ihre Moleküle veränderte, als sie in einem von Reed entwickelten Raumschiff ins All flogen.


{{Hauptartikel|Die Fantastischen Vier (Comic)|titel1=Die Fantastischen Vier}}

=== Die Rächer (The Avengers) ===

''Die Rächer'' (Im Original: ''The Avengers'') ist ein Superheldenteam, das einige der bekannteren Helden des Marvel-Universums zusammenführt, die so gemeinsame Abenteuer erleben. Gründungsmitglieder der Rächer waren ''[[Iron Man]]'', ''[[#Thor|Thor]]'', ''[[#Ant-Man|Ant-Man]]'', die ''Wasp'' und der ''[[Hulk (Comic)|Hulk]]'', der das Team jedoch schon nach der ersten Ausgabe wieder verließ. In Heft #4 stieß ''[[Captain America]]'' zu den Rächern. Derzeit treten die Rächer nach diversen Neustarts in der Serie ''New Avengers'' auf. Den ''New Avengers'' treten auch ''[[Spider-Man]]'' und ''[[Figuren aus dem Marvel-Universum#Wolverine|Wolverine]]'' bei.


{{Hauptartikel|Die Rächer}}

=== Hydra ===

Die terroristische Organisation '''Hydra''' wurde von Nazi-Kriegsverbrechern wie unter anderem ''Baron Wolfgang von Strucker'' gegründet. Seit mehr als einem halben Jahrhundert verbreitet Hydra Angst und Schrecken – auch durch Splittergruppen wie ''Advanced Idea Mechanics''. Der Gegenpol zur Hydra ist die Organisation SHIELD. Inzwischen wurde von Strucker vom Hydra-Mitglied Gorgon getötet, da er versagt hatte. Zu den bekanntesten Mitgliedern gehören Kingpin und Red Skull. Außerdem ist Hydra der Drahtzieher hinter dem X-Waffen-Programm, das schreckliche Experimente an dem Mutanten Wolverine und später an der Mutantin X-23 durchführte.

=== H.A.M.M.E.R. ===

In Folge der Ereignisse der Secret Invasion wurde die Organisation S.H.I.E.L.D. aufgelöst und durch H.A.M.M.E.R. ersetzt. Durch einen weltweit verbreiteten Virus versagte die Stark-Technologie und damit auch S.H.I.E.L.D., da deren gesamtes Waffenarsenal und Computertechnik auf Stark Industries basierte. Der Leiter von H.A.M.M.E.R. wurde [[#Grüner Kobold|Norman Osborn]], da er im entscheidenden Moment die Königin der Skrulls vor den Augen der Welt erschossen hat.

=== Inhumans ===

Der Anführer der Inhumans, Black Bolt, war einst König auf einem weit entfernten Planeten namens Attilan.
Sein Volk verbannte ihn und so suchte er gemeinsam mit seiner Ehefrau Medusa, der naturverbundenen Crystal, dem Karatemeister Karnak, dem grobschlächtigen Gorgon, dem Echsenmenschen Triton und dem gemeinsamen Hund Lockjack, der Teleportierkräfte besitzt, Zuflucht auf der Erde.

1998 erschien eine zwölfteilige Miniserie, gezeichnet und geschrieben von Jae Lee bzw. Paul Jenkins.

=== Sentinels ===
Eine Klasse von riesenhaften Robotern (deutscher Name: ''Wächter''), die ursprünglich vom Wissenschaftler ''Bolivar Trask'' speziell zum Aufspüren und Eliminieren von Mutanten konstruiert wurden. Die Sentinels der ersten Klasse (und Modelle aus der Parallel-Storyline ''Days of Future Past'' ab ''Uncanny X-Men #141'') waren allerdings viel zu eigenständig und rebellierten gegen ihre Schöpfer. In den 70er Jahren wurden die Sentinels als illegales Regierungsprojekt unter dem Namen ''Wideawake'' („Hellwach“) reaktiviert.

Alle Sentinels sind mit hochentwickelten Waffen und Sensoren speziell zum Aufspüren von Mutanten ausgestattet und können mit zusätzlicher Bewaffnung für spezielle Gegner bestückt werden. Obwohl ursprünglich anorganisch, sind im Verlauf auch Sentinels mit menschlichen Komponenten erschaffen worden, wie die Mark VIII-Serie (die von menschlichen Piloten gesteuert wird) und die Bio-Sentinels (mit einem Nanovirus infizierte Menschen).

'''In anderen Medien:''' 
Im Film ''[[X-Men: Der letzte Widerstand|X-Men 3]]'' haben die Sentinels und die Ereignisse aus ''Days of Future Past'' ein Cameo als Kampfsimulation im Gefahrenraum des Xavier-Instituts.

=== S.H.I.E.L.D. ===

S.H.I.E.L.D. (''Supreme Headquarters International Espionage Law-enforcement Division'', dt. Übersetzung im Film [[Iron Man (Film)|Iron Man]]: ''Strategische Heimat Interventions-, Einsatz- und Logistik-Division'') ist eine Organisation, die weltweit Bedrohungen wie Hydra oder '''A'''dvanced '''I'''dea '''M'''echanics (A.I.M.) bekämpft. Mobile Operationsbasis und Hauptquartier ist der Helicarrier, eine Art fliegender Flugzeugträger.
Unter der Führung Nick Furys war S.H.I.E.L.D. sowohl ein verlässlicher Partner der Superhelden, wie auch ihr schlimmster Feind. Durch die Konsequenzen seines ''Secret War'' war Fury zum Untertauchen gezwungen. Als seine Nachfolgerin leitete Commander Maria Hill S.H.I.E.L.D. Nach dem ''Civil War'' steht nun Tony Stark alias Iron Man an der Spitze von S.H.I.E.L.D. Doch nach den Ereignissen der Secret Invasion wurde Tony Stark seines Amtes enthoben, S.H.I.E.L.D. aufgelöst und durch die Organisation H.A.M.M.E.R. mit Norman Osborn als Leiter ersetzt.

;Andere Medien:

Eine Andeutung auf S.H.I.E.L.D findet sich auch in der [[Iron Man (Film)|Iron Man]]-Verfilmung. Man achte nur darauf, was der nette Agent da zu Miss Pepper sagt, welcher Organisation er angehört. Auch tritt in diesem Film (nach dem Abspann) zum ersten Mal Samuel L. Jackson als Nick Fury auf. In der zweiten Hulk-Verfilmung findet sich eine weitere Andeutung, indem dort die S.H.I.E.L.D-Datenbank durchsucht wird.

=== Sinister Six/Seven ===

Die '''Sinistren Sechs''' waren eine Allianz von Superschurken, die ein Ziel gemeinsam hatten: Rache an ''Spider-Man''. Ursprünglich unter der Führung ''Doc Ocks'' (Dr. Octopus) waren bei der „Urbesetzung“ ''Electro'', ''Kraven'', ''Mysterio'', ''Sandman'' und der ''Geier''.

Alle Mitglieder der Sinister Six waren zuvor von Spider-Man besiegt worden und hofften nun, mit vereinten Kräften diese Schmach wettmachen zu können. Ocks Plan war: Die Sechs sollten Betty Brent kidnappen, die der Netzschwinger schon einmal gerettet hatte. Dann sollte Spider-Man von jedem der sechs Schurken nacheinander angegriffen werden, wobei jeder eine Karte mit dem Schauplatz des nächsten Kampfes bei sich trug. Ock spekulierte, dass selbst wenn seine Kameraden verlieren sollten, Spider-Man so geschwächt würde, dass er den Kampf gegen ihn nicht mehr bestehen könnte. Sandman und Electro entführten Betty bei May Parker – und nahmen letztere als zweite Geisel mit. Da nun auch noch das Leben seiner geliebten Tante auf dem Spiel stand, blieb Spider-Man nichts übrig, als auf das Spiel einzugehen.

Obwohl die Schurken jeweils den Schauplatz ihres Kampfes sorgfältig zu ihrem Vorteil wählten, konnten sie den Netzschwinger nicht überwinden. Nach dieser Demütigung lösten sie die Gruppe auf – alle kamen ins Gefängnis. Doc Ock reformierte die Gruppe Jahre später; allerdings nahm nun Hobgoblin den Platz des inzwischen verstorben Kraven ein. Ock wollte eine Rakete entführen und die Menschheit erpressen, nachdem er die Ladung gegen seine eigene ausgetauscht hatte. Mit Hilfe des Donnergottes [[#Thor|Thor]] und des damals für das Gesetz kämpfenden Sandman konnte Spider-Man den Plan vereiteln. Während des Kampfes stellte sich außerdem heraus, dass Octopus geplant hatte, seine Kameraden um das Geld zu betrügen, was Ock den ewigen Hass seiner ehemaligen Teamkollegen einbrachte. Die wütenden fünf Mitglieder taten sich zusammen, um sich an ihrem Ex-Anführer zu rächen. Als Spider-Man und der Hulk zu dem Kampf stießen, formierten sie sich wieder alle gegen ihre gemeinsamen Feinde. Mit Hilfe von Waffen und Robotern aus einer anderen Dimension und einem außerirdischen Verbündeten namens Gog waren die Sinistren Six mächtiger denn je. Nur den gemeinsamen Anstrengungen von Dethlok, Solo, Ghost Rider, Nova von den New Warriors, Sleepwalker, Spider-Man, Hulk und den Fantastic Four ist es zu verdanken, dass die Gefahr abgewendet werden konnte.

Nach dem Mord Kaines an Doc Ock übernahm Mysterio die Führungsrolle und reformierte die Gruppe. Mysterio wollte mit Hilfe des Teams an Doc Ocks wertvolle Dateien kommen. Gemeinsam mit Scarlet Spider (Ben Reilly) konnte Spider-Man das verhindern und den Plan aufdecken.
Zu dieser Zeit begann Kaine einen blutigen Kreuzzug gegen die Feinde Spider-Mans. Ock und Grim Hunter hatte er bereits getötet, und viele Feinde des Netzschwingers fürchteten um ihr Leben. Um mit vereinten Kräften Kaine zu vernichten, bevor er sie einen nach dem anderen tötet, bildeten einige Schurken die Sinister Seven, eine Gruppe bestehend aus Beetle, Electro, Hobgoblin, Mysterio, Scorpia, Shocker und dem Geier. Spider-Mans Eingreifen verhinderte weiteres Blutvergießen, und die Sieben gingen wieder getrennte Wege.

Nach seiner Wiederbelebung durch den Kult des Wahren Glaubens übernahm Doc Ock den Job, Senator Stewarnd Ward zu beschützen, der in eine großangelegte Verschwörung Außerirdischer verwickelt war. Die restlichen Mitglieder der Sechs ergriffen die Möglichkeit, Rache an ihrem Ex-Anführer zu nehmen, zumal die Feinde Wards eine hohe Belohnung für dessen Entführung versprachen. Zusammen mit dem überraschend zu ihren Reihen hinzugestoßenen Venom konnten sie Ward in die Enge treiben, bis der eine Explosion mysteriöser Energie auslöste. Die Schurken flohen, aber Electro und Mysterio arbeiten weiter zusammen, um Ward zu erwischen.

'''In anderen Medien:''' 
In der Serie ''New Spider-Man'' wurden die Sinister Six vom ''Kingpin'' zusammen gebracht. Das Team bestand aus Doktor Octopus, der ''Schocker'', ''Chameleon'', ''Rhino'', der ''Skorpion'' und Mysterio (später wurde er von dem Geier ersetzt). In einer jüngeren Serie (The spectacular Spider-Man) werden die sinister Six aus Doc Ock, dem Geier, Sandman, Rhino, Electro und dem Shocker gebildet.

=== X-Men ===

Die X-Men bilden eine Superheldengruppe von [[Mutation|Mutanten]], die um Anerkennung kämpfen. Die Comicserie erschien zum ersten Mal 1963. Die Mitglieder der X-Men wurden häufig von den verschiedenen Autoren ausgewechselt. Auch wechselten einige Mitglieder auf die Böse Seite oder ehemalige Gegner wurden ins Team aufgenommen. Dies macht eine Einstufung der Charaktere zu gut und böse zum Teil sehr schwierig, weshalb die einzelnen X-Men oben in separaten Punkten aufgeführt werden.

'''In anderen Medien:''' 
Auf der Vorlage des Comics erschienen bereits drei Verfilmungen und eine in Form eines Wolverine-[[Ableger (Medien)|Ablegers]].

* [[X-Men (Film)|X-Men]]
* [[X-Men 2]]
* [[X-Men: Der letzte Widerstand]]

* [[X-Men Origins: Wolverine]]

Es gibt drei Zeichentrickserien zu X-Men und einige Charaktere tauchen als [[Crossover (Medien)|Crossover]] in den Serien anderer Marvelfiguren auf, beispielsweise ''[[#Storm|Storm]]'' und ''[[Figuren aus dem Marvel-Universum#Wolverine|Wolverine]]'' in ''[[New Spider-Man]]''.

Geplant sind außerdem [[Ableger (Medien)|Spin-Offs]] von bekannten Charakteren aus dem X-Men-Universum. Bestätigt sind bis jetzt nur [[Figuren aus dem Marvel-Universum#Wolverine|Wolverine]] und [[Magneto]] sowie [[Deadpool]], aber unbestätigten Gerüchten zu Folge ist auch ein weiterer Ableger über den Bösewicht [[#Juggernaut|Juggernaut]] geplant.

== Figuren ohne Superkräfte ==

=== Tante May ===
May Reilly Parker-Jameson ist die Tante von Peter Parker. Nach dem Tod seiner Eltern nahmen sie und ihr Mann Ben Peter bei sich auf. Seit Bens Tod kümmert sich Peter um sie. Sie weiß nicht, dass er Spider-Man ist. In einigen Serien wird sie sogar so dargestellt, dass sie Angst vor Spider-Man hat. In den [[Spider-Man (Film)|Spider-Man-Filmen]] wird sie von [[Rosemary Harris]] gespielt.

=== J. Jonah Jameson ===
J. Jonah Jameson ist der Herausgeber des Daily Bugle. Er ist sehr cholerisch und versucht ständig zu beweisen, dass Spider-Man ein Verbrecher ist. Peter Parker arbeitete jahrelang als Fotograf für ihn. In den [[Spider-Man (Film)|Spider-Man-Filmen]] wird er von [[J. K. Simmons]] verkörpert.

=== Mary Jane Watson „MJ“ ===

Schauspielerin und [[Model]]. Freundin, später Frau von [[#Spider-Man|Peter Parker]]. Sie wusste bereits aus den ersten Tagen Spider-Mans von dessen Geheimidentität. In den [[Spider-Man (Film)|Spider-Man-Filmen]] wird sie von [[Kirsten Dunst]] dargestellt. Im Comic ''Ein neuer Tag'' von Spiderman, tritt sie als verkleidete Superheldin Jackpot auf.

=== Jane Foster ===

Zunächst Assistentin von Dr. Donald Blake, später Vertraute von Thor.

== Verwandte Artikel ==

* [[Superheld]]
* [[Figuren aus dem DC-Universum]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==

* [http://www.marveldatabase.com/Main_Page Marvel Database] (englisch)
* [http://www.marveldirectory.com/individuals/ Marvel Dictionary] (englisch)
* [http://www.paninicomics.de/ Panini Comics] Herausgeber von Marvel Comics in Deutschland

[[Kategorie:Comicfigur|!Marvel-Universum]]

[[en:List of Marvel Comics characters]]
[[it:Personaggi Marvel Comics]]
[[ru:Список персонажей Marvel Comics]]
[[zh:惊奇漫画角色列表]]

Figuren aus dem Marvel-Universum

2010-05-14T11:24:52Z

Shakiestone:

Iron Man

2010-05-10T14:27:37Z

Shakiestone:

{{Begriffsklärungshinweis}}
'''Iron Man''' (dt.: "Eisenmann", in den ersten deutschen Veröffentlichungen "Der Eiserne") ist eine Comic-Figur der [[Marvel Comics]]. Erschaffen wurde er von [[Stan Lee]], [[Don Heck]] und [[Jack Kirby]]. Sein erster Auftritt war in ''Tales of Suspense #39'' im März 1963. 1968 erhielt er eine eigene Reihe mit dem Titel ''Iron Man'', die bis 1996 fortgesetzt wurde.

== Charakterisierung ==
Iron Man ist das [[Alter Ego]] des Multimilliardärs Tony Stark. Nachdem seine Eltern bei einem Autounfall ums Leben kamen, übernimmt er den Familienbetrieb, Stark Industries, einen Technologie-Konzern, der auch im Auftrag der US-Regierung Waffensysteme entwickelt. Stark fährt nach [[Vietnam]], um dort den Einsatz seiner Erfindungen im [[Vietnamkrieg]] zu besichtigen. Durch eine Bombenexplosion wird er dabei verletzt und von den Nordvietnamesen gefangengenommen. Ein Splitter verletzt ihn sehr nahe an seinem Herzen. Der [[Kriegsherr|Warlord]] Wong-Chu verspricht Stark eine rettende Operation, wenn dieser für die Nordvietnamesen arbeitet. Zusammen mit dem ebenfalls in Gefangenschaft befindlichen Nobelpreisträger für Physik, Ho Yinsen, entwickelt Stark seine erste Iron-Man-Rüstung (''Mark One''), ein schwer gepanzertes [[Exoskelett]]. Diese gibt Stark einerseits große Kampfkraft, andererseits ist sie für ihn überlebenswichtig, da sie den Metallsplitter in seinem Körper durch einen eingebauten Elektromagneten zurückhält und es ihm erlaubt, aus dem Lager zu fliehen. Dabei lernt Stark Jim Rhodes, einen Hubschrauberpiloten und späteren Freund, kennen. Zurück in den [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]] gibt Tony Stark Iron Man als seinen Bodyguard aus und lebt zwei Identitäten.

Während Iron Man in den ersten Jahren hauptsächlich gegen [[Kommunismus|kommunistische]] Gegner und Geschäftskonkurrenten kämpft, überdenkt er später die Auswirkungen seiner Militäraufträge. Daraufhin gründet er verschiedene Wohltätigkeitsorganisationen. Tony Stark gilt als [[Philanthrop]] und gründet die nach seiner Mutter benannte Maria-Stark-Stiftung. Iron Man ist ein Gründungsmitglied der [[Die Rächer|Rächer]]. Dieser Vereinigung von Superhelden stellt er über die Jahre unter anderem die Unterkunft, das Rächer-Hauptquartier, zur Verfügung.

Tony Stark ist ein technisch versierter und erfinderischer Geschäftsmann. Gleichzeitig hat er aber auch persönliche Probleme wie Alkoholismus. Dieser zwingt ihn sogar zeitweilig, die Iron-Man-Rüstung niederzulegen. Diese wird dann von seinem Freund Jim Rhodes getragen, der später dann seine eigene Rüstung bekommt und zum Superhelden namens ''War Machine'' wird.

== Veröffentlichung ==
Seinen ersten Auftritt hatte ''Iron Man'' in Heft Nr. 39 der Reihe ''Tales of Suspense'' im März 1963. Er wurde von den Autoren Stan Lee und Larry Lieber sowie den Zeichnern Don Heck und Jack Kirby geschaffen.

In der folgenden Zeit trat die Figur häufig in der Reihe ''Tales of Suspense'' in 13- bis 18-seitigen Geschichten auf. Ab 1968, als die Reihe in ''Captain America'' umbenannt wurde, trat sie in ''Iron Man and Sub-Mariner'' auf und bekam eine eigene Reihe mit dem Titel ''The Invincible Iron Man''. Diese erreichte bis 1996 einen Umfang von 332 Heften. Außerdem erschienen Sonderhefte mit Iron Man. Nach 1996 trat er in kürzeren Reihen wie ''Iron Man: The Iron Age'' und ''Iron Man: Bad Blood'' auf. 2005 begann eine Reihe mit ''Ultimate Iron Man'', einer Neuinterpretation der Figur.

== Adaptionen ==
=== Zeichentrickserien ===
Die Figur des ''Iron Man'' trat in mehreren Zeichentrickserien auf. 1966 in ''[[The Marvel Superheroes]]'' mit vier anderen Superhelden. 1981 trat er auch mehrmals in der Serie ''[[Spider-Man und seine außergewöhnlichen Freunde]]'' auf.

1994 bis 1996 lief in den USA die Serie ''[[Der unbesiegbare Iron Man]]''. Komponist der Filmmusik war der [[Keyboard]]er [[Keith Emerson]] (von der britischen [[Progressive Rock]]-Band [[Emerson, Lake & Palmer]]). Iron Man hatte auch Gastauftritte in anderen Serien des Marvel-Universum.

[[Datei:Iron_Man.png|thumb|right|Logo der aktuellen TV-Serie]] Seit 2010 läuft auf ''[[Nick (Fernsehsender)|NICK]]'' die Zeichentrickserie Iron Man, wobei die Geschichte verändert ist, so bsp. was das Ziel des Anzuges ist, das "mittlere Licht" und die Charaktere sind ca. 16 Jahre alt.

=== Realverfilmung ===
Am 1. Mai 2008 kam die [[Iron Man (Film)|Realverfilmung]] der Geschichte durch [[Marvel Comics|Marvel Enterprises]] in die deutschen Kinos. Das unter anderem von den [[Filmstudio]]s [[New Line Cinema]] und [[Paramount Pictures]] unterstützte Filmprojekt wurde seit Januar 2007 produziert. Regie führte der US-amerikanische Schauspieler und Regisseur [[Jon Favreau]]. Für das [[Drehbuch|Filmskript]] zeigten sich die beiden Drehbuchautoren [[Matthew Hollaway]] und [[Arthur Marcum]] (''[[Shadow of Fear]]'') verantwortlich. [[Robert Downey junior|Robert Downey Jr.]] spielte die Rolle von Tony Stark / Iron Man. Die Fortsetzung [[Iron Man 2]] erschien am 6. Mai 2010.

=== Spiele ===
Iron Man kommt in mehreren [[Videospiel]]en von Marvel vor, so in ''Marvel Super Heroes'', ''Marvel Super Heroes vs. Street Fighter'', ''Marvel vs. Capcom: Clash of Super Heroes'' und ''The Punisher''.

Außerdem tritt er in einigen [[Arcade-Spiel]]en auf, so in ''Captain America and the Avengers'', ''Iron Man'', ''Marvel Nemesis: Rise of the Imperfects'' und ''Marvel: Ultimate Alliance'' sowie als freischaltbare Figur in ''X-Men Legends 2''.

== Weblinks ==
* [http://marvel.wikia.com/wiki/Iron_Man_(Anthony_%22Tony%22_Stark) Iron Man bei der Marvel Database] (englisch)

[[Kategorie:Comicfigur]]
[[Kategorie:Trickfigur]]
[[Kategorie:Superheld]]

[[ar:آيرون مان]]
[[bg:Железния човек]]
[[da:Iron Man]]
[[en:Iron Man]]
[[es:Iron Man]]
[[fi:Rautamies]]
[[fr:Iron Man (comics)]]
[[he:איירון מן]]
[[hu:Vasember]]
[[it:Iron Man]]
[[ja:アイアンマン]]
[[lt:Geležinis žmogus]]
[[ml:അയൺ മാൻ]]
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[[simple:Iron Man]]
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[[sv:Iron Man (seriefigur)]]
[[th:ไอเอิร์นแมน]]
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