CHIMIA

Rosenthaler, L.

English

Zur Schreibweise chemischer Vorgänge

Frey-Wyssling, A.

Über den Feinbau des Zytoplasmas

Winkler, G.

248 CIJIMJ/\ \lol. liJ! 19-17 
Die spektrographische Betriebsanalyse von Aluminium und seinen Legierungen1 
Von 0. Wi n k  I e r ,  dipl. Ing.-Chetn., Chippis 
Die Erzeugung von Aluminium hat in den letzten 
Jahrzehnten eine allmähliche Steigerung, verbunden 
mit einer teilweisen Umlagerung von Reinmetall zu 
Leichtlegierungen, erfahren. Im Zusammenhang da­
mit trat in allen Betriebslaboratorien der Aluminium­
industrie eine erhebliche Mehrbelastung für die che­
mische Kontrolle der Metallproduktion ein, welche 
dazu führte, immer mehr physikalische Analysenver­
fahren beizuziehen. Unter diesen spielt heute die 
Spektrographie, neben Kolorimetrie und anderen 
Verfahren, eine ganz besondere Rolle. 
Die spektrographische Analyse wurde vor etwa 
sieben Jahren von den Betriebslaboratorien der Alu­
minium-Industrie AG., Neuhausen und Chippis, über­
nommen und in stetiger Entwicklung zu einem beach­
tenswerten Stand geführt. Abb. 1 zeigt den prozentu­
alen Einsatz der Spektrographie für die Metallana­
lysen im Werk Chippis. Die erste Etappe von 1940 
bis 1941 spiegelt die Anwendung der Spektrographie 
für die Analyse von Roh- und Reinmetall wider. Ab 
1942 folgen schrittweise verschiedene Legierungen 
sowie Raffinal. Im Jahre 1946 bewältigte die Spektro­
graphie im Laboratorium in Chippis 83,3 % aller 
Metallanalysen. Sie hat damit ein Ausmaß erreicht, 
welches mit den bestehenden Apparaten und Ver­
fahren schwerlich überboten werden kann. 
für den Einsatz der Spektrographie im Betriebs­
laboratorium der Al-Hütte bestehen besonders gün­
stige Vorbedingungen, nämlich: 
1 Referat, gehalten vor der Schweizerischen Arbeitsge­
meinschaft für Spektralanalyse am 5. Mai 1947 in TIIun. 
too 1--�--..---,...--"T"""----,.---t-----, 
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1940 41 t.'l 
Jahr 
Abb. 1 
43 44 4 46 
1. Das linienarme Spektrum des Grundmetalles
bildet eine wesentliche Erleichterung der Ar­
beitsmethode, speziell hinsichtlich Erfassung
der Verunreinigungen im Rohmetall. Es er­
möglicht auch die Anwendung einfacherer Ap­
parate mit mäßiger Dispersion, wie z.B. des
Zeiß-Spektrographen Mod. III.
2. Die Produktionsverhältnisse in der Aluminium­
hütte bedingen einen regelmäßigen und großen
Anfall von Rohmetall- und einfachen Legie­
rungsproben, welche clie wirtschaftliche Basis
der spektrographischen Analyse sicherstellen.
Leider existieren auch negative Argumente, so die 
Seigerungstendenz gewisser Legierungskomponen-
CH 1 M 1 A Vol. 1 /12 1917 249
ten, welche das hauptsächliche Hindernis für die to­
tale Anwendung der Spektrographie auf alle Leicht­
legierungen bildet.
Aus technischen und organisatorischen Erwägun­
gen haben sich in unseren Laboratorien im Laufe der 
letzten Jahre einige bevorzugte Arbeitsverfahren 
herausgebildet, welche nachstehend kurz skizziert 
werden sollen.2
Anregung FF 3—4; C = 600—1000 cm; L = 0;
Rprim = 70 _n_ für den Zündfunken;
I — 2,5 A für den Bogen
Exposition Sp A= 10 s für Cu 1 Vorbogen in
SpB — 50 s für Si + Fe / Serie m. Bogen
Analysenlinien Si 2516; Fe 2483, gegen Al 2669, Cu 3248 
gegen Al 3066
Photoplatten Agfa-Phototechnisch B; Gevaert-Process
Das Verfahren Nr. I dient für die Analyse von 
Roh- und Reinmetall üblicher Handelsqualität.3 Die 
Aufnahme erfolgt mit dem kondensierten Hochspan­
nungsfunken, mit einem einzigen Spektrogramm je 
Analyse. Gleichzeitig wird die nachfolgende Analy­
senprobe auf dem Wechselstativ4 vorgefunkt. Quan­
titativ bestimmt werden die Hauptverunreinigungen 
Si und Fe zwischen 0,05—1,0 % sowie die Neben­
elemente Cu-Mn-Ti-Ni-Cr-Mg-Zn-Pb-Sn zwischen 
etwa 0,02—0,25 %. Die Auswertung erfolgt nach dem 
Leitprobenverfahren oder aber leitprobenfrei, wenn 
Photoplätten mit bekannter Gradations- und Ver­
fahrenseichung vorliegen. Das gleiche Verfahren gilt 
auch für die genaue Bestimmung von Cu, Mn und Ti 
im Rohmetall unterhalb 0,02 %, bis auf den Minimal­
wert von etwa 0,002 %, mit Verwendung spezieller 
Standardproben.
Aufnahmedaten für Zeiß-Spektrographen
Mod. Ill oder Q 24
Elektroden
Zwischenabbildung
Zwischenblende
Anregung
Exposition
Analysenlinien
N = 5 mm 0, plan gedreht und ab­
gekantet, Distanz = 2 mm 
nach Zeiß für 2900 Â 
nach Photoplatte, Spalt: 0,04/0,9 mm 
FF 3—4, C = 3000 cm, L = 800000 cm, 
Rprim = 70_n.
1 min; Vorfunken: C = 7 500cm
L = 50 000 cm
Si 2882; Fe 2756; Cu 3248; Mn 2949; 
Ti 3349; Ni 3525; Cr 2836; Mg 2852; 
Zn 3346; Pb 2833; Sn 3262; alle gegen 
Al 2669
Photoplatten Agfa-Phototechnisch B, Gevaert- 
Process, Ilford half-tone 
Agfa-Positivfilm, Gevaert normal, 
Ilford ordinary
Das Verfahren Nr. I wurde ebenfalls als Schnell­
analyse äusgearbeitet5 unter Verwendung von Agfa- 
Positivfilm und mit leitprobenfreier Auswertung der 
Spektren. Die Verwendung von Filmen statt Platten 
ermöglicht eine wesentliche Beschleunigung der pho­
tographischen Operationen. Die Dauer einer Einzel­
analyse kann derart auf etwa fünfzehn Minuten ge­
senkt werden.
2 Die Arbeitsverfahren wurden in Neuhausen, im spektro- 
graphischen Laboratorium des Forschungsinstitutes der 
AIAG., ausgearbeitet.
3 A. v. Zeerleder u. F. Rohner, Helv. Chim. Acta 23, 
1287 (1940).
1 A. v. Zeerleder u. F. Rohner, Aluminium, Okt. 1940; 
Spectrochim. Acta I, 400 (1940).
5 F. Rohner, Schweiz. Arch, angew. Wiss. Techn. 11, 10 
(1945).
Das Verfahren Nr. // gilt für Anticorodal und ähn­
liche Cu-freie Legierungen. Die Aufnahme erfolgt 
ebenfalls mit dem Funken, aber in zwei sukzessiven 
Spektrogrammen je Analyse. Im Spektrum A werden 
Si und Fe sowie die Verunreinigungen bestimmt, im 
Spektrum B nur Mn und Mg. Das Wesentliche des 
Verfahrens liegt darin, daß die Funkdauer des Spek­
trums A als Vorfunkzeit für das Spektrum B gilt. 
Nach dem gleichen Verfahren werden zuweilen auf 
der gleichen Photoplatte einzelne Proben nur mit 
dem Spektum A, also nur für die Si- und Fe-Bestim­
mung, gefunkt.
Aufnahmedaten: Apparate, Elektroden, Zwischenabbildung, 
Blende und Spalt wie Verfahren Nr. I
Anregung
Exposition
Analysenlinien
Photoplatten
C = 6000—8000 cm; L — 240000 .cm;
Rprim = 50 _n_
Sp A = 2 min; Vorfunken: C= 7 500 cm
Sp B = 1 min; L = 50 000 cm
Si 2882; Fe 2756; Mn 2933; Mg 2791;
Cu 3248 ; Ti 3349; alle gegen Al 3050 
Agfa-Autolith und Agfa-Phototechnisch B, 
Gevaert-Process, Ilford half-tone
Das Verfahren Nr. III wird für Avional und ähn­
liche Cu-haltige Legierungen angewendet. Es ist dem 
Verfahren Nr. II sehr ähnlich, arbeitet ebenfalls mit 
zwei Spektren, aber mit etwas veränderter Funk­
dauer sowie mit anderen Standardproben und här­
teren Photoplatten.
Aufnahmedaten: Apparate usw. wie oben
Anregung
Exposition
Analysenlinien
Photoplatten
C = 6000—8000 cm; L = 240 000 cm;
Rprim = 50 jx
Sp A = 2 m 20 s für Si + Fe 1 Vorfunken 
SpB — 40 s' für Mn + Mg / wie oben
Si 2882; Fe 2756; Ti 3349, gegen AI 3050 
Mn 2933; Mg 2791, gegen Al 3057 
Agfa-Autolith, Gevaert-Process Extra
Das Verfahren Nr. IV dient für die Analyse von 
Raffinai sowie für die Bestimmung geringster Ver­
unreinigungen in Rohmetall und arbeitet mit dem 
Wechselstrom-Abreißbogen nach Pfeilsticker. We­
gen der verschiedenen Empfindlichkeit der Cu-, St­
und Fe-Linien wird entweder über ein Stufenfilter 
oder über zwei Spektren mit abgestufter Funkdauer 
aufgenommen.
Aufnahmedaten: Spektrograph Q 24, Elektroden, Zwischen­
abbildung, Blende und Spalt wie oben *I
250 C H I M I A Vol. 1/12 1947
Mit diesen Verfahren wird heute alles Roh- und 
Reinmetall sowie Raffinai analysiert. Bei den Legie­
rungen bestehen Schwierigkeiten für Si, Cu und 
Mg > 1 %. Die entsprechenden Bestimmungen in den 
handelsüblichen Legierungen, wie Anticorodal, Per- 
aluman und Avional, müssen chemisch oder kolori­
metrisch erfolgen.
Die Genauigkeit der spektrographischen Betriebs­
analyse beträgt:
für Si, Fe und übrige Verunreinigungen in Roh­
metall und Legierungen: etwa 3— 5% des Wertes, 
für Mn in Legierungen: etwa 2% des Wertes, 
für Mg in Legierungen: etwa 5—10% des Wertes. 
Als Photoplatten für die Aufnahme der Spektren 
verwendet man in der Regel gewöhnliche, graphische 
Platten des Handels, ohne UV-Sensibilisierung. Bei 
großem Analysenbereich, wie z. B. für Verfahren 
Nr. I, werden Platten mit normaler Gradation vor­
gezogen. Für engen Analysenbereich dagegen wählt 
man mit Vorliebe harte Photoplatten mit steiler Gra­
dation. Eine Zwischenstellung nehmen die Platten 
mit mäßig steiler Gradation, wie Agfa-Phototech­
nisch B, ein, welche sich für verschiedene Verfahren 
eignen.
Für die richtige Beurteilung des Einsatzes der 
Spektrographie im Gegensatz zu den anderen Ana­
lysenverfahren müssen die wirtschaftlichen Kriterien 
aller Methoden berücksichtigt werden. Bei serien­
weiser Ausführung ist der Arbeitsaufwand für eine 
spektrographische Metallbestimmung etwa 6—8mal 
geringer als bei rein chemischer Ausführung und 
etwa 3—4mal geringer als für kolorimetrische Be­
stimmungen. Die Schlußfolgerung daraus ist für den 
Betriebschemiker eindeutig und zwingend im Sinne 
einer umfassenden Anwendung der Spektrographie, 
soweit die erreichbare Genauigkeit der spektrogra­
phischen Resulate befriedigt.
Neben den normalisierten Verfahren werden ver­
einzelt verschiedene andere spektrographische Me­
thoden angewendet, so z. B. das Funken von Lö­
sungen auf Kohle oder vorgefunktem Raffinai als 
Trägerelektrode; ferner das Funken von diversen 
Metallen als qualitative, orientierende Analyse, mit 
Kohle oder Raffinai als Gegenelektrode, sowie aus­
gesuchte Verfahren für die Bestimmung spezieller 
Verunreinigungen.6 Letztere Methoden bleiben meist 
außerhalb des Arbeitsgebietes der Betriebslabora­
torien und sollen hier nicht näher erörtert werden.
Als Ergänzung der vorgehenden Übersicht über die 
spektrographische Analyse von Aluminium und 
Leichtlegierungen folgen einige Hinweise auf die 
weitere Entwicklung der spektrographischen Ana­
lysemethoden. Diese wird an zwei Punkten einsetzen, 
nämlich:
a) bei der1 Anregung der Spektren,
b) bei ihrer Registrierung und Auswertung.
» F. Rohner, Helv. Chim. Acta 27, 572 (1944).
Bisher wurden hauptsächlich zwei wesentlich ver­
schiedene Anregungsarten angewendet: einerseits 
der kondensierte, mechanisch gesteuerte Hochspan­
nungsfunken7, anderseits der Gleich- oder Wechsel­
strombogen, letzterer vornehmlich mitHochfrequenz- 
zündung nach Pfeilsticker8. In den letzten Jahren 
sind verschiedene andere Anregungsarten bekannt­
geworden, worunter ein amerikanischer Vorschlag, 
welcher bereits kommerziell ausgebeutet wird, spe­
zielles Interesse verdient. Es handelt sich um das 
Multisource-Unit von ARL-Dietert9, welches sowohl 
den ausgesprochenen Funken wie auch den Bogen 
erzeugt, dazu aber eine kontinuierliche Reihe von 
Übergangsstadien zwischen Funken und Bogen. Die 
elektrischen Dimensionen des Funkenaggregates, 
hauptsächlich Spannung und Kapazität, sind ganz 
andere als beim bisher üblichen FEUSSNER-Funken- 
generator. Der Funken ist viel kräftiger und inten­
siver und die Konstanz der Anregung wird dadurch 
wahrscheinlich verbessert. Der Apparat vereinigt 
alle Haupt- und Nebengeräte, Meßinstrumente und 
Schaltungen in einem einzigen Gehäuse und kostet 
gegenwärtig etwa 5000 Dollar.
Die Aufnahme der Spektren auf Photoplatten und 
ihre photometrische Auswertung war in den Be­
triebslaboratorien bisher allgemein üblich. Es fehlte 
allerdings nicht an Vorschlägen für eine direkte, 
photoelektrische Registrierung der Spektren10, wel­
che aber nur vereinzelt angewendet wurde. Durch die 
amerikanischen Fachzeitschriften sind nach Kriegs­
ende neue, automatisch registrierende Spektrometer 
bekanntgeworden, welche auf drei verschiedenen 
Konstruktionsprinzipien beruhen. Zwei Apparate exi­
stieren anscheinend nur als Prototypen, der dritte 
wird bereits im Handel angeboten.
Der Apparat nach Saunderson11 wurde von der 
Dow Chemical für die Serienanalyse von Mg-Legie- 
rungen gebaut und hat seine Leistungsprüfung an­
scheinend gut bestanden12. Dieser Apparat wird 
neuerdings von der Baird Associates in den Handel 
gebracht. Sein Aufbau ist folgender:
Ein 2 m-Gitterspektroskop mit 8 A/mm Disper­
sion trägt auf demRowLAND-Kreis zwölf Schlitze zur 
Ausblendung von elf Analysenlinien und einer Be­
zugslinie. Diese fallen direkt oder über Spiegel auf 
Photozellen. Der Photostrom lädt einen Kondensator 
auf, welcher sich nach beendeter Emission über 
einem Widerstand entlädt und bei Erreichung eines
7 H. Kaiser u. H. Wallratt, Ann. Physik 34, 297—339.
8 K. Pfeilsticker, Z. Elektrochem. 43, 718 (1937).
8 M. F. Hasler u. H. W. Dietert, J. Opt. Soc. Am. 33, 4 
(1943).
18 G. Thanheiser u. J. Heyes, Spectrochim. Acta I, 3 
(1939).
11 J. L. Saunderson, V. J.Caldecourt u.E.W. Peterson, 
J. Opt. Soc. Am. 35, 11 (1945).
12 J. L. Saunderson u. T. M. Hebs, Metal Progr., May 
1946.
CH I MIA Vol. 1/12 1947 251
Abb. 2
bestimmten Potentials ein Öffnungs- oder Schließ­
relais betätigt. Der Schlußeffekt besteht darin, daß 
die Differenz der Entladezeit der Kondensatoren für 
Analysenlinie und Bezugslinie durch einen Strich­
schreiber registriert wird. Die Länge des aufgezeich­
neten Striches wird mit einer empirisch geeichten 
Skala in Prozenten des Zusatzmetalles gemessen.
Das Charakteristische an diesem Apparat besteht 
in der Auswahl von zwölf fixen Linien auf Grund 
spektrographischer Vorversùche. Eine Änderung der 
Analysenlinien kann nicht erfolgen und der Apparat 
ist nur für ein einziges Aufnahmeverfahren anwend­
bar. Das ist wohl der schwache Punkt dieser Kon­
struktion. Daneben gibt es interessante konstruktive 
Einzelheiten, so die Berücksichtigung des Untergrun­
des (Abb. 2).
Eine andere Ausführung von «Direct-readings»- 
Apparaten stammt von den Apparate-Firmen ARL- 
Dietert und wird unter der Bezeichnung «Quanto­
meter» in den Handel gebracht13.
13 M.F. Hasler u. H.W. Dietert, J. Opt. Soc. Am. 34, 12
(1944).
Auch hier handelt es sich um ein Gitterspektroskop 
von 1,5 m Gitterradius, mit einer Dispersion von 
etwa 7 À/mm. Zwölf Linien werden durch schmale 
Spiegel ausgeblendet und auf Photozellen geworfen. 
Der Photostrom wird über Röhren verstärkt und 
treibt Zähler, welche das Meßresultat direkt an­
zeigen.
Interessant an diesem Apparat ist die Möglichkeit, 
jeden Rezeptor mit einer Schraubenspindel auf eine 
beliebige Linie einstellen zu können. Die Einstellung 
erfolgt durch direkte Ablesung an einer Hilfsteilung 
auf etwa 3 A genau. Für die Feinjustierung wird eine 
Standardprobe abgefunkt und der Rezeptor während 
der Emission auf Grund des bekannten Linienprofiles 
nachkorrigiert. Nach Angabe des Konstrukteurs kann 
ein neues Arbeitsverfahren mit etwa sechs Analysen­
linien in etwa drei Viertelstunden eingestellt und em­
pirisch geeicht werden.
Ein weiteres Spektrometer wurde von Diecke14, 
wahrscheinlich nur als Prototyp, gebaut. Es realisiert 
das entgegengesetzte Prinzip der vorgehend be­
schriebenen Apparate, indem ein oder mehrere 
Schlitze mit photoelektrischen Rezeptoren während 
des Funkens langsam über ein Spektrengebiet strei­
chen und derart das betreffende Spektrenprofil auf­
nehmen. Jeder Schlitz verweilt nur kurze Zeit auf 
jeder einzelnen Analysenlinie und registriert demnach 
nur einen zeitlich eng begrenzten Zustand, wodurch 
die Genauigkeit der Aufnahme leiden muß. Der Ap­
parat ist vornehmlich für qualitative und halbquanti­
tative Arbeiten vorgesehen.
Die komplette Analysenapparatur von ARL-Die- 
tert, bestehend aus Spektroskop, Funkengenerator 
mit Spannungsregler und Registriereinrichtung für 
zwölf Analysenlinien, kostet etwa 32 000 Dollar. Eine 
solche Ausgabe setzt ein ansehnliches Analysen­
programm voraus. Der gewichtigste Vorteil der di­
rekt anzeigenden Spektrometer ist ohne Zweifel ihre 
außerordentlich rasche Arbeitsweise. Jede Analyse 
wird einzeln aufgenommen und bildet für sich eine 
Schnellanalyse. Wenn spektrographische Schnell­
analysen ausgeführt werden sollen, müssen alle Ope­
rationen auf Kosten der Genauigkeit forciert werden.
14 G. H. Diecke u. H. M. Crosswhite, J. Opt. Soc. Am. 35, 
471 (1945).
252 
Diese Schnellanalysen sind aber schon wegen des 
Arbeitsaufwandes und des Materialverbrauches für 
die photographischen Operationen viel teurer als die 
Serienanalyse und werden praktisch wenig ange­
wendet. 
In der englischen und amerikanischen Fachlitera­
tur der Nachkriegszeit findet man nicht nur interes­
sante apparative Neuerungen, sondern auch Hin­
weise auf den :Einsatz der Spektrographie für die 
Kriegsproduktion. Die kanadische Aluminium-Indu­
strie unterhielt z. B. sieben spektrographische Be­
triebslaboratorien, wovon eines, mit drei Spektro­
graphen ausgerüstet, täglich 6000 Bestimmungen 
CHI M l A Vol. f/ 12 1947 
ausführte15. Von der Aluminium Company of America 
ist bekanntgeworden, daß sie im Jahre 1944 insge­
samt 130 km Film für spektrographische Aufnahmen 
aufgewendet hat, was mehr als 500 000 Analysen ent­
sprechen mag. Von der gleichen Firma ist die Spek­
trographie auf die Analysen von Rohmaterialien, 
z.B. Bauxit, ausgedehnt worden16. Dies zeigt recht
deutlich, wie sehr man in den industriellen Labora­
torien die Vorteile der spektrographischen Analysen­
verfahren zu schätzen weiß.
15 R W. CALLON u. J. E. BURGENER, Met. Ind. 66, 92 (1945). 
10 J. R CttuRClilLL u. R. G. RussEL, Ind. Eng, Chen1.,
Jan. 1945. 


Die spektrographische Betriebsanalyse von Aluminium und seinen Legierungen

Karrer, Paul

Vitamine als Bausteine von Fermenten

Pallmann, H.

Deuel, H.

Übersicht über die Chemie und Physik der Pektinstoffe und Besprechung der neueren Literatur 1937-1946: (18. Mitteilung über Pektinstoffe)

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