Katalytische Methoden in der chemischen Analytik
Experimente:
Versuch: Wöhlersche Harnstoffsynthese und Harnstoffnachweise
Versuch: Glucosticks
Hier gibt es zwei Unterschiede
1. | Man weist einen bestimmten Stoff mithilfe einer katalysierten Reaktion nach, bei der der zu analysierende Stoff Substrat ist. |
2. | Umgekehrt kann man auch das Vorliegen von Katalysatoren zeigen. |
1 Nachweis von Substraten
Bekannt sind die Sticks, mit denen man z. B. für die Medizin wichtige Verbindungen
wie Glucose nachweist (-> Versuch). Hierbei handelt es sich oftmals um mehrere
ineinander gekoppelte Reaktionen, die bei Vorliegen des nachzuweisenden Moleküls
ausgelöst werden.
Ein Beispiel ist der Glucostick auf a-Glucose. Ein Enzym, die Glucoseoxidase,
verwandelt zunächst Glucose in Gluconsäure, wobei Wasserstoffperoxid frei wird.
Dieses reagiert unter Katalyse eines weiteren Enzyms (Peroxidase) mit einer
farblosen Verbindung zu einem farbigen Stoff.
Auch Cholesterin wird so bestimmt. Heute gibt es schon für alle möglichen Substanzen, die im Stoffwechsel eine Rolle spielen, entsprechende spezifische Verfahren, die allesamt auf enzymatischen Reaktionen mit ihrer hohen Spezifität beruhen.
Das historische Beispiel: Wöhlersche Harnstoffsynthese und Urease
Die klassische Wöhlersche Harnstoffsynthese aus anorganischem Material
(Ammoniumcyanat) markiert den Übergang von Naturstoffchemie in die synthetische
organische Chemie und die prinzipielle Synthetisierbarkeit von Biochemika.
Das entstandene Produkt weist mit der Biuretprobe nach, einer klassischen Probe auf
Harnstoff, die auch in der Proteinanalytik eine Rolle spielt. Weitaus eleganter ist der
Nachweis mit der hochspezifisch wirkenden Urease (-> Versuch).
(Zu den genauen Hintergründen lies die Webseite.)
2 Nachweis von katalytisch wirkenden Substanzen
Beispielsweise können geringe Spuren von Schwermetall-Ionen auf Grund ihres
katalytischen Effekts nachgewiesen werden. Hierbei nutzt man die hohe Wirksamkeit
bestimmter Katalysatoren, die selbst in geringen Spuren reagieren, um die Konzentration des
Katalysators selbst zu bestimmen. Ein Beispiel ist die Bestimmung des Mangans mit
Hilfe seiner Wirkung bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid (-> Versuch). Das
spielt eine gewisse Rolle bei chemischen Analysen etwa von Lebensmitteln sowie bei
Wasser- oder Bodenproben.
In der medizinischen Diagnostik werden auch Enzyme nachgewiesen, die z. B. bei
durch Alkoholmissbrauch ausgelösten Defekten der Leber oder bei Herzinfarkt durch
Schädigung des Herzmuskels freigesetzt werden. Beispiele sind die Transaminasen.
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