Das Dickicht der chemischen Qualitäten und Spezifikationen

Nachdem im ersten Teil Definitionen und nicht regulierte Qualitäten behandelt wurden, werden im zweiten Teil dieser Themenreihe regulierte Qualitäten und Empfehlungen für die Verwendung von Chemikalien für bestimmte Zwecke vorgestellt. 

Es existieren also auch Qualitätsanforderungen für Chemikalien, für die es eindeutige, in einer Literaturquelle dokumentierte Spezifikationen gibt. Beispiele für diese Literaturquellen sind Arzneibücher (USP, Ph. Eur., BP, JP, CP, IPC usw.), das von der American Chemical Society (ACS) veröffentlichte Buch «Reagent Chemicals» und die ISO-Norm 6353-3 «Reagenzien für die chemische Analyse».

Das Arzneibuch der USA (United States Pharmacopeia, USP) schreibt die Verwendung von Chemikalien mit ACS-Spezifikationen vor, es sei denn, die Spezifikationen für die Reagenzien sind im Arzneibuch anderweitig beschrieben. Die Arzneibuch-Spezifikationen des USP werden in der Regel für Chemikalien mit «Reag. USP» gekennzeichnet. Wenn ein Reagenz weder in der ACS-Spezifikation noch im Arzneibuch definiert ist, sollte das Reagenz «für den Zweck geeignet» sein.  

Im Folgenden finden Sie ein Zitat aus dem USP:
United States Pharmacopoeia (USP) – GENERAL NOTICES AND REQUIREMENTS, Kapitel 6.70 (Übersetzung aus dem Englischen):

«Die fachgerechte Durchführung der im Arzneibuch beschriebenen Verfahren und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse hängen unter anderem von den bei der Durchführung der Verfahren verwendeten Reagenzien ab. Sofern nicht anders angegeben, sind Reagenzien zu verwenden, die den Spezifikationen in der aktuellen Ausgabe von Reagent Chemicals entsprechen, die von der American Chemical Society (ACS) veröffentlicht wurde. Wenn diese ACS-Spezifikationen für Reagenzien nicht verfügbar sind oder wenn eine andere Reinheit erforderlich ist, gelten die Arzneibuch-Spezifikationen für Reagenzien akzeptabler Qualität (siehe Abschnitt «Reagents, Indicators and Solutions» der USP-NF). Reagenzien, die keiner dieser Spezifikationen unterliegen, sollten eine Qualität aufweisen, die für die ordnungsgemässe Durchführung der betreffenden Methode, des Tests oder des Assays geeignet ist.»

Das Europäische Arzneibuch (Pharmacopoea Europaea, Ph. Eur.) beschreibt geeignete Reagenzien in Kapitel «4 Reagents» und Unterabschnitten. Das Ph. Eur. geht davon aus, dass Reagenzien von analytischer Qualität verwendet werden. Reagenzien, die die Spezifikationen des Ph. Eur. erfüllen, werden allgemein als Reag. Ph. Eur. bezeichnet.

Unter «General notices» heisst es hierzu:
Pharmacopoea Europaea (Ph. Eur.) – «General notices» – Abschnitt 1.2.7 – «Reagents and Solvents»

«Die fachgerechte Durchführung der im Ph. Eur. beschriebenen Arzneibuchverfahren und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse hängen unter anderem von der Qualität der verwendeten Reagenzien ab. Die Reagenzien sind im Ph. Eur. unter auch «4. Reagents» und Unterabschnitten beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass Reagenzien von analytischer Qualität verwendet werden; für einige Reagenzien sind Prüfungen der Eignung beschrieben.»

Chemikalien mit der ACS-Kennzeichnung erfüllen die Spezifikationen von «Reagent Chemicals» der American Chemical Society (ACS Reagent Chemicals: Specifications and Procedures for Reagents and Standard-Grade Reference Materials, 11. Auflage, 2016).

Chemikalien mit der ISO-Kennzeichnung erfüllen die Spezifikationen der internationalen Norm ISO 6353-3:1987 Reagenzien für die chemische Analyse – Teil 3: Spezifikation.

Nachdem der interessierte Leser nun einiges über die Reinheit, Spezifikationen und Qualitäten von Chemikalien erfahren hat, drängt sich die Frage auf, wann welche Chemikalie am besten eingesetzt werden sollte. Und dies lässt sich nicht immer einfach beantworten, da je nach Verwendungszweck sehr unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Qualität von Chemikalien gelten.

Chemikalien zur Synthese

Insbesondere in Laboren der organischen Chemie besteht eines der wichtigsten Ziele in der Synthese und Reinigung von Verbindungen. Dabei hängen die Qualitätsanforderungen von den verschiedenen Phasen des Syntheseprozesses ab.

Reinheitsgrad	Beschreibung
Zur Synthese	Lösungsmittel für organische Synthesen. Die Mindestreinheit liegt normalerweise über 99,5 %. Die nichtflüchtigen Bestandteile und der Wassergehalt sind spezifiziert.
Trockene Lösungsmittel	Lösungsmittel mit extrem niedrigem Wassergehalt, die speziell für sehr feuchtigkeitsempfindliche Synthesen entwickelt wurden.
Zur Analyse mittels GC	Reagenzien für die Gaschromatographie, streng kontrolliert mittels GC-ECD und GC-FID.
Zur IR-Analyse	Reagenzien für die Infrarotspektroskopie (Musik-Tipp: Placebo, Infra-Red, 2006).
Für UV, IR und HPLC	Lösungsmittel für die Spektroskopie (Ultraviolett und Infrarot) und HPLC (Musik-Tipp: U2, Ultra Violet, 1992).

Analytische Reagenzien für allgemeine Anwendungen

Bei der chemischen Analyse kommt es besonders auf die Genauigkeit der Ergebnisse an. Daher ist auch die Verwendung von Reagenzien in angemessener Qualität von entscheidender Bedeutung.

Reinheitsgrad	Beschreibung
Technisch	Chemikalien mit angemessener Reinheit unterliegen keinen offiziellen Qualitätsstandards in Bezug auf den Mindestgehalt. In der Regel hat das Produkt eine Reinheit von mindestens 90%.
Volumetrische Lösungen	Lösungen mit bekanntem Faktor für die Titration. Gebrauchsfertige Lösungen, die auf NIST-Standardreferenzmaterialien rückführbar sind. Bei der Rückführbarkeit handelt es sich um eine ununterbrochene Kette von Vergleichen (Kalibrierungen), die auf einen anerkannten Standard, in der Regel eine SI-Einheit oder ein Artefakt, rückführbar sind.
Pufferlösungen	Gebrauchsfertige Pufferlösungen, ebenfalls rückführbar auf NIST-Standardreferenzmaterialien.
Rein, pharmazeutischer Reinheitsgrad	Produkte, die für die Verwendung als Hilfsmittel bei chemischen Analysen geeignet sind. Chemikalien, die die Reinheitsanforderungen der Arzneibuchmonographien erfüllen und daher in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden können.
Zur Analyse	Reagenzien, die speziell für allgemeine analytische Anwendungen vorgesehen sind.
Zur Analyse (Reag. Ph. Eur.), ACS, ISO	Reagenzien, die speziell für allgemeine analytische Anwendungen entwickelt wurden. Die Kennzeichnung ACS bedeutet, dass das Produkt die Anforderungen der American Chemical Society für analytische Reagenzien erfüllt oder übertrifft. Die Kennzeichnung ISO weist darauf hin, dass das Produkt die Anforderungen der Internationalen Organisation für Normung an analytische Reagenzien erfüllt oder übertrifft. Die Kennzeichnung Reag. Ph. Eur. bedeutet, dass das Produkt die im Kapitel über analytische Reagenzien des Arzneibuchs beschriebenen Anforderungen erfüllt.

Reagenzien für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)

Bei Reagenzien für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) handelt es sich um hochreine Lösemittel, die speziell für die Verwendung in der HPLC, Ultrahochleistungsflüssigkeitschromatographie (UHPLC), Gelpermeationschromatographie (GPC), Ionenchromatographie (IC) und GC entwickelt wurden.

Die Qualitätskontrolle umfasst IR, UV und Reinheit (die meisten Lösemittel haben einen Reinheitsgrad von 99,9 %). Sie haben ausserdem eine sehr geringe Verdunstungsrate und einen sehr geringen Wassergehalt. Alle diese Lösemittel werden mikrofiltriert (0,2 µm) und unter Stickstoffatmosphäre abgefüllt. Je nach Produktqualität kommen weitere Spezifikationen hinzu.

Reinheitsgrad	Beschreibung
Für UV, IR und HPLC	Lösemittel für die Verwendung in der Spektrophotometrie und HPLC/UHPLC. Strenge Kontrolle mittels HPLC für die Anwendung in der Analyse von Pestiziden und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK). Sehr hohe Durchlässigkeit mit Fluoreszenz- und UV-Detektoren.
Säuren mit sehr geringem Metallgehalt.	Geeignet für die Analyse von Schwermetallen und anderen Elementen im ppm-Bereich. In den meisten Fällen liegt der Gehalt unter 0,1 ppb (µg/l).
Für HPLC / UHPLC	Lösemittel für die Spektroskopie und HPLC/UHPLC. Hohe Durchlässigkeit in UV-/Fluoreszenzdetektoren. Sehr geringer Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen.
Für LC-MS-Lösemittel	Zur Anwendung in HPLC-MS. Sehr geringe Metallkonzentrationen und Kontrolle mittels LC-MS.
Für PAK- und Pestizidanalysen mittels HPLC/UHPLC	Lösemittel zur Anwendung in der Spektrophotometrie und HPLC/UHPLC. Strenge Kontrolle mittels HPLC für die Anwendung in der Analyse von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Pestiziden. Sehr hohe Durchlässigkeit in Fluoreszenz- und UV-Detektoren.
Standards für die IC	Anionen- und Kationenstandards, Einzelelementstandard mit einer Konzentration von 1,000 g/l und Multielementstandards in verschiedenen Konzentrationen. Rückführbar auf NIST-Standardreferenzmaterialien.

Leitfaden für die richtige Auswahl hochwertiger Lösemittel für die HPLC

Lösemittel für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Quelle:
ITW Reagents, PanReac AppliChem

Reagenzien für die Gaschromatographie (GC)

Reagenzien für die Gaschromatographie sind speziell für den Einsatz in Gaschromatographen vorgesehen. Je nach Anwendung kommen auch unterschiedliche Detektoren zum Einsatz (ECD, FID oder MS). Alle Lösemittel sind mikrofiltriert (0,2 µm) und werden unter Stickstoffatmosphäre abgefüllt.

Reinheitsgrad	Beschreibung
Für die Pestizid-Analytik mittels GC	Reagenzien zur Analyse von Pestizidrückständen in Lebensmitteln und in der Umwelt. Strenge Kontrolle mittels GC-ECD und GC-FID.
Für die Headspace-GC	Lösemittel zur Verwendung in der Headspace-GC. Es handelt sich um Lösemittel höchster Reinheit zur Vorbereitung von Proben für die anschliessende Analyse mittels Headspace-Gaschromatographie. Für die Kontrolle von Lösemittelrückständen in Arzneimitteln (gemäss Ph. Eur. und USP).
Derivatisierungsreagenzien	Reagenzien für die Gaschromatographie, die zur Derivatisierung anderer Verbindungen verwendet werden, um deren Flüchtigkeit, thermische Stabilität oder Nachweisgrenze bei der Analyse mit GC-Detektoren zu verbessern.

Reagenzien für die Atomspektroskopie

Hochreine Reagenzien für die Spurenmetallanalyse in Umwelt-, Qualitäts- und Forschungslaboren.

Reinheitsgrad	Beschreibung
Zur Analyse, geringer Quecksilbergehalt	Säuren mit besonders niedrigem Quecksilbergehalt. Geeignet für die Quecksilberbestimmung mit der AAS-Kaltdampftechnik.
Für AAS	Säuren mit besonders niedrigem Metallgehalt. Geeignet für die Analyse von Schwermetallen und anderen Elementen im ppm-Bereich. Es sind mehr als 30 Metalle spezifiziert. In den meisten Fällen liegt der Gehalt unter 0,005 ppm (mg/l).
Für die Analyse von Spurenmetallen (ppb)	Säuren mit sehr geringem Metallgehalt. Geeignet für die Analyse von Schwermetallen und anderen Elementen im ppm-Bereich. Es sind mehr als 60 Metalle spezifiziert. In den meisten Fällen liegt der Gehalt unter 0,1 ppb (µg/l).

Schlussfolgerung

Dieser zweiteilige Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die Bedeutung von chemischen Qualitäten, Reinheit und Spezifikationen.

Der Unterschied zwischen regulierten und nicht regulierten Spezifikationen wurde klar herausgearbeitet und dargestellt.

Ein kurzer Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten von Chemikalien in Abhängigkeit von ihrem Reinheitsgrad ist ebenfalls gegeben.

Der abschliessende Rat für den Kunden lautet, stets die Spezifikationen zu vergleichen, um die «Eignung für den (analytischen) Zweck» zu gewährleisten.

Dabei lohnt es sich oft, auf die höhere Qualität zu setzen, um Arbeitszeit und damit auch Kosten für zeitraubende und zermürbende Testwiederholungen zu sparen. Denn in den meisten Fällen sind die Arbeitskosten für Testwiederholungen höher als die Kosten für hochwertige Chemikalien.

Und dieser Beitrag soll enden, wie er begonnen hat: musikalisch.

Als Dankeschön dafür, dass Sie diesen Beitrag bis zum Ende gelesen haben, sei Ihnen «It's the end of the world as we know it» von R.E.M. (R.E.M., «Document», 1987) und natürlich «Thank you» von Alanis Morissette (Alanis Morissette, «Supposed Former Infatuation Junkie», 1998) ans Herz gelegt. 

Vielen Dank!

Dieser Blogbeitrag wurde zur Verfügung gestellt von Jens Boertz, AppliChem, Februar 2025.

Teil 1 verpasst? Hier kann man ihn nachlesen.