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Zwei Flaschen enthalten denselben Stoff. Auf der einen steht „technisch“, auf der anderen „p.a.“. Die CAS-Nummer ist identisch, die Reinheit unterscheidet sich auf den ersten Blick vielleicht nur um wenige Zehntelprozent – der Preis dagegen deutlich.

Welche Variante braucht man wirklich?

Die Antwort hängt weniger davon ab, welcher Reinheitsgrad grundsätzlich „besser“ ist, sondern davon, wofür die Chemikalie eingesetzt werden soll. Für eine technische Reinigung kann eine hochreine Analysenqualität unnötig sein. Bei einer quantitativen Bestimmung können dagegen selbst sehr geringe Verunreinigungen das Ergebnis verfälschen.

Dieser Leitfaden erklärt die wichtigsten Reinheitsbezeichnungen für Chemikalien und zeigt, worauf Sie beim Vergleich von technischer Qualität, rein, reinst und p.a. tatsächlich achten sollten.

Inhaltsverzeichnis

Was bedeutet Reinheitsgrad bei Chemikalien?

Der Reinheitsgrad beschreibt, vereinfacht gesagt, welchen Anteil des gewünschten Stoffes ein Produkt enthält und welche Verunreinigungen zulässig sind.

Ein Produkt mit einer angegebenen Reinheit von ≥99 % enthält also mindestens den spezifizierten Anteil des Hauptbestandteils. Die restlichen Bestandteile können beispielsweise sein:

• Wasser,
• andere anorganische oder organische Verbindungen,
• Metalle,
• Salze,
• Reaktionsnebenprodukte,
• Rückstände aus der Herstellung,
• Lösungsmittelspuren.

Für die Anwendung ist deshalb nicht nur interessant, wie viel Hauptsubstanz vorhanden ist, sondern auch, was sich in den verbleibenden Bruchteilen befindet.

Genau hier unterscheiden sich viele Qualitätsstufen.

Bei hochwertigen Analysenreagenzien werden häufig nicht nur Mindestgehalt, sondern zahlreiche einzelne Verunreinigungen spezifiziert. Merck beschreibt beispielsweise für seine analytische EMSURE®-Qualität Spezifikationen mit bis zu rund 70 überprüften Parametern; viele dieser Produkte erfüllen oder übertreffen Anforderungen von ACS, ISO oder Reag. Ph. Eur.

Das zeigt einen wichtigen Punkt:

Reinheit ist nicht nur eine Prozentzahl. Sie ist ein Spezifikationsprofil.

Warum 99 % nicht automatisch 99 % bedeutet

Nehmen wir zwei Produkte mit jeweils:

Reinheit ≥99,0 %

Auf dem Papier sehen sie gleich aus. Für eine Analyse können sie trotzdem völlig unterschiedlich geeignet sein.

Beim ersten Produkt könnten die verbleibenden maximal 1 % hauptsächlich aus Wasser und für die Anwendung unkritischen Bestandteilen bestehen.

Beim zweiten könnten Spuren genau jener Metalle oder Ionen vorhanden sein, die Sie später bestimmen möchten.

Ein praktisches Beispiel:

Sie möchten Eisen im Spurenbereich analysieren. Ein Reagenz kann einen sehr hohen Gesamtgehalt besitzen und trotzdem für diese Aufgabe ungeeignet sein, wenn sein Eisengehalt nicht ausreichend niedrig oder überhaupt nicht spezifiziert ist.

Umgekehrt muss für einen technischen Prozess, bei dem wenige Zehntelprozent einer unkritischen Verunreinigung keine Rolle spielen, nicht zwingend ein teures Analysenreagenz eingesetzt werden.

Dass die Spezifikation über den Gesamtgehalt hinausgeht, sieht man auch an kommerziellen ACS-Reagenzien: Für Zitronensäure mit ≥99,5 % werden beispielsweise zusätzlich Grenzwerte für Chlorid, Phosphat, Sulfat, Eisen und Blei angegeben.

Deshalb sollte man beim Einkauf nie nur die größte Prozentzahl auf der Produktseite vergleichen.

Technische Qualität: Wann reicht sie aus?

Die Bezeichnung „technisch“ wird üblicherweise für Chemikalien verwendet, die für technische und industrielle Anwendungen bestimmt sind, bei denen keine analytische Reagenzqualität erforderlich ist.

Typische Einsatzgebiete können sein:

• technische Reinigung,
• industrielle Prozesse,
• Produktion,
• Oberflächenbehandlung,
• bestimmte Synthesen,
• Prozesshilfsmittel,
• Anwendungen, bei denen geringe Begleitstoffe keinen relevanten Einfluss haben.

Technische Qualität bedeutet nicht automatisch „schlechte Qualität“.

Sie bedeutet vielmehr, dass die Spezifikation auf einen anderen Einsatzzweck ausgerichtet ist.

Ein technisches Produkt kann beispielsweise einen hohen Hauptgehalt besitzen, gleichzeitig aber weniger streng spezifizierte Nebenbestandteile aufweisen als ein Analysenreagenz.

Auch im professionellen Chemikalienhandel findet man deshalb Produkte mit hohen nominellen Reinheiten in technischer Qualität. Carl ROTH führt beispielsweise Ethanol mit einer Reinheit von ≥98 % als technische Qualität, während andere Lösungsmittel desselben Sortiments mit höheren analytischen Spezifikationen angeboten werden.

Wann kann technische Qualität sinnvoll sein?

Wenn Ihre Anwendung:

• keine quantitative Spurenanalyse beinhaltet,
• gegenüber kleineren Verunreinigungen robust ist,
• keine pharmakopöischen oder normativen Anforderungen stellt,
• primär einen technischen Prozess erfüllt,
• größere Mengen benötigt und Wirtschaftlichkeit relevant ist,

kann technische Qualität vollkommen ausreichend sein.

Wann sollte man vorsichtig sein?

Technische Qualität sollte nicht allein aufgrund des niedrigeren Preises gewählt werden, wenn:

• Messergebnisse davon abhängen,
• Verunreinigungen eine Reaktion beeinflussen können,
• die Substanz zur Herstellung von Standards verwendet wird,
• empfindliche analytische Geräte eingesetzt werden,
• regulatorische Vorgaben eine bestimmte Qualität verlangen.

Was bedeutet „rein“?

Die Bezeichnung „rein“ findet sich häufig bei Labor- und technischen Chemikalien.

Sie signalisiert üblicherweise eine höhere beziehungsweise definiertere Qualität als rein technische Ware, sagt allein aber noch nicht ausreichend aus, ob das Produkt für eine bestimmte Analyse geeignet ist.

Der entscheidende Punkt:

Bezeichnungen wie „rein“ sollten immer zusammen mit der konkreten Produktspezifikation betrachtet werden.

Ein Produkt kann beispielsweise gekennzeichnet sein als:

≥99 %, rein

Dann kennen Sie zunächst den Mindestgehalt. Für eine analytische Anwendung müssen Sie zusätzlich wissen, welche Nebenbestandteile kontrolliert werden.

Typische Anwendungen

Chemikalien der Qualität „rein“ können sich unter anderem eignen für:

• allgemeine Laborarbeiten,
• Präparationen,
• einfache Synthesen,
• Ausbildungszwecke,
• technische Laboranwendungen,
• Prozesse ohne strenge Spurenanforderungen.

Ob sie für Ihre konkrete Aufgabe geeignet sind, entscheidet jedoch nicht das Wort „rein“, sondern die Spezifikation.

Was bedeutet „reinst“?

„Reinst“ klingt zunächst nach der höchstmöglichen Qualitätsstufe. Genau diese Interpretation kann beim Einkauf problematisch werden.

Die Bezeichnung wird von Herstellern für besonders reine Qualitäten verwendet, ist aber nicht automatisch gleichbedeutend mit einer bestimmten internationalen Analysennorm.

Ein „reinst“-Produkt kann einen sehr hohen Gehalt besitzen und hervorragend für bestimmte Anwendungen geeignet sein. Trotzdem sollte überprüft werden:

• Welche Reinheit wird tatsächlich garantiert?
• Welche Verunreinigungen werden spezifiziert?
• Gibt es Grenzwerte für Metalle?
• Gibt es Grenzwerte für Anionen?
• Wird Wasser bestimmt?
• Gibt es einen Rückstand nach Verdampfung?
• Welche Prüfmethoden wurden eingesetzt?
• Wird ein chargenspezifisches Analysenzertifikat bereitgestellt?

Carl ROTH bietet beispielsweise Produkte ausdrücklich als „reinst“ und andere derselben Stoffgruppen als „p.a., ACS“ oder „p.a., ACS, ISO“ an. Das zeigt, dass die Begriffe unterschiedliche Spezifikationsprofile beschreiben und nicht einfach als lineare Rangliste gelesen werden sollten.

Was bedeutet p.a.?

p.a. steht für pro analysi – also sinngemäß „für die Analyse“.

Chemikalien dieser Qualität sind für analytische Anwendungen vorgesehen und besitzen normalerweise deutlich definiertere Spezifikationen für relevante Verunreinigungen.

Je nach Produkt können kontrolliert werden:

• Schwermetalle,
• Eisen,
• Chlorid,
• Sulfat,
• Phosphat,
• Nitrat,
• unlösliche Bestandteile,
• Verdampfungsrückstand,
• Wassergehalt,
• Säure- oder Basengehalt,
• andere störende Begleitstoffe.

Der Vorteil liegt daher nicht zwingend darin, dass der Hauptbestandteil immer wesentlich höher konzentriert ist.

Der eigentliche Vorteil lautet:

Sie wissen genauer, was außer dem Hauptbestandteil noch enthalten sein darf.

Für chemische Analysen ist diese Information oft wichtiger als ein Unterschied zwischen beispielsweise 99,0 und 99,5 % Gesamtgehalt.

Carl ROTH beschreibt p.a.-Laugen ausdrücklich als Qualitäten für reproduzierbare Ergebnisse in chemischer Analytik, Forschung, Entwicklung und Qualitätskontrolle.

Ist p.a. immer reiner als reinst?

Nicht zwingend.

Das ist wahrscheinlich der wichtigste Punkt dieses Artikels.

Die Begriffe dürfen nicht wie Schulnoten gelesen werden:

technisch → rein → reinst → p.a.

So einfach funktioniert es nicht.

Ein „reinst“-Produkt kann beispielsweise einen sehr hohen Hauptgehalt besitzen. Ein p.a.-Produkt kann einen ähnlichen oder sogar nominell geringeren Hauptgehalt haben, gleichzeitig aber wesentlich strengere Grenzwerte für analytisch relevante Verunreinigungen erfüllen.

Welche Variante besser ist, hängt deshalb von der Anwendung ab.

Beispiel

Produkt A:

≥99,9 %, reinst

Produkt B:

≥99,5 %, p.a.

Wenn Sie ausschließlich nach dem Hauptgehalt gehen, sieht Produkt A besser aus.

Wenn Produkt B jedoch zusätzlich extrem niedrige Grenzwerte für Chlorid, Sulfat, Eisen und Schwermetalle garantiert und Sie genau diese Parameter analytisch bestimmen möchten, kann Produkt B die deutlich bessere Wahl sein.

Die richtige Frage lautet daher nicht: Welche Qualität ist höher?

Sondern:

Welche Spezifikation passt zu meiner Anwendung?

ACS, ISO und Ph. Eur.: Was bedeuten zusätzliche Standards?

Neben Begriffen wie p.a. können auf einem Produkt weitere Angaben stehen.

Besonders häufig begegnen:

• ACS,
• ISO,
• Reag. Ph. Eur.

Diese Angaben liefern zusätzliche Informationen darüber, nach welchen Anforderungen ein Reagenz spezifiziert wurde.

ACS

ACS steht für American Chemical Society.

ACS-Reagenzien erfüllen definierte Spezifikationen für analytische Chemikalien. Dazu können neben dem Mindestgehalt verschiedene Grenzwerte für Verunreinigungen gehören.

Die Bezeichnung bedeutet deshalb mehr als nur „sehr rein“.

Ein Beispiel aus dem aktuellen Sigma-Aldrich-Sortiment: Tanninsäure wird als „ACS reagent“ angeboten und besitzt neben Angaben zur Form und Qualität definierte Grenzwerte für Blei, Schwermetalle, Zink und weitere Parameter.

Bei ACS-Thioharnstoff wird wiederum ein Hauptgehalt von ≥99,0 % angegeben. Das zeigt erneut, dass ACS nicht automatisch eine pauschale Reinheit von beispielsweise 99,9 % bedeutet. Entscheidend sind die stoffbezogenen Anforderungen.

ISO

Für verschiedene analytische Reagenzien existieren Anforderungen internationaler Normen.

Merck verweist beispielsweise auf ISO 6353 für Reagenzien in der analytischen Chemie und kennzeichnet entsprechende Produkte, wenn sie die jeweiligen Anforderungen erfüllen.

Reag. Ph. Eur.

Diese Kennzeichnung bezieht sich auf Anforderungen des Europäischen Arzneibuchs (Ph. Eur.) an entsprechende Reagenzien.

Sie kann besonders relevant sein, wenn Chemikalien in pharmakopöischen Prüfverfahren eingesetzt werden.

Wichtig ist auch hier:

Eine zusätzliche Normkennzeichnung beschreibt eine bestimmte Anforderung für einen bestimmten Einsatzbereich. Sie sollte nicht als allgemeines Qualitätssiegel für jede denkbare Anwendung interpretiert werden.

HPLC-, GC- und LC-MS-Qualität: Warum die Anwendung entscheidend ist

Bei instrumenteller Analytik reichen klassische Bezeichnungen wie „rein“ oder „p.a.“ häufig nicht aus.

Ein Lösungsmittel kann chemisch sehr rein sein und trotzdem Störsignale in einer empfindlichen Messmethode verursachen.

Deshalb gibt es anwendungsspezifische Qualitäten, beispielsweise:

• HPLC grade,
• GC grade,
• LC-MS grade,
• UV grade,
• spectroscopy grade,
• molecular biology grade.

HPLC-Qualität

Bei der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie können unter anderem problematisch sein:

• UV-aktive Verunreinigungen,
• Partikel,
• Rückstände nach Verdampfung,
• Wasser,
• störende organische Nebenkomponenten.

Deshalb werden Lösungsmittel für HPLC-Anwendungen speziell auf relevante Parameter geprüft.

LC-MS-Qualität

Bei der Flüssigchromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie können bereits sehr geringe ionisierbare Verunreinigungen zu Hintergrundsignalen oder unerwünschten Peaks führen.

Hier kann eine herkömmliche p.a.-Qualität trotz guter chemischer Reinheit ungeeignet sein.

Was bedeutet das für den Einkauf?

Die Methode sollte zuerst feststehen – danach die Qualität.

Nicht umgekehrt.

Wer für eine empfindliche instrumentelle Analyse einkauft, sollte gezielt prüfen, ob der Hersteller die Eignung für die jeweilige Methode spezifiziert.

Warum Verunreinigungen wichtiger sein können als die Gesamtprozentzahl

Angenommen, Sie analysieren Chlorid.

Reagenz A enthält:

99,9 % Hauptsubstanz

aber der Chloridgehalt ist nicht spezifiziert.

Reagenz B enthält:

99,5 % Hauptsubstanz

und besitzt einen garantierten sehr niedrigen Chloridgrenzwert.

Für Ihre Chloridbestimmung kann Reagenz B die sicherere Wahl sein.

Dasselbe gilt bei Analysen auf:

• Eisen,
• Blei,
• Kupfer,
• Natrium,
• Kalium,
• Phosphat,
• Sulfat,
• Nitrat,
• Schwermetalle.

Je niedriger die angestrebte Nachweisgrenze, desto wichtiger wird die Qualität der eingesetzten Reagenzien.

Das gilt besonders in der Spurenanalytik: Ein Reagenz kann selbst zur relevanten Kontaminationsquelle werden.

Analysenzertifikat und Spezifikation richtig lesen

Wer den Reinheitsgrad wirklich vergleichen möchte, sollte zwei Dokumente unterscheiden.

Produktspezifikation

Die Spezifikation beschreibt, welche Anforderungen das Produkt erfüllen muss.

Beispielsweise:

• Gehalt ≥99,5 %,
• Chlorid ≤0,001 %,
• Sulfat ≤0,002 %,
• Eisen ≤3 ppm.

Das sind die zulässigen Grenzen.

Analysenzertifikat – Certificate of Analysis

Das Certificate of Analysis (CoA) bezieht sich in der Regel auf eine konkrete Charge und dokumentiert die für diese Charge ermittelten Ergebnisse.

Das ist ein wichtiger Unterschied.

Die Spezifikation sagt beispielsweise:

Eisen: maximal 5 ppm

Das Analysenzertifikat kann für Ihre Charge ausweisen:

Eisen: 1 ppm

Bei Anwendungen mit hohen Dokumentationsanforderungen sollte deshalb geprüft werden, ob ein chargenspezifisches CoA verfügbar ist.

Hersteller analytischer Reagenzien stellen neben Sicherheitsdatenblättern häufig Produktspezifikationen und chargenspezifische Analysenzertifikate zur Verfügung. Merck nennt diese Dokumentation ausdrücklich als Bestandteil seiner Reagenzienprogramme.

Welchen Reinheitsgrad brauche ich?

Eine einfache Orientierung:

Für technische Prozesse

Häufig ausreichend:

technische Qualität

wenn geringe Begleitstoffe die Funktion nicht beeinträchtigen und keine anderen Spezifikationen vorgeschrieben sind.

Typische Beispiele können sein:

• Reinigung,
• Prozesshilfsmittel,
• bestimmte industrielle Reaktionen,
• technische Behandlung von Oberflächen.

Für allgemeine Laborarbeiten

Je nach Anwendung können geeignet sein:

rein, reinst oder zur Synthese

Beispiele:

• Präparationen,
• qualitative Versuche,
• Ausbildung,
• einfache Synthesen,
• allgemeine Laborarbeiten.

Für quantitative chemische Analysen

Häufig sinnvoll:

p.a. beziehungsweise eine entsprechende Analysenqualität

Besonders wenn Verunreinigungen das Ergebnis beeinflussen könnten.

Für normgebundene Analysen

Prüfen Sie, ob ausdrücklich gefordert werden:

• ACS,
• ISO,
• Reag. Ph. Eur.,
• andere methodenspezifische Standards.

Für HPLC

Wählen Sie:

HPLC-geeignete Qualität

wenn Lösungsmittel oder Reagenzien Bestandteil der chromatographischen Methode sind.

Für LC-MS

Verwenden Sie:

LC-MS-geeignete Qualität

wenn hohe Empfindlichkeit und niedriger chemischer Hintergrund erforderlich sind.

Für Spurenanalytik

Hier sollte besonders auf einzelne Verunreinigungsspezifikationen geachtet werden.

Ein allgemeiner Begriff wie „hochrein“ reicht dafür häufig nicht aus.

Muss man immer die höchste Reinheit kaufen?

Nein.

Eine höhere oder umfangreicher spezifizierte Qualität ist häufig teurer. Sie kann außerdem für die konkrete Anwendung keinerlei messbaren Vorteil bringen.

Wenn beispielsweise ein Reagenz ausschließlich für einen robusten technischen Prozess eingesetzt wird, ist eine teure Analysenqualität möglicherweise unnötig.

Andererseits kann der Versuch, bei einem analytischen Reagenz einige Euro zu sparen, später teuer werden, wenn:

• Messungen wiederholt werden müssen,
• Blindwerte zu hoch sind,
• unerklärliche Peaks auftreten,
• Chargen nicht vergleichbar sind,
• Qualitätsprüfungen fehlschlagen.

Die wirtschaftlich sinnvollste Chemikalie ist deshalb nicht automatisch die günstigste Flasche.

Es ist die günstigste Qualität, die sämtliche Anforderungen der Anwendung zuverlässig erfüllt.

Typische Fehler beim Kauf von Chemikalien

Nur den Prozentwert vergleichen

99,9 % sieht besser aus als 99,5 %. Ohne Kenntnis der Verunreinigungen ist dieser Vergleich jedoch unvollständig.

„Reinst“ automatisch als höchste Qualität interpretieren

Die Bezeichnung allein sagt nicht, ob das Produkt für Ihre konkrete Analysenmethode geeignet ist.

Für jede Anwendung p.a. kaufen

Auch das ist nicht sinnvoll. Für viele technische Prozesse wäre diese Qualität unnötig und wirtschaftlich ungünstig.

Technische Qualität für quantitative Analysen verwenden

Unkontrollierte Begleitstoffe können Blindwerte und Messergebnisse beeinflussen.

Methode und Reagenzqualität getrennt betrachten

Für HPLC oder LC-MS sollte gezielt eine dafür spezifizierte Qualität gewählt werden.

Analysenzertifikat nicht prüfen

Bei empfindlichen oder dokumentationspflichtigen Prozessen reicht die allgemeine Produktbeschreibung möglicherweise nicht aus.

Unterschiedliche Chargen ohne Kontrolle austauschen

Bei anspruchsvollen Anwendungen kann es sinnvoll sein, CoA und relevante Parameter beim Chargenwechsel zu vergleichen.

Nur nach CAS-Nummer einkaufen

Die gleiche CAS-Nummer bedeutet, dass es sich um denselben chemischen Stoff handelt. Sie sagt jedoch nichts darüber aus, ob zwei Produkte dieselbe Reinheit und Spezifikation besitzen.

Eine CAS-Nummer ersetzt deshalb niemals die Qualitätsangabe.

Praktische Checkliste vor der Bestellung

Bevor Sie sich zwischen technisch, rein, reinst oder p.a. entscheiden, beantworten Sie folgende Fragen:

• Wofür wird die Chemikalie eingesetzt?
• Handelt es sich um einen technischen Prozess oder eine Analyse?
• Wird ein qualitativer oder quantitativer Wert bestimmt?
• Welche Messgenauigkeit wird benötigt?
• Gibt es besonders kritische Verunreinigungen?
• Welche Nachweisgrenze hat die Methode?
• Ist eine bestimmte Qualität in der Methode vorgeschrieben?
• Muss das Produkt ACS-, ISO- oder pharmakopöische Anforderungen erfüllen?
• Wird HPLC, GC oder LC-MS eingesetzt?
• Ist ein chargenspezifisches Analysenzertifikat erforderlich?
• Welche Reinheit wird garantiert?
• Welche einzelnen Verunreinigungen werden spezifiziert?
• Wird das Reagenz regelmäßig oder nur einmal eingesetzt?
• Rechtfertigt die Anwendung eine höher spezifizierte Qualität?

Ein einziger Begriff auf dem Etikett beantwortet diese Fragen nicht.

Technisch, rein, reinst und p.a. sind Orientierungspunkte – die endgültige Entscheidung sollte auf der konkreten Spezifikation und dem Einsatzzweck beruhen.

Gerade für analytische Anwendungen lohnt sich deshalb ein Blick über den prozentualen Hauptgehalt hinaus. Grenzwerte für störende Ionen, Metalle, Wasser oder organische Verunreinigungen können für das Ergebnis wesentlich wichtiger sein als die Frage, ob auf der Flasche 99,5 oder 99,9 % steht.