Die vier Griechischen Elemente: - TOBIAS-lib - Universität Tübingen

1 Einleitung
1.4 Beschreibung der Stoffgruppe
der PAK
1.4.1 Physiko-chemische Eigenschaften
Bei den PAK handelt es sich um ringförmige
Kohlenwasserstoffe aus zwei oder mehr
kondensierten Benzolringen. Die Ringe können
linear, angular oder in Clustern angeordnet sein
(Tabelle 1-1). Die Struktur der Ringe, ihre
Anordnung zueinander sowie ihre Anzahl
bestimmen die physikalischen und chemischen
Eigenschaften der Einzelsubstanzen. Dabei
nimmt mit zunehmender Ringzahl auch die
Anzahl der Isomere zu (Zander, 1980; Sims &
Overcash, 1983).
Die Stoffgruppe der PAK umfasst ca. 300
Einzelverbindungen, aus denen die USamerikanische
Umweltbehörde 16
Verbindungen in eine „Priority Pollutant List“
aufgenommen hat. Diese 16 Einzelverbindungen
sollen die gesamte Stoffgruppe in ihren
Eigenschaften repräsentieren und es ist
allgemein üblich, die PAK-Analytik auf diese 16
Substanzen zu beschränken. Zusätzlich zu
diesen 16 EPA-PAK wurde in der vorliegenden
Arbeit auch das Benzo(e)pyren und das Perylen
in die Analytik einbezogen. Die physikochemischen
Eigenschaften dieser untersuchten
Substanzen werden in Tabelle 1-1
zusammengefasst.
Mit ihren für organische Verbindungen
vergleichsweise hohen Schmelzpunkten
zwischen 80 - >200 °C liegen die PAK bei
Raumtemperatur als farblose, kristalline
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Festkörper vor. Durch das Fehlen hydrophiler
Gruppen sind diese Substanzen nur in sehr
geringen Mengen in Wasser, aber gut in
unpolaren organischen Lösungsmitteln löslich.
Dementsprechend charakterisieren die Werte für
den n-Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten
(log KOW) die PAK als stark lipophile
Substanzen. Bei ihrer Sorption an mikroporöse
organische Feststoffe liegen die PAK
offensichtlich in einem lösungsähnlichen
Zustand vor, der besser durch die Löslichkeit
der unterkühlten Flüssigkeit (Ssub) beschrieben
werden kann. Diese ist analytisch nur sehr
schwer zu bestimmen und wurde für die
Einzelverbindungen nach folgender Formel
berechnet (deMaagd et al., 1997):
S
S
= (1.1)
Sub ∆S
Tm
[ ( 1 − )]
R T
e
Dabei bezeichnet S die Löslichkeit [M L -3 ], ∆S
die Entropie, die für alle PAK mit 56,5 J mol -1
K -1 angegeben wird (deMaagd et al., 1997), R
die Gaskonstante (8,314 J mol -1 K -1 ), Tm den
Schmelzpunkt [°K] und T [°K] die
Umgebungstemperatur.
Der Dampfdruck der meisten Verbindungen ist
sehr gering, daher kommen die PAK in der
Atmosphäre nur bis zum Pyren in der Gasphase
vor (semivolatile PAK), ab Benz(a)anthracen
hingegen findet ein atmosphärischer Transport
ausschließlich partikelgebunden statt. Dies
kommt durch die hohen Werte für den n-
Octanol/Luft-Verteilungskoeffizienten (log KOA)
zum Ausdruck.