Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Praktická analytická chemie. Rozpis témat 1.Definice a vymezení oboru analytické chemie, základní pojmy 2.Odběr vzorků, úprava a příprava k analýze, strategie.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Praktická analytická chemie. Rozpis témat 1.Definice a vymezení oboru analytické chemie, základní pojmy 2.Odběr vzorků, úprava a příprava k analýze, strategie."— Transkript prezentace:

1 Praktická analytická chemie

2 Rozpis témat 1.Definice a vymezení oboru analytické chemie, základní pojmy 2.Odběr vzorků, úprava a příprava k analýze, strategie volby postupu (izolace, potlačení matricových efektů, zakoncentrování, volba měřící a detekční metody) 3.Přehled analytických metod I-II. 4.Analýza vody. Kontrola obsahu toxických kationtů a aniontů. Kontrola obsahu organických polutantů (ropné látky, pesticidy, tenzidy, organické karcinogeny). 5.Analýza půdy. Kontrola obsahu živin. Hnojiva a jejich stanovení. Kontrola obsahu nežádoucích a toxických kationtů. Pesticidy, rezidua a jejich analytická kontrola. 6.Analýza ovzduší. Vývoj atmosféry, fotochemické reakce. Produkce plynných polutantů a jejich kontrola. Monitorování nízkomolekulárních polutantů. Kontrola vyšemolekulárních organických polutantů. 7.Analýza potravin. Základní složky potravin, nutriční parametry a jejich analytické posouzení. Kontrola potravinářských aditiv (konzervační látky, antioxidanty). Kontrola reziduí pesticidů v potravinách. 8.Toxikologická a soudní analýza. Chemická analýza a průmyslová toxikologie. Těkavé, anorganické extrahovatelné jedy. Vstup a metabolismus toxických látek. Analytická kontrola drog. 9.Analýzy speciálních materiálů. Obalové materiály, kontrola obsahu monomerů. Pomocné prostředky, kontrola obsahu změkčovadel, stabilizátorů, tenzidů apod.

3 Literatura 1.Zýka J. a kol.: Analytická příručka 1, 2, SNTL Praha Z. Holzbecher a kol. Analytická chemie, SNTL Praha Vačková M., Smirnová L.: Aplikovaná analytická chémia. UK Bratislava Davídek J.: Laboratorní příručka analýzy potravin, SNTL Praha Popl M. a kol., Analytická chemie životního prostředí, Skripta VŠCHT Praha Horáková M. a kol, Analytika vody, Skripta VŠCHT Praha Chromý V. a kol, Bioanalytika, Skripta Masarykovy University Brno 2002.

4 Úvod Pojmy v analytické chemii Odběr vzorků Úprava a příprava k analýze Strategie volby analytického postupu izolace potlačení matricových efektů zakoncentrování volba měřící a detekční metody Analytické metody - přehledně

5 Základní pojmy Analytická chemie, aplikovaný vědní obor Anorganická chemie Organická chemie Fyzikální chemie Biochemie Fyzika Biologie J. Zýka, Analytická příručka: Slouží modernímu člověku v pravém slova smyslu od kolébky do hrobu, je svědomím výroby a průzkumníkem vědy......

6 Rozdělení Analytická chemie 1.kvalitativní– které složky jsou ve vzorku obsaženy co tam je ? 2.kvantitativní – jaký je jejich obsah kolik tam je ? Podle typu rozboru – úplný x částečný – čas a peníze !

7 Rozdělení II Makroanalýza - hmotnost vzorku > 0,1 g Mikroanalýza Metody destruktivní – většina (už příprava vzorku je odpovědná) nedestruktivní – otázka: kde to potřebujeme ???

8 Pojmy Správnost – shoda výsledku analýzy se skutečným obsahem hledané složky výsledek....x, skutečný obsah...  jak to vhodně vyjádřit ?? - relativní odchylka

9 Pojmy II Přesnost – vzájemná shoda opakovaných výsledků, x i jak to vhodně vyjádřit ?? - relativní odchylka průměr opakovatelnost stanovení – pro větší počet měření: průměr směrodatná odchylkarelativní sm. odch

10 Kritéria volby vhodné metody Je třeba si ujasnit, k čemu má analýza sloužit ! -odhad přípustné chyby stanovení (jaké jsou ekonomické důsledky) -obsah stanovované složky a) hlavní složka (10 – 100% obsahu) b) vedlejší složka (0,01 – 10%) c) stopový (<0,01%) -mez stanovitelnosti – nejmenší množství látky, které lze danou metodou stanovit S V.....signál analyzované látky S S......průměr signálu slepého pokusu s S směrodatná odchylka průměru hodnot slepých pokusů

11 Kritéria volby vhodné metody - mez důkazu – nejmenší množství látky, které lze danou metodou prokázat S V.....signál analyzované látky S S......průměr signálu slepého pokusu s S směrodatná odchylka průměru hodnot slepých pokusů dnes 3N !

12 Kritéria volby vhodné metody další významné parametry: 1.přesnost, správnost (viz výše), citlivost (sensitivity) 2.reprodukovatelnost (reproducibility) – shoda výsledků analýzy při opakování stanovení na jiném přístroji (v jiné laboratoři) 3.opakovatelnost (repeatability) – shoda výsledků při opakování v dané experimentální sérii na stejném přístroji 4.robustnost (robustness) – necitlivost stanovení (metody) k malé změně experimentálních parametrů ale co to bude především v dnešní době? 5. cena metody (stanovení) – pořizovací a provozní !!!..... a mnohé další

13 Odběr vzorků správný způsob odběru je prvním předpokladem úspěchu analýzy ! odebraný vzorek musí mít průměrné vlastnosti, složení i další charakteristické znaky zkoušeného materiálu Odběr a úprava hrubě kusového nebo nestejnorodého materiálu: 1.odebere se 1-2% z celkového množství materiálu 2.drcení, promísení 3.kvartace

14 Odběr vzorků správný způsob odběru je prvním předpokladem úspěchu analýzy ! odebraný vzorek musí mít průměrné vlastnosti, složení i další charakteristické znaky zkoušeného materiálu Odběr a úprava hrubě kusového nebo nestejnorodého materiálu: 1.odebere se 1-2% z celkového množství materiálu 2.drcení, promísení 3.kvartace

15 Odběr vzorků Odběr práškových materiálů -Vzorkovač jemnozrnného materiálu 2. drcení, promísení, homogenizace 3. kvartace Odběr kovových materiálů odvrtání, pilování, hoblování.....

16 Odběr vzorků Odběr kapalných vzorků - je snadnější vytékající vzorek – odběr v časových intervalech nebo kontinuální odběr dílčí vzorky se shromažďují ve větší nádobě, promíchá se a odebere cca 4 l Odběr plynů plynoměrná pipeta

17 Odběr vzorků Platí !: -analyzovat vzorek co nejdříve po odběru nebo alespoň vhodné uskladnění (ev. konzeravce) -vhodné transportní nádoby -poznamenat si podmínky odběru a okolní parametry (teplota atd.) -již na stanovišti získat maximum informací o vzorku (souvislosti) -informace od zadavatele

18 Úprava vzorků před analýzou, rozklady Vychází za znalosti vlastností analyzované látky (předběžné kvalit. testy) rozpouštění ve vodě (za studena, za tepla) rozpouštění v kyselinách (zejména kovové materiály): -kyselina chlorovodíková (horniny, uhličitanové rudy) – těkavá, snadno se odstraňuje, ale vznikající chloridy jsou rovněž těkavé – pozor při odpařování M II + 2H +  M 2+ + H 2 -zředěná nebo konc. dusičná – silné oxidační účinky – kovy, slitiny rudy -zř. a konc. kyselina sírová -kyselina fluorovodíková – rozklad silikátů SiO 2 + 4HF  SiF 4 (plyn) + 2H 2 O - rovnovážná reakce – vznikající vodu váže kys. sírová – posunuje reakci zleva doprava -kyselina chloristá.....

19 Úprava vzorků před analýzou, rozklady -směsi kyselin lučavka královská, lučavka Leffortova -účinnou součásti je NOCl a Cl 2 -rozklad ušlechtilých kovů – Au, Hg, platinová skupina, rudy Hg, W, sulfidické rudy, fosfidy, arsenidy atd. l.k. - HCl+HNO ; l.L. - HCl+HNO roztok alkalického hydroxidu – rozklad lehkých slitin (Al, Zn, Si, Mg) -alkalická tavení s uhličitanem, síroalkalická tavení, alkalicko-oxidační tavení, slinování atd.

20 Úprava vzorků před analýzou - extrakce organické látky – rozpouštění ve vodě a v org. rozpouštědlech (var pod refluxem atd.) – viz dále extrakce materiálu (voda, organická rozpouštědla, přídavek kyseliny nebo báze) - pevný vzorek je ve styku s rozpouštědlem – účinnost se zvyšuje zahříváním, sonifikací (vliv ultrazvuku), použitím extraktorů (Soxhlet) jde o převedení do roztoku a současně o přečištění extrakce kapalina - kapalina

21 Volba podmínek úpravy u organických látek vychází z rozpustnostních zkoušek a zařazení do rozpustnostní třídy zkouška poskytuje informace o charakteru látky důležité pro identifikaci – polarita, funkční skupiny údajů se dále využije pro volbu analytického postupu

22 Úprava vzorku – přečištění a prekoncentrace filtrace, mikrofiltrace, centrifugace srážení (precipitace) některých balastních složek klasická kapalinová (liquid – liquid) extrakce extrakce tuhou fází (solid phase extrakce, SPE) a miniaturizovaná forma (SPME) membránová extrakce dialýza, odsolení derivatizace přečištění na bázi afinitních interakcí (bioafinitní extrakce, chromatografie)

23 Úprava vzorku – přečištění a prekoncentrace filtrace, mikrofiltrace, centrifugace

24 Úprava vzorku – přečištění a prekoncentrace klasická kapalinová (liquid – liquid) extrakce převedení analytu z matrice do rozpouštědla, které se s matricí nemísí

25 Úprava vzorku – SPE extrakce

26 ... a vevnitř

27 Úprava vzorku – SPE extrakce

28 Úprava vzorku – SPE extrakce – zvýšení efektivity současná extrakce a mikrofiltracesoučasná extrakce a mikrofiltrace vakuový odpařovák pro větší počet vzorkůvakuový odpařovák pro větší počet vzorků automatizace – multiextrakce s SPE deskou o 96 jamkáchautomatizace – multiextrakce s SPE deskou o 96 jamkách robotizacerobotizace úvaha, co je „cost-effective“úvaha, co je „cost-effective“

29 SPE extrakce – jak pomohla např. při HPLC analýze

30 SPME a HS-SPME extrakce – pro GC 1.expozice vlákna vzorkem nebo jeho parami – oddělení od matrice 2.desorpce do přístroje 3.analýza – obvykle GC, GC/MS

31 Derivatizace 1.převedení přečištěného vzorku na charakteristický derivát – určení bodu tání – historie 2.převedení netěkavé sloučeniny na těkavou – pro analýzu plynovou chromatografií 3.vnesení chromoforu do molekuly – UV/VIS detekce, např pro kapalinovou chromatografii 4.vnesení chemické skupiny obecně Pyrolýza tepelný rozklad vzorku a sledování degradačních produktů - převedení na těkavější látky – např. analýza polymerů - studium spalovacích procesů atd.

32 Tolik k odběru a úpravě vzorků obecně nyní metody, které se k analýze užívají

33 Chemické x instrumentální metody Chemické metody -klasické postupy důkazu iontů a funkčních skupin -gravimetrie (vážková analýza) 1. vysrážení analyzované látky z roztoku 2. její převedení na chemicky vhodnou formu 3. vážení, 4. přepočet hmotnosti vážené formy na obsah stanovované složky -titrace (volumetrická analýza) 1. analyzovaná složka vzorku reaguje s činidlem postupně přidávaným do roztoku 2. při zreagování veškeré složky přítomné ve vzorku dochází k (vizuálně) pozorovatelné změně (např. změna zbarvení přidaného indikátoru) 3. spotřeba titračního činidla se přepočte na množství stanovované látky

34 Chemické x instrumentální metody Instrumentální metody -spektrální Atomová absorpční (emisní) spektrometrie, UV, VIS, IR (IČ), nukleární magnetická rezonance, hmotnostní spektrometrie -elektrochemické potenciometrie (ISE), voltametrie, polarografie, coulometrie -separační extrakce, extrakce tuhou fází (SPE), chromatografie (plynová, kapalinová), destilace...

35 Chemické metody Klasické důkazy iontů: Skupinové reakce dokazují určitou skupinu iontů s podobnými chemickými vlastnostmi, příp. uvedenou skupinu vydělují ze směsi; tyto ionty se sice od sebe liší svým chemickým složením, ale jejich chemické chování je analogické. Selektivní reakce jsou takové, které za předepsaných podmínek dovolují charakterizovat jen omezený počet iontů. Specifické reakce umožňují dokázat za předepsaných podmínek přítomnost pouze jediného iontu.

36 Postup důkazů iontů 1.popis – barva vzorku, zápach, homogenita, plamenové zkoušky, orientační určení pH 2.rozdělení vzorků pro analýzu kationtů a aniontů

37 Postup důkazů iontů 3. skupinové reakce kationtů činidla: HCl – sráží Ag +, Pb 2+, Hg 2 2+, Tl + - bílé sraženiny H 2 SO 4 – sráží Ba 2+, Sr 2+, Ca 2+, Pb 2+ - bílé sraženiny H 2 S – sráží Ag +, Pb 2+, Hg 2 2+, Hg 2+, Cu 2+, Tl +, Cd 2+, Bi 3+, As III, Sb 3+ (NH 4 ) 2 S - Ag +, Pb 2+, Tl +, Hg 2 2+, Hg 2+, Bi 3+, Cu 2+, Cd 2+, Sn 2+, Co 2+, Ni 2+, Mn 2+, Zn 2+, Fe 2+ a Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ většina sulfidů je tmavě zbarvena, výjimky jsou: ZnS – bílý, MnS – pleťově růžový, CdS – žlutý, Sb 2 S 3 – oranžový Bi 2 S 3 – hnědý Cr(OH) 3 – špinavě zelený, Al(OH) 3 – bílý NaOH – sráží hydroxidy a – amfoterní (rozp. v nadbytku činidla) – Pb 2+, Sb 3+, Sn 2+, Sn 4+, Al 3+, Cr 3+, Zn 2+ b – neamfoterní (nerozp. v nadbytku činidla) – Ag +, Hg 2 2+, Hg 2+, Cu 2+, Bi 3+, Fe 3+, Fe 2+, Ni 2+, Co 2+, Mn 2+, Mg 2+

38 Postup důkazů iontů 3. skupinové reakce kationtů činidla: NH 4 OH – sráží hydroxidy: a – nerozpustné v nadbytku činidla - Pb 2+, Hg 2 2+, Hg 2+, Bi 3+, Sb 3+, Sn 2+, Sn 4+, Fe 3+, Al 3+ b – rozpustné v nadb. za tvorby aminkomplexů – Ag +, Cu 2+, Cd 2+, Ni 2+, Co 2+, Zn 2+ (Cr 3+, Mn 2+, Fe 2+ ) Na 2 (CO 3 ) 2, (NH 4 ) 2 (CO 3 ) 2, KI, K 2 CrO 4 atd...

39 Postup důkazů iontů

40

41

42

43

44 Postup důkazů aniontů 1.skupinová reakce barnatých a stříbrných solí – rozp. zkoušky 2.reakce s KMnO 4 – v silně kyselém prostředí se odbarvuje ionty s redukčními vlastnostmi SO 3 2-, S 2 O 3 2-, HS -, AsO 3 3-, [Fe(CN) 6 ] 4-, Br -, I -, CN -, SCN - NO 2 -, (Cl - ) 3.reakce s jodem – odbarvení hnědého roztoku – slabší oxidovadlo - SO 3 2-, S 2 O 3 2-, HS -, AsO 3 3-, [Fe(CN) 6 ] 4-, CN -, (SCN - ) 4.reakce s kys. jodovodíkovou (KI v kyselém prostředí) – reagují oxidovadla – ionty CrO 4 2-, Cr 2 O 7 2-, AsO 4 3-, [Fe(CN) 6 ] 3-, NO 2 -,, ClO 3 -, BrO 3 -, lO 3 -, MnO 4 -

45 Selektivní reakce - výběr Na + - plamenové zkoušky – barví plamen intenzivně žlutě K + - plamenové zkoušky – barví plamen světle fialově (v přítomnosti sodných iontů přes kobaltové sklo) Ca 2+ - plamenové zkoušky – plamen oranžově červený, srážení šťavelanů Ba 2+ - plamenové zkoušky – plamen zelený Pb 2+ - chlorid olovnatý je za horka rozpustný, PbSO 4 černá účinkem sulfanu NH alkalizací se uvolňuje páchnoucí amoniak Cu 2+ - s NH 4 OH dává modrý hydroxid, který se v nadbytku rozpouští na intenzivně tmavěmodrý roztok aminkomplexu Ag + - redukcí kyselinou askorbovou vzniká stříbrné zrcátko Fe 3+ - reakce s SCN - krvavě červené roztoky nebo tvorba Berlínských modří

46 Selektivní reakce - výběr Zn 2+ - bílý sulfid Cd 2+ - žlutý slulfid Ni 2+ - reakce s dimethylglyoximem I - - oxidace (např KNO 2 ) na I 2 hnědý – extrakce do CHCl 3 – fialové zbravení Br - - oxidace (např chlorovou vodou) na Br 2 hnědý – extrakce do CHCl 3 – žluté až hnědé zbravení

47 Selektivní reakce - výběr Cl - - energická oxidace (KMnO 4 v kysleém prostředí za varu) na charakt. páchnoucí chlor Cl 2 SO srážení síranů, heparová reakce – sraženina síranů se ovlhčí Na 2 CO 3 stočí s filtrem do smotku a vloží do reukční části plamene: SO 4 2-  S 2- a důkaz sulfidů – např Ag 2 S NO reakce s difenylaminem v konc. H 2 SO 4 – intenzivně modré zbarvení NO diazotace a kopulace: Ar-NH 2 + HNO 2 + H +  Ar-N  N + + 2H 2 O Ar-N  N + + Ar´-OH  Ar-N  N- Ar´-OH CO okyselením vývoj bublinek CO 2 V. Dostál, J. Šimek, Důkaz některých anorganických iontů vybranými analytickými reakcemi, Skripta UP Olomouc 1993.


Stáhnout ppt "Praktická analytická chemie. Rozpis témat 1.Definice a vymezení oboru analytické chemie, základní pojmy 2.Odběr vzorků, úprava a příprava k analýze, strategie."

Podobné prezentace


Reklamy Google