Analüütline keemia (1)

ANALÜÜTILINE KEEMIA
I loeng
Analüütilise keemia tähtsus :
Analüütiline keemia-keemia haru,mis tegeleb proovi komponentide eraldamise,identifitseerimise ja määramisega.
Traditsiooniliselt kuulub analüütilise keemia valdkonda ka keemiline tasakaal ja andmete statistiline töötlus.
Jagatakse 2 põhiklassi :
Kvalitatiivne analüüs- identifitseeritakse, mis komponendid on proovis
Kvantitatiivne analüüs- määratakse komponentide kogused .
Analüütilise keemia meetodid :
Osa on kvalitatiivse analüüsi meetodid,teised kvantitatiivse analüüsi meetodid
Mõned annavad mõlemat informatsiooni GC/MS- gaaskromatograafia massspektromeetria-meetod sisaldab eraldamist (gaaskromatograafia) ja spektraalset meetodit (massspektromeetria).Väga võimas analüütiline meetod.
Kvantitatiivse analüüsi meetodite klassifikatsioon :
Gravimeetria- meetodid põhinevad massi mõõtmisel;
Tiitrimeetria- põhinevad ruumala mõõtmisel;
Elektroanalüütilised meetodid- põhinevad potentsiaali, voolutugevuse, takistuse, laengu mõõtmisel;
Spektroskoopilised meetodid- põhinevad analüüdi reaktsioonil elektromagnetkiirgusega;
Ülejäänud meetodid- kromatograafia- komponentide eraldamine tänu interaktsioonidele faaside vahel;
Kemomeetria- andmete statistiline töötlus
Kvantitatiivne analüüs :
Käsitleb meetodeid , mida kasutatakse määramaks komponentide sisaldusi
Iga kvantitatiivne analüüs koosneb astmetest, neid on vaja korralike ja usaldusväärsete tulemuste saamiseks
Kvantitatiivne analüüs :
Mis tüüpi informatsiooni on vaja;
- Täielik analüüs-eesmärk on määrata iga komponendi sisaldus proovis;
- Osaline analüüs-määratakse osaliselt ainete koostis- kõige tavalisem
Näiteks: Fe rauamaagis,elektrolüütide sisaldus veres,Pb sisaldus vees
Kvantitatiivse analüüsi astmed :
Enne kui hakata analüüsi teostama tuleb arvestada mitmete faktoritega:
- mis meetodit kasutatakse;
- proovivõtt ja töötlus;
- meetodi rakendamine;
- andmetöötlus ja nende registreerimine.
Meetodi valik
Arvestatavad faktorid:
- täpsus ja tundlikkus
- maksumus
- analüüsitavate proovide arv
- proovi komponentide arv
Proovi võtmine
Proovid peavad olema esinduslikud
NB! Analüüsi tulemus peab kajastama keskmist sisaldust
Näide: Fe määramine rauamaagis mineraalid ja maagid on heterogeensed,ühe proovi analüüs ei pruugi kajastada kogu Fe sisaldust maagis
Korralik proovi valik ja eeltöötlus aitavad probleemi lahendada
Proovi valik :
Vaja informatsiooni proovi allika ja ajaloo kohta
Laboratoorse proovi saamine-Üldiselt valitakse analüüsiks mitmeid keskmisi proove
- proovide peenestamine;
- peenestatud proovide segamine ;
- fraktsioonide valik analüüsiks.
Proovi eeltöötlus :
Proovi tuleb töödelda, et teda oleks võimalik analüüsida valitud meetodil.
Sõltuvalt meetodist:
- kuivatamine , et saada täpset kaalutist;
- proovi lahustamine;
- segajate kõrvaldamine või maskeerimine;
- analüüdi muundamine analüüsitavasse vormi.
Paralleelproovid :
Kõikidel meetoditel on oma vead, mitme proovi analüüs ja paralleelproovid võimaldavad vigu avastada ja vähendada.
Mitme proovi analüüs - võetakse identne proov teisest kohast;
- kasutatakse et verifitseerida proovivõttu.
Paralleelproovid- võetakse samast proovist,
- aitavad kindlaks teha ja jälgida metoodilisi vigu.
Proovide lahustamine
Segajate kõrvaldamine
spetsiifilised meetodid/reaktsioonid
selektiivsed meetodid/reaktsioonid
Kalibreerimine ja mõõtmine :
Enamuse meetodite jaoks mõõdame näitajat/omadust,mis on otseses sõltuvuses analüüdi kontsentratsioonist;
Gravimeetrias- sademe kaal,
Tiitrimine- titrandi ruumala,
Spektrofotomeetria - absorbeerunud valgus,
Kromatograafia- piigi pindala.
Peame saama sõltuvuse mõõdetud näitaja ja analüüdi kontsentratsiooni vahel
Canal = kX
Enamus meetodeid tahab, et eksisteeriks lineaarne sõltuvus
Canal= kX+b
Et saada sellist sõltuvust on vaja kasutada üht või mitut
standardit- kalibreerida
Standardid :
Standardid peavad olema
- valmistatud sarnaselt analüüsitava prooviga;
- omama sarnast koostist/maatriksit;
- valmistatud kontsentratsioonide vahemikus,mida eeldatakse ka proovi jaoks.
Standardite arv ja tüübid sõltuvad meetodist
Tulemuste arvutamine – kasutatakse standard/kaliibrimiskõverat, kirjutatakse tulemus protokolli.
Tulemuste usaldatavuse hindamine- viga
Kokkuvõte :
Igal meetodil on mitmeid astmeid, mida tuleb arvestada enne ühe analüüsi teostamist
Iga analüüs sõltub meetodist, proovi tüübist ja soovitud tulemustest
Vead keemilises analüüsis :
Põhimõisted
Keskmine, aritmeetiline keskmine
Reprodutseeritavus
Standardhälve s
Variatsioon
Suhteline standardhälve
variatsiooni koefitsient
ulatus w
vahe kõige väiksema ja suurema tulemuse vahel
täpsus
absoluutne viga E
suhteline viga
Vigade tüübid :
Viga on erinevus saadud tulemuse ja õige tulemuse vahel
Süstemaatilised vead- probleem meetodis, kõik vead on sama suurusega, suunaga
Allikad
Tüübid:
1. Instrumentaalsed vead- temperatuuri muutused, aparatuuri saastamine, voolu kõikumised;Saab vältida kalibreerimisega
2. Metoodilised vead
- aeglane mittetäielik reaktsioon ,
- mittepüsivad saadused,
- mittespetsiifilised reaktsioonid,
- kõrvalreaktsioonid.
Saab vältida korraliku metoodika väljatöötamisega
3. Isiklikud vead
- aparatuuri skaala vale lugemine,
- mittekorralik kaliibrimine,
- vilets meetod/proovi eeltöötlus,
- isiklikud puudused,
- arvutusvead.
Saab vältida korraliku harjutamise ja kogemustega
Vigade vältimine ja avastamine
Standardainete analüüs
Sõltumatu analüüs
Tühikatsed
Juhuslikud vead
Iga analüüsi tulemus on tegelikult mitmete tegurite ja muutujate summa,paljusid tegureid ei anna muuta
Näiteks: analüütiliste kaalude näidu lugemine.Proovi kaal 1,0023g tähendab et proov võib tegelikult kaaluda 1,0022-1,0024g.
Pipeti kaliibrimine :
25 mL pipeti kaliibrimine
1. Kaaluda tühi kuiv kaaluklaas;
2. Täita pipett märgini veega;
3. Lasta vesi välja voolata kaaluklaasi;
4. Kaaluda uuesti kaaluklaas koos veega;
5. Määrata vee ruumala arvestades vee tihedust .
Vigade allikad:
1. Kaaluklaasi kaalumisel- analüütiliste kaalude minimaalne viga on +/- 0,1 mg so.Suhteliselt väikeviga.
2. Veega märgini täitmine- kui täpselt otsustame vee taseme üle pipetis.
3. Vee voolamine kaaluklaasi- kui kaua hoitakse pipeti otsa vastu kaaluklaasi seina, pipeti nurk, vedeliku viskoossus ;
4. Kaaluklaasi kaalumine teist kordaanalüütilistel kaaludel kaalumise viga, veega seotud viga;
5. Ruumala ja temperatuuriga seotud vigatemperatuur
mõjutab vee tihedust.
5 vea allikat, igaüks põhjustab +/- viga
Üldine viga Eü= Ek1+EV+Evesi+Ek2+Etih
Jämedad vead-voolukatkestus,avarii jne.
Analüütiliste andmete esitamise meetodid
Aritmeetiline keskmine
Tulemuste ümardamine:
Pipeti ruumala 25,01 ml
Mõõtkolb 100,0 ml.
Kaalutis analüütilistel kaaludel 0,0234 g
Kaalutis tehnilistel kaaludel 25, 65 g