-qwd (0)

TTÜ keemiainstituut
Analüütilise keemia õppetool
YKA3411 Instrumentaalanalüüs
Laboratoorne
töö nr 3
Töö pealkiri: Voogsisestusanalüüs (VSA)
Õpperühm: YAGM
Töö teostaja :
Marina Suhorutšenko (ISBK)
Õppejõud:
Jelena Gorbatšova
Töö teostatud: 15.03.2012
Protokoll esitatud:
VOOGSISESTUSANALÜÜSI MEETOD (teooria)
Voogsisestusanalüüs (flow injection analysis ) on kõrge tundlikkusega automatiseeritud analüüsi meetod, mille puhul viiakse proovi tsoon minireaktoris konstantse kiirusega liikuvasse kandelahuse voolu, milles proov seguneb reagendiga ja edasi detekteeritakse mingi füüsikalise karakteristiku muutuse järgi.
Meetod, mis põhineb vedela proovi sisestamisel sobiva vedeliku segmenteerimata pidevasse voolu. Sisestatud proov moodustab tsooni, mis seejärel transporditakse detektorisse, mis pidevalt registreerib neelduvust , elektroodi potentsiaali või mõnda teist füüsikalist parameetrit, mis pidevalt muutub kui proov voolab läbi detektori raku. (See definitsioon jätab kajastamata VSA ühe kõige fundamentaalsematest omadustest – analüüsi võimalikkuse mittetasakaalulises olekus).
VSA aparatuur on sarnane ilma kolonnita HPLCga ja aparatuuri kvaliteet garanteerib VSA reprodutseeritavuse. HPLC erineb fundamentaalselt VSAst: HPLC on mõeldud mitmekomponendiliste segude lahutamiseks, VSA opereerib ühe analüüdiga ja on peamiselt proovi ettevalmistust hõlmav tehnika, mis asendab traditsioonilisi katseklaasi eksperimente kvantitatiivses analüüsis.
- Reaktoriks on poolile mähitud plastiktoru.
- Tänu tsentrifugaal -jõududele vähendab (mähitud) reaktori aas proovi tsooni laienemist ja võimaldab seetõttu saada kitsamaid piike.
- Nimetatud asjaolu soodustab ka proovi segunemist reagendiga. Detektori rakus mõõdetakse pidevalt kandelahuse signaali, mis ka registreeritakse..
- Detektor: UV-SFM, ISE, AAS
Dispersioon on voogu süstitud proovi riba laienemise protsess selle riba transportimise käigus läbi reaktori. Dispersiooni annavad VSA-s panuse prooviriba molekulaarne difusioon ja konvektsioon : toru keskel liigub voog kiiremini kui servades. Dispersioon VSA-s ei ole mitte ainult kontrollitav, vaid ka manipuleeritav. Dispersiooni kvantitatiivse kriteeriumi leidmiseks on sisse toodud dispersioonikoefitsient D. D = C0/Cmax, kus C0 on analüüdi kontsentratsioon dispergeerumata proovis ja Cmax on analüüdi piigi maksimumile detektoris vastav kontsentratsioon.
D sõltub konkreetset VSA süsteemist, detektorist ja detekteerimismeetodist.
Eristatakse erinevaid dispersioonipiirkondi:
D10 – suur
D10 süsteeme kasutatakse siis kui proovi on vaja lahjendada, et tuua ta kontsentratsioon meetodi määramispiirkonda. Kasutatakse ka selleks, et genereerida sobivaid kontsentratsiooni väärtusi kalibreerimiseks.
VSA-d kasutatakse laialt meditsiinilstes ja keskkonna uuringutes, kus on oluline mõõta ainete kontsentratsiooni jooksvas voolus (molekulide kontsentratsioon vereringes, jms). Tänapäeval kasutatakse voogsisestusanalüüsi teostamiseks valmistatavaid mikrosüsteeme (kiipe), mis sisaldavad proovi töötlemist, analüüsimist ja detekteerimist ja mille mõõtmed on paljukordselt vähendatud. Mikrosüsteemid võimaldavad automatiseerida ja oluliselt kiirendada analüüsi ning ei vaja spetsiaalseid laboritingimusi.
LABORATOORNE TÖÖ ( praktikum )
Töö eesmärk. Töö eesmärgiks on määrata uuritava lahuse vismuti kontsentratsioon spektrofotomeetriliselt kasutades voogsisestusanalüüsi meetodit.
Töövahendid. Aparatuur – spektrofotomeeter, reaktor , peristaltiline pump , vismuti standardlahus – 0,1 mg/ml, reagendi lahus – kompleksoon III Na- EDTA 0,001 M, MilliQ vesi, mõõtpipetid, mõõtkolvid, 50 ml.
Töö käik.
Joonis.
Töös kasutatavad standardlahused vajaliku vismuti kontsentratsiooniga valmistatakse 50 ml mõõtkolbidesse kontsentratsiooni vahemikus 0,01 mg/ml – 0,1 mg/ml. Valmistatakse 4 lahust: 0,6 ug/ml, 1 ug/ml, 2 ug/ml, 3 ug/ml. Selleks arvutatakse pipeteerimiseks vajalikud kogused lähtuvalt standardlahuses (0.3, 0.5, 1, 1.5 ml) sisalduvast vismuti kontsentratsioonist (100 ug/ml) ja viiakse vastav lahuse hulk 50 ml mõõtkolbi, kus lahjendamisel milliQ veega märgini saadaksegi soovitud kontsentratsiooniga lahus. Viiendas kolvis on uuritav vismuti lahus. Kolvis olev lahus segatakse hoolikalt läbi ja süstal täidetakse antud lahusega.
Eelnevalt täidetakse kandelahusega (0,001 M EDTA) kogu süsteem (voolukiirus 0.8 ml/min, rõhk 0,3 MPa). Selleks viiakse reaktori lüliti vastavasse asendisse ja pumbatakse kandelahust konstantse kiirusega läbi süsteemi. Proovi sisestamiseks muudetakse reaktori lüliti asendit ja sisestatakse eelnevalt süstlasse imetud teada kontsentratsiooniga vismuti lahus vastavasse aasa . Seejärel muudetakse reaktori lüliti asendit, mille järel kandelahus viib kogu süstitud vismuti lahuse läbi reaktori aasa detektori raku poole.
Detektorina kasutame UV-Vis spektrofotomeetrit. Vismusti lahuse süstimisel EDTA lahusesse reaktoris toimub reaktsioon Na2-EDTA + Bi(NO3)3 → Bi-EDTA + Na+ NO3-, kus Na- ioonid EDTAs asenduvad vismutiga, mille tulemusena tekib värvitu EDTA-Bi kompleksühend, mille absorptsiooni mõõdame spektrofotomeetriga 265 nm juures. Mõõtmisi teostame kolmes korduses.
Tulemused
Voogsisestusanalüüsi käigus saime erinevate kontsentratsioonide puhul järgmised piikide kõrgused:
Absorptsiooni piikide kõrgustest arvutame (Excel'is) Bi(NO3)3 keskmised kontsentratsioonid. Bi(NO3)3 MW= 395 g/mol, Bi3+ MW = 209 g/mol, mis on 52,91%. Sellest arvutame Bi ioonide kontsentratsioonid ning koostame kalibreerimisgraafiku, mille alusel leiame uuritava lahuse kontsentratsiooni.
Uuritava lahuse keskmine piigi kõrgus on 6.6 cm, lahuse kontsentratsioon:
C=0.29*6.6+0.11=2.024 ug/ml, millest Bi3+ ioonide kontsentratsioon 1,07 ug/ml.