Voogsisestusanalüüs (0)

Tallinna Tehnikaülikool
Keemiainstituut
Analüütilise keemia õppetool
Voogsisestusanalüüs
Juhendaja : Jelena Gorbatšova
Tallinn 2014
Teooria
Voogsisestusanalüüs on analüüsi meetod, kus on võimalik sisestada proove automaatselt otse kandelahusesse, mis liigub kindlalkiirusel. Selle meetodiga saab järjest sisestada erinevaid lahuseid erineva voolukiiruse ja kogusega. Seejärel saab toimuda keemiline reaktsioon  aparaadi sees. Sellega on võimalik jälgida koheseid reaktsiooniga kaasnevaid muutuseid. Standardne voogsisestustehnika põhineb lahustatud proovi sisestamisel kandelahusesse, mis vahetpidamata liigub konstantsel voolukiirusel. Kandjavoog transpordib analüüdi läbi reaktori ning seejärel detektorisse.
Katse  protokoll  koosneb järgmistest sammudest:

• Proovi sisestus on välja töötatud sedasi, et mõõta täpne analüüdi kogus voolavasse reaktiivi.
  
• Samal ajal kui proovi sisaldav lõik liigub kandelahuse vooluga reaktorisse, dispersiooniprotsess  segab proovi reaktiiviga, mille tulemusel saadakse reaktsiooniprodukt. Segunemisastet ja reaktsioonikiirust kontrollitakse voolukiirusega, kanali mahu ja ehitusega.
  
• Reaktsioonisegu voolab läbi detektori saades analüütilise tulemuse. Kuna kõik standardlahused ja proovilahused, mida analüüsitakse, töödeldakse individuaalselt samamoodi, siiskalibreerimiskõver on lubatud ka teadmata olevatele proovilahustele, mida töödeldakse.
  

Piigi kõrgus, mis mõõdetakse detektoriga on proportsionaalne analüüdi kontsentratsiooniga .
Voogsisestusanalüüs 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.
VSA on 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. Meetodi eelisteks on proovi sisestamine on täpsem kui segmenteeritud analüüsil, kõikide operatsioonide täpne ja reprodutseeruv ajastus, kontrollitud dispersioon, informatsiooni on võimalik saada mittetasakaalulistes tingimustes.
Dispersiooni kvantitatiivse kriteeriumi leidmiseks on sisse toodud dispersioonikoefitsient D= C0/Cmax, kus C0 on analüüdi kontsentratsioon dispergeerumata proovis ja Cmax on analüüdi piigi maksimumile detektoris vastav kontsentratsioon.
Töö eesmärk. Töö eesmärgiks on määrata uuritava lahuse vismuti kontsentratsioon spektrofotomeetriliselt kasutades voogsisestusanalüüsi meetodit.
Töövahendid.
Vismuti standardlahus - 100 μg/ml
Reagendi lahus- kompleksoon III- EDTA 0.001 M
MilliQvesi
Mõõtpipetid
Mõõtkolvid, 100 ml
Aparatuur- spektrofotomeeter, reaktor , peristaltiline pump
Töö käik.
Valmistatakse 4 teatud kontsentratsiooniga vismuti lahust standardlahusest. Selleks arvutatakse vajalikud standardlahuse kogused , viiakse need mõõtkolbi ja pärast täidetakse seda priipsuni milliQveega. Kolvis olev lahus segatakse hoolikalt ja süstal täidetakse antud lahusega.
Eelnevalt täidetakse kandelahusega (EDTA) kogu süsteem. 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. Detekteerimiseks kasutatakse UV-spektrofotomeetrit, sest vismut moodustab EDTA-ga värvitu kompleksühendi, mille absorptsiooni saab mõõta 265 nm juures.
Vismuti lahuste valmistamine:
Vajalik kogus 100 ml, standardlahus 100 μg/ml
I lahus 0,6 μg/ml, selleks vaja võtta 0,6 ml standardlahust
II lahus 1 μg/ml, selleks vaja võtta 1 ml standardlahust
III lahus 2 μg/ml, selleks vaja võtta 2 ml standardlahust
IV lahus 3 μg/ml, selleks vaja võtta 3 ml standardlahust
Katse tulemused
Lahuse kontsentratsioon (μg/ml)
Piigi suhteline kõrgus (I)
Piigi suhteline kõrgus (II)
Piigi suhteline kõrgus (III)
Keskväärtus
Standarhälve
Suhteline standardhälve
0,6
0,17
0,21
0,21
0,2
0,023094011
11,74271734
1
0,31
0,33
0,34
0,3
0,015275252
4,676097648
2
0,51
0,64
0,72
0,6
0,105987421
17,00332951
3
1
1
1
1,0
0
0
Uuritav lahus
0,48
0,5
0,53
0,5
0,025166115
4,999890354
Uuritava lahuse kontsentratsiooni arvutamine:
y = 0,3282x + 0,0034 => x=(y-0,0034)/0,3282

0,48
x=(0,48-0,0034)/0,3282=1,45 μg/ml

0,5
x=(0,5-0,0034)/0,3282=1,51 μg/ml

0,53
x=(0,54-0,0034)/0,3282=1,63 μg/ml
Keskmine väärtus 1,53 μg/ml
Standardhälve 0,0916
Suhteline standardhälve 5,99
Järeldused:
Kasutades kalibratsioonigraafikut, uuritava lahuse kontsentratsioon on 1,53 μg/ml. Katse standardhälveks on 0,0916 ja suhteliseks standardhälbeks 5,99.