1 / 37

Analytické metody

Analytické metody. Jana Matějčková. Příklady. Molární koncentrace vodného roztoku NH 4 HCO 3 je 300 mmol/l. Kolik osmoticky aktivních částic obsahuje a jaká je osmolarita roztoku? Ze 150 g 65% HNO 3 je třeba připravit 2% kyselinu. Kolik vody je třeba k jejímu zředění?

jael
Download Presentation

Analytické metody

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Analytické metody Jana Matějčková

  2. Příklady • Molární koncentrace vodného roztoku NH4HCO3 je 300 mmol/l. Kolik osmoticky aktivních částic obsahuje a jaká je osmolarita roztoku? • Ze 150 g 65% HNO3 je třeba připravit 2% kyselinu. Kolik vody je třeba k jejímu zředění? • Při fotometrickém stanovení fenolu byla u vzorku zjištěna T =66,5%. Transmitance standardu o koncentraci 20 mg/l byla 56,2%. Jaká je koncentrace fenolu ve vzorku? • Jaká je disociační konstanta slabé kyseliny, jestliže její vodný roztok o koncentraci 0,2M má pH 2,96?

  3. Příklady • Tlumivý roztok se připravuje smícháním HCl a KCl. Kolik ml 0,2M roztoku KCl musíme smíchat s 18,82 ml 0,2M HCl, abychom připravili pufr o pH 1,5? pK je 1,28. • 7% roztok uhličitanu sodného má hustotu 1,048 g/cm3. Jaké je koncentrace kyseliny? Mr=100 • 80% zásobní roztok léčiva je naředěn v poměru 1:5. Z tohoto zásobního roztoku je nutno připravit 150 ml 3% roztoku léčiva. Kolik ml zásobního roztoku spotřebujete? • 1,5 litru roztoku obsahuje 65 g MgCl2. Kolik mmol Cl- iontů je obsaženo ve 200 ml tohoto roztoku? Mr (MgCl2) = 95

  4. Příklady • Jaké bude pH roztoku vzniklého smísením 0,5 dm3 3% kyseliny sírové (r=1,018 g/cm3) se 1,2 L roztoku kyseliny sírové, jejíž koncentrace je 0,3M? Mr = 98 • Koncentrace Na+ iontů v plazmě je 138 mM a objem plazmy v těle dospělého jedince vážícího 70 kg je asi 3,4 litru. Kolik gramů Na+ iontů se nachází v tomto objemu plazmy? Ar (Na) = 23 • V jakém poměru je nutné smíchat roztok 0,1 M Na2HPO4 a roztok 0,1 M NaH2PO4, abyste získali pufr o pH = 7,5? pKa = 7,2. Výsledek uveďte v poměru Na2HPO4 / NaH2PO4. • Kolik mg glukózy je třeba na přípravu 0,15 L roztoku o koncentraci 12 mmol/l?Mr (glukóza)=180

  5. Příklady • Vypočítejte pH 0,2 M roztoku NH4OH. Disociační konstanta NH4OH je 1,8*10-5. • Vypočítejte Kdis 0,2 M kyseliny mléčné, jejíž pH = 2,5. • Jaké bude pH roztoku, který vznikne doplněním 50 cm3 roztoku NaOH o c = 0,2 M na objem 800 ml? • Jaké bude pH pufru, který vznikl smícháním 300 ml 0,5 M kys. octové a 100 ml 0,7 M octanu sodného, pKA = 4,76.

  6. návody na praktika • http://www.lf3.cuni.cz/cs/pracoviste/chemie/vyuka/Module_IB/Practicals/index.html

  7. Protokol • vzorový na webu • jméno, datum • název úlohy • cíle práce • princip metody • odchylky od pracovního postupu • všechny naměřené hodnoty • výpočty • přehledné tabulky • závěr, odpovědi, diskuse – zhodnocení výsledků

  8. Volumetrie • kvantitativní metoda • měření objemů roztoků • ke stanovení neznámých koncentrací analyzovaných látek • odměrný roztok o přesné koncentraci • roztok vzorku s látkou o neznámé koncentraci • indikátor – detekuje bod ekvivalence

  9. Odměrná analýza – titrace, volumetrie • chemická reakce mezi stanovovanou látkou a odměrným činidlem • činidla se přidává takové množství, které je ekvivalentní množství analytu • z objemu přidaného roztoku činidla, jeho koncentrace a stechiometrie reakce se stanoví obsah analytu • přídavky indikátorů, pufru, popř. katalyzátorů • titrační baňky, byreta

  10. Bod ekvivalence • bod ekvivalence • v bodě ekvivalence dochází skokem k fyzikálně-chemické změně, kterou lze snadno indikovat • vizuální – změna barvy (trvalé zbarvení), indikuje první nadbytečnou kapku přidaného OR (ve skutečnosti je při změně zbarvení roztok přetitrován), subjektivní • instrumentálné – pomocí přístrojů (elektrodový potenciál, el. vodivost), objektivní • stav, kdy chemicky ekvivalentní množství (látková množství) odměrného roztoku a vzorku právě zreagovaly • n (odm. roztoku) = n (analyz. látka)

  11. Odměrná analýza – titrace, volumetrie Titrační křivka • závislost sledované veličiny na objemu titr. činidla • změna pH na V titr. činidla

  12. Acidobazické titrace • acidobazické titrace jsou založeny na reakci mezi kyselinou a zásadou • neutralizační reakce produkují sůl a vodu • reakcí silné kyseliny a silné zásady vzniká neutrální roztok (pH = 7) • acidimetrie: odměrným roztokem je kyselina, vzorek je zásada • alkalimetrie: odměrným roztokem je zásada, vzorek je kyselina • tato metoda se používá ke stanovení acidity žaludeční šťávyvgastroenterologii

  13. Odměrná analýza – titrace, volumetrie Odměrné roztoky: • přesné, čisté, skutečná koncentrace (faktor) • titrace odměrným roztokem OR o teoret. koncentraci (standardní roztok) • skutečná spotřeba • f = předpokládaná spotřeba OR / skutečná spotřeba OR • f = 1,0 = přesnákoncentrace, faktor, titr • pak se faktor dosadí do rovnice c = n/V … n = c . V . f

  14. Odměrná analýza – titrace, volumetrie Druhy titrací: • neutralizační – reakce mezi kyselinou a zásadou • alkalimetrie (OR zásady titrujeme kyselinu) • acidimetrie (OR kyseliny titrujeme zásadu) • srážecí– při reakci vzniká nerozpustná sraženina (AgNO3) • komplexotvorné– tvorba málo disociovaných, avšak ve vodě rozpustných sloučenin – kovových komplexů (př. EDTA) • oxidačně-redukční– při reakcích dochází k výměně elektronů • oxidimetrie – OR je oxidační činidlo – manganometrie • reduktometrie – OR je redukční činidlo

  15. Výpočty ve volumetrii Podle chemické rovnice: aA + bB→ cC + dD a, b = stechiometrické koeficienty • bod ekvivalence – bod kde právě zreagovala chemicky ekvivalentní látková množství látek A a B n(A) = n(B)n = c x V (n = c x V x f) cA x VA = cB x VB v případě stejnýchstechiometrických koeficientů n(A)/n(B) = a/b a xcB x VB = b x cA x VAv případě různých stechiometrických koeficientů, protože a/b = n(A)/n(B) → a x n(B) = b x n(A)

  16. Příklady • 20,0 ml vzorku žaludeční šťávy zneutralizováno 25 ml 0,1 M NaOH. Jaká je molarita HCl v žaludeční šťávě? • 25,0 ml vzorku H2SO4 bylo zneutralizováno 15,0 ml 0,5 M NaOH. Vypočítejte molární koncentraci H2SO4 ve vzorku.

  17. Stanovení acidity žaludeční šťávy B3 • odměrná analýza • indikátor - fenolftalein • zkouška s vodou • ! faktor NaOH

  18. Potenciometrie • elektrochemická metoda • bezproudé měření elektromotorického napětí galvanického článku – potenciálový rozdíl mezi indikační (měrnou) a referenční (srovnávací) elektrodou ponořenými do analyzovaného roztoku • určení bodu ekvivalence při neutralizačních nebo redox. titracích • indikační elektroda – závisí na aktivitě stanovované látky, např. iontově selektivní elektroda (pro ionty), skleněná elektroda (pro stanovení aktivity H+), její potenciál se mění v závislosti na aktivitě (konc.) analyzované látky • referentní elektroda – je stabilní, konstantní, nezávisí na aktivitě stanovované látky, např. argentochloridová, kalomelová elektroda • měříme rozdíl potenciálů (napětí) – potenciál nelze měřit jako takový

  19. Potenciometrie

  20. Potenciometrie • závislost elektrodového potenciálu na aktivitě stanovované látky – Nernstova-Petersonova rovnice • pro elektrodový děj platí: ox. + n e- red • E = elektrodový potenciál • E0 = standardní elektrodový potenciál • R = molární plynová konstanta (8,314 J K-1 mol-1) • F = Faradayova konstanta (96458 C mol-1) • T = absolutní teplota (25oC = 298 K) • n = náboj stanovovaného iontu • a = aktivita stanovovaného iontu

  21. Potenciometrie • elektrodový potenciál závisí na T roztoku a aktivitě („koncentraci“) a náboji stanovovaného iontu • elektrodový potenciál nepotřebujeme počítat – ke kalibraci potenciometru se používají standardy • ELEKTRODY – KLASIFIKACE • elektrody I. druhu (kovové nebo plynové) • elektrody II. druhu (kov + jeho nerozpustná sůl → referentní elektrody) • redoxní elektrody (Pt, Au) • membránové elektrody (ISE)

  22. Iontově selektivní elektroda • senzitivníprojeden specifický iont v roztoku • složeny ze speciální membrány schopné vyměňovatsvé vlastní ionty za specifický iont z roztoku • Význam ISE: • převádějí aktivitu specifického iontu přítomného v roztoku na elektrický potenciál, který může být změřen voltmetrem nebo pH metrem • vklinických laboratoříchje používáno několik typů ISE: např. elektrodaspecifická pro H+(„skleněná elektroda“), Na+, K+, Cl-

  23. Skleněná elektroda pro měření pH • skupina ISE • specifická pro koncentraci H+ iontů v roztoku Iontová výměna v membráně: Na+(sklo) + H+(aq)↔ H+(sklo) + Na+(aq) Skleněná elektroda = indikační elektroda Kalomelová elektroda = referentní elektroda

  24. Kombinovaná elektroda

  25. Měření pH fosfátového pufru B4 • potenciometrie • kalibrace pH metru • magnetická míchačka! • měření pH

  26. Chromatografie • metody založené na rozdělování látek mezi dvě fáze • opakované ustavování rozdělovacích rovnováh vzorku mezi 2 fázemi (mobilní a stacionární) • stacionární fáze – nepohyblivá, mobilní fáze - pohyblivá • vzorek je unášen tokem mobilní fáze kolonou • ty složky, které jsou zadržovány stacionární fází více, se pohybují kolonou pomaleji • složky méně zadržované se pohybují rychleji Distribuční poměr (konstanta) KD = [X]s / [X]m

  27. Chromatografie Rozdělení: • podle skupenství mobilní fáze • kapalinová – LC • plynová – GC • podle uspořádání stacionární fáze • kolonová • papírová (na papíře) • tenkovrstevná – TLC (na skleněné desce, hliníkové folii) • podle děje, který převládá při separaci • rozdělovací • adsorpční • iontově-výměnná • gelová • afinitní

  28. Chromatografie • Plynová chromatografie • pro těkavé látky, které je možné převést do plynného stavu • mobilní fáze – nosný plyn • ve spojení s MS • pro monitorování drog v krvi, stanovení alkoholu v krvi, analýza potravin a kosmetických přípravků, analýza ropných produktů, analýza životního prostředí • Kapalinová chromatografie • nízkotlaková a vysokoúčinná • mobilní fáze – výběr polarity (polární - voda, methanol, acetonitril, nepolární - pentan, heptan, chloroform) • ve spojení s MS • analýzy roztoků netěkavých látek v komplexních matricích, analýza životního prostředí (PAH), stanovení půdy, vody, farmaceutická analýza

  29. Plynová chromatografie Schéma přístroje GC • nosný plyn • dávkovač • kolona • detektor • termostatovaný prostor • řídící a vyhodnocovací zařízení • rozdílné analyty mají rozdílnou afinitu k sorbentu • různé analyty vykazují různou distribuci mezi sorbentem a eluentem • rozdílné analyty jsou rozdílně zadržovány

  30. Kapalinová chromatografie Schéma přístroje HPLC

  31. TLC – tenkovrstevná chromatografie • mobilní fáze: cyklohexan, toluen, aceton,.... • stacionární fáze: silikagel • porovnáváme vzdálenosti frakcí od startovní linie • více praktické je porovnání retardačních faktorů (Rf)jednotlivých frakcí: Rf = a/b a = vzdálenost od startovní linie do středu skvrny b = vzdálenost od startovní linie do cílové linie mobilní fáze • využívána v kvalitativní analýze • v klinické toxikologii - screening opiátů, amfetaminu nebo kanabinoidů b a

  32. Identifikace

  33. Chromatografie Chromatografické termíny: • pík • retenční čas (tR) • mrtvý čas (tm) • mrtvý objem kolony (Vm) • citlivost detekce • mez detekce • kvalitativní hodnocení • kvantitativní hodnocení

  34. Elektromigrační metody • kapilární zónová elektroforéza • izotachoforéza • izoelektrocká fokusace • k separaci nabitých částí vzorku dochází vlivem elektrického pole • přístroj CZE

  35. TLC – úloha v praktiku • TLC lipofilních barviv • adsorpční planární kapalinová chromatografie • mobilní fáze toluen (nepolární) • stacionární fáze destička se silikagelem (polární) • standardy barviv – porovnání Rf • neznámý vzorek – směs 2 barviv

  36. Chromatografické metody B2 • TLC (chromatografie na tenké vrstvě) • vyznačit startovní linii – 3 cm od okraje a 1 cm ze strany (nerýt na desku) • vyrýt plochu separace • nanést roztoky • vložit do vyvíjecí komory s toluenem • určit Rf standardů a jednotlivých složek vzorku

  37. Praktické zkoušení • dávkovač • automatická pipeta • byreta • doplňování odměrného válce

More Related