Požadavky na vzorek a zadání analýzy pro elementární analýzu a optickou rotaci, princip stanovení

Vzorky vkládejte do uzavíratelného označeného boxu před vstupními dveřmi do laboratoře č. 181, 1.p. budovy A spolu s vyplněnou žádankou pro elementární analýzu a pro měření optické rotace. Vytištěné žádanky jsou k dispozici v boxu před vchodem do laboratoře č. 181. Každý vzorek zapište do záznamní knihy. Na žádance uvádějte vaše telefonní číslo - zejména nejste-li v telefonním seznamu UOCHB.

Požadavky na vzorky pro EA

Analyzovat je možno látky pevné, popř. polotuhé konzistence a netěkavé kapaliny (v případě analýzy pomocí RFA lze zpracovat i těkavé látky a kapaliny). Kapalné vzorky v libovolných vzorkovnicích je třeba je zajistit ve vertikální poloze umístěním do další stabilní nádobky (bude vám vrácena). Minimální nutné množství vzorku pro jednotlivá stanovení je uvedeno níže. Na vzorky používejte pokud možno skleněné vialky označené tak, aby se nápis nesetřel či nerozmazal. K označení vzorků používejte, prosíme velká písmena (latinka) a číslice, nic jiného nelze automatu zadat. Žádáme Vás, pokud znáte předpokládané složení analyzované látky - i přibližné - uvádějte je na žádance. Je to pro nás důležitá informace, podle které můžeme optimalizovat nastavení a kalibraci analyzátoru v případě CHN a velikost navážky a pracovní postup u ostatních prvků. Shoduje-li se výsledek C, H, N analýzy s Vaší teorií v rozmezí 0.30%, považujeme teoretické složení za potvrzené a vzorkem se dále nezabýváme. Ve všech ostatních případech analýzu C, H, N opakujeme, ale až po stanovení nového standardního vzorku i přepočítávacího faktoru. Pokud požadujete pouze jednu analýzu C, H, N, uve?te na žádance C, H, N (1×).

• ED-XRF: účinný nástroj pro stanovení prvkového složení nově syntetizovaných organických látek (stáhnutelná prezentace; ppt soubor)

Žádanky s vyplněnými výsledky analýz spolu se zbytky Vašich vzorků po stanovení jsou umisťovány do označeného boxu před vchodem do lab. č. 181. Výsledky analýz jsou též dostupné na interních stránkách ústavu v adresáři I:\MISC\ElemAnal

Pro stanovení každého z následujících prvků je zapotřebí odpovídající dále uvedené minimální množství látky (pro 1 stanovení):

Při použití RFA je zapotřebí obvykle 1 - 5 mg látky dle obsahu stanovovaných prvků, z tohoto množství je možné při splnění podmínek rozpustnosti apod. (podrobnosti viz níže) určit simultánně obsah všech přítomných v principu stanovitelných prvků (teoreticky Na - U, pokud nedochází k překryvům čar charakteristického záření současně obsažených lehkých a těžkých prvků). Aktuálně je možné kvantitativní stanovení Al, Si, P, S, Cl, K, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Br, Ru, Pd, Ag, Cd, Sn, I, Cs, Pt, Au, Hg a Pb. Vzhledem k postupu zpracování vzorků je možné provádět tímto způsobem i analýzu těkavých a jinak obtížně važitelných látek. Pokud není vzorek rozpustný, lze provést orientační kvalitativní analýzu v pevné fázi.

Požadavky na vzorky pro OR

Vzorek dodejte, prosíme, alespoň v množství 2 mg, tj. aby bylo možno připravit cca 2 ml roztoku o koncentraci 1 mg/ml. Dodáte-li více vzorku, bude výsledek přesnější, protože nejistota měření s rostoucí koncentrací výrazně klesá. V případě, že by se vzorek obtížně navažoval, např. při jeho "rozprostření" po celé vnitřní ploše vzorkovnice, dodejte nám i správný údaj o jeho hmotnosti a vzorek bude bez vážení dále zpracován. Látky s vysokou optickou aktivitou je možné stanovovat i při nižších koncentracích. Vzorek předaný ke změření bude přesně navážen a rozpuštěn v udaném rozpouštědle čistoty p.a., speciální požadavky na rozpouštědla či zacházení se vzorkem je nutno předem projednat s pracovníkem analytické laboratoře, případně rozpouštědlo poskytnout. Rozpustnost vyzkoušejte, případná krystalizace či srážení vzorku může poškodit kyvetu v ceně ca. 20 tis. Kč. Vzorek by měl být dokonale rozpustný, částice obsažené v měřeném vzorku negativně ovlivňují měřené veličiny. Po dohodě je možno dodat i vlastní měřící celu, pracovník oddělení neručí za výsledky měření ve vlastních celách a může jejich použití odmítnout. Cely systému PE nevyhovují.

Pro specifikace požadavku na měření 1x vyplňte žádanku o změření optické rotace, kterou dostanete s výsledky nazpět. Standardně se měření provádí v cele A (1,5 ml) při vlnové délce 589 nm. Označte prosíme i nádobu, ve které chcete vrátit rozpuštěný vzorek.

Stručný přehled používaných analytických postupů

Stanovení C, H, N

Stanovení se provádí na automatickém analyzátoru PERKIN ELMER 2400 II. Vzorek navážený v Sn kelímku se spálí v atmosféře kyslíku při udržované teplotě 925 °C. V okamžiku spalování je však tato teplota podstatně vyšší, protože hoření Sn na SnO₂ je výrazně exotermní reakcí. Celý postup vylučuje současné stanovení popela. Plynné spalné produkty pak procházejí vrstvou spalovacího katalyzátoru a absorpčních činidel (zachytí halogeny, S, P atd.) a na závěr vrstvou mědi, kde se zachytí přebytečný kyslík a oxidy dusíku se zredukují na elementární dusík. V proudu helia tak dále postupují již jen N₂, CO₂ a H₂O, které se po dalších úkonech rozdělí frontální chromatografií a detekují se na principu měření tepelné vodivostí. Vše je řízeno mikroprocesorem tak, že si analyzátor zprůměrovává hodnoty slepých pokusů i hodnoty přepočítávacích faktorů (získávají se spalováním testovacích látek). Po zadání identifikace vzorku a velikosti navážky pak po cca 6 min od zahájení analýzy vytiskne tiskárna procentický obsah C, H, N.

Elementární analýza pomocí rentgenové fluorescence (RFA)

Princip metody: Vzorek v pevné, kapalné nebo práškové formě je v kyvetovém prostoru analyzátoru buzen RTG zářením z rentgenové lampy, při čemž vyražením vnitřních elektronů v atomech dochází k jejich fotoelektrické ionizaci. Vzniklé vakance jsou zaplňovány elektrony z vyšších energetických hladin, což je provázeno vyzářením sekundárního rentgenového (fluorescenčního) záření. Frekvence tohoto záření je charakteristická pro jednotlivé elementy, jeho intenzita je ve vztahu k obsahu prvku ve vzorku. RTG fluorescenční záření šířící se od vzorku je simultánně zachyceno a zpracováváno polovodičovým detektorem. Po zpracování signálu z detektoru je získáno RTG fluorescenční spektrum. V případě přístroje SPECTRO iQ II je pro lepší citlivost a potlačení šumu (zejména při stanovení lehčích prvků) využívána polarizace primárního záření. Analýza je nedestruktivní, takže vzorek lze po stanovení a případně odpaření z roztoku dále zpracovávat.

Kvalitativní analýza: Přístroj SPECTRO iQ II umožňuje kvalitativní analýzu látek s prvkovým složením od Na po U v různých typech vzorků (kromě plynných). V současnosti jsme vybaveni kyvetami pro analýzu vzorků kapalných (roztoky, emulze, suspenze) a v principu i práškových a lisovaných tablet. Limity detekce se u jednotlivých prvků liší, obecně se pohybují v jednotkách až desítkách ppm.

Kvantitativní stanovení: V současnosti je možné provádět kvantitativní stanovení těch prvků, které se dosud provádělo titračními metodami, tj. P, S, Cl, Br a I, dále Al, Si, K, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Ru, Pd, Ag, Cd, Sn, Cs, Pt, Au, Hg a Pb. Přesnost a správnost stanovení je dle výsledků provedených testů srovnatelná s dosud používanými metodami, výhodou je rychlejší simultánní stanovení obsahu i původně nepředpokládaných prvků a výrazně menší spotřeba vzorku. Podmínkou možnosti kvantitativního stanovení stávajícími metodami je alespoň minimální rozpustnost analyzované látky v methanolu (popřípadě v malém množství jiného rozpouštědla neobsahujícího rušivé prvky a stabilní po doplnění metanolem), a tím možnost přípravy definovaného roztoku, neboť přístroj je nakalibrován pro kvantitativní stanovení prvků zejména v této matrici (rozpouštědle).

Při přípravě vzorku se do vialky za použití jednorázové cínové lodičky přesně naváží 1 - 5 mg látky a přidá cca 5ml MeOH (přesně váženo). V případě těkavých, kapalných nebo mazlavých látek se vzorek naváží do malého skleněného kelímku, a i s kelímkem umístí do vialky s předem naváženým metanolem. Po rozpuštění se do kyvety s prolenovou folií odváží 3 g připraveného roztoku. Kyveta je umístěna do držáku opatřeného další ochrannou 4 µm prolenovou folií pro případ netěsnosti nebo protržení kyvety. Vzorek se pak opakovaně proměřuje jednotlivými metodami pro stanovení jednotlivých prvků nebo skupin prvků podle daných požadavků nebo podle kvalitativně identifikovaných prvků. Aby bylo dosaženo požadované přesnosti, je obsah každého prvku v roztoku (v ppm) proměřen 3 - 5× a ze získaného průměrného obsahu je pak zpětně vypočítán obsah daného prvku ve výchozí látce v % (pro ověřování správnosti jsou pravidelně proměřovány standardy).

V případě dostupnosti látky (standardu) se známým obsahem jiného požadovaného prvku a rozpustné v methanolu lze v zásadě vytvořit metodu pro stanovení jakéhokoliv prvku z v principu přístrojem stanovitelných (od Na po U v našich podmínkách kromě radioaktivních prvků). Je též možné vytvořit metody stanovení i v jiných nepříliš těkavých rozpouštědlech (voda, ethanol…), která neobsahují rušící prvky (DMSO, CHCl₃) v závislosti na Vašich požadavcích. V současnosti je k dispozici např. metoda pro stanovení Al v prostředí toluenu nebo některých kovů ve vodě.

Ostatní metody

Stanovení F: Obsah F se stanovuje následujícím postupem: po spálení dle Schönigera v křemenné baňce a absorpci spalných plynů se roztok doplní na definovaný objem a ionty F^- se stanoví pomocí iontově selektivní elektrody.

Titrační metody ("klasika"): Stanovení P se provádí po kjeldahlizaci vzorků, po potřebných úpravách roztoku se ionty PO₄³- titrují standardním roztokem La(NO₃)₃ na Eriochromčerň T jako indikátor konce titrace.

Při stanovení Cl, Br, resp. I se látka spálí podle Schönigera (tj. v atmosféře kyslíku v uzavřené Erlenmeyerově baňce). Vzniklé Cl^- a Br^- ionty se titrují standardním roztokem Hg(NO₃)₂ na nitroprussid sodný jako zákalový indikátor a jod se stanovuje podle Leiperta (jod se zoxiduje bromem na jodičnan, přebytek bromu se zredukuje kyselinou mravenčí a po přidání NaI se vyloučený jod titruje standardním roztokem thiosíranu sodného).

Při stanovení S se látka spálí podle Schönigera a vzniklé SO₄^2- ionty se titrují v prostředí isopropanolu standardním roztokem Ba(ClO₄)₂ na indikátor thorin.

Pro stanovení I se látka spálí podle Schönigera. Iod se stanovuje metodou dle Leiperta v těchto krocích: Iod je absorbován do roztoku NaOH, různé oxidační stupně iodu jsou převedeny na iodičnan pomocí bromu. Přebytek bromu je zredukován kyselinou mravenčí. Iodičnan je redukován jodidem na elementární iod a ten je následně titrován standardním roztokem thiosíranu na škrobový indikátor.

Stáhnutelné formuláře (pdf soubory):

elementární analýza (EA) stanovení optické rotace (OR)