Instrumentální analýzy

Instrumentální analýzy Pavel Janoš (pavel.janos@ujep.cz)

Analytická chemie Analytická chemie – metody, přístroje a strategie pro získávání informací o složení a podstatě látek v pozorované části reality. Úkoly analytické chemie: • - prokázání přítomnosti látek, identifikace • - stanovení množství • - určení struktury, charakteru, forem (speciace) • - studium interakcí s okolím, atd.

kvalitativní klasická kvantitativní instrumentální Základní rozdělení: Podle konvence se mezi klasické (= neinstrumentální) metody zařazují metody vážkové (gravimetrické) a odměrné (titrační).

Příklad 1: Stanovení obsahu barviva Azorubin (E 122) v nápojích • Princip: Absorbance (intenzita zbarvení) je přímo úměrná koncentraci barviva (Lambert-Beerův zákon). • Krok 1: Pomocí řady roztoků o známé koncentraci barviva určíme závislost absorbance na koncentraci – provedeme kalibraci. • Krok 2: Změříme absorbanci neznámého vzorku (limonády). Pomocí výše uvedené závislosti určíme koncentraci barviva.

Příklad 2: Princip: Potenciál chloridové iontově selektivní elektrody (ISE) je závislý na koncentraci chloridů (zde přímo úměrný - zjednodušení). Krok 1: Pomocí řady roztoků o známé koncentraci chloridů určíme závislost potenciálu na koncentraci chloridů – provedeme kalibraci. Krok 2: Ponoříme ISE do měřeného roztoku (vzorku) a změříme potenciál. Pomocí výše uvedené závislosti určíme koncentraci chloridů. Stanovení chloridů pomocí iontově selektivní elektrody 5

Obecné charakteristiky analytické metody: Selektivita, specifičnost: Schopnost stanovit (identifikovat) danou látku (analyt) ve směsi s jinými látkami. „Odolnost“ proti rušivým vlivům. Schopnost přisoudit měřený signál stanovované látce. Mez detekce: Nejmenší množství (koncentrace) analytu, které poskytne signál, který lze odlišit od signálu pozadí, od šumu. Konvenčně se bere trojnásobek „šumu“, šum se vyjadřuje ve formě směrodatné odchylky. MD = 3 s Mez stanovení (mez stanovitelnosti, mez kvantifikace): Takové množství (koncentrace) analytu, které poskytne signál, který lze využít k dostatečně přesné kvantifikaci MS = 10 s

Obecné charakteristiky analytické metody: PRECISION =PRECIZNOST (těsnost shody mezi indikacemi nebo naměřenými hodnotami veličiny získanými opakovanými měřeními na stejném objektu nebo na podobných objektech za specifikovaných podmínek) (opakovatelnost, reprodukovatelnost) ACCURACY =PŘESNOST (těsnost shody mezi naměřenou hodnotou veličiny a pravou hodnotou měřené veličiny) Citlivost: Směrnice kalibrační závislosti. Linearita, lineární rozsah, pracovní rozsah Robustnost

Vlastnosti výsledku analytického stanovení: chyba a nejistota Nejistota se vyjadřuje ve formě intervalu, o němž můžeme s dostatečně vysokou pravděpodobnosti předpokládat, že v něm leží správná hodnota. (Obdoba intervalu spolehlivosti.) Např.: c (NO3-) = (48,6 ± 0,7) mg/l Celková nejistota se skládá z mnoha dílčích příspěvků

Klasický popis měření systematická chyba skutečná hodnota náhodná chyba

Popis měření s nejistotou rozšířená nejistota kombinovaná standardní nejistota hodnota

Diagram příčin a následků

Vztah mezi přesností (nejistotou) stanovení a koncentrací analytu

Srovnání klasických a instrumentálních metod: KLASICKÉ vyšší obsah analytu nízká selektivita, nutnost předběžných úprav pomalé,pracné manuální primární metody (gravimetrie) vysoká spolehlivost jednoduchý princip, dobře zvládnuté levné INSTRUMENTÁLNÍ stopová množství vysoká selektivita vysoce výkonné automatizované metody poměrové (nutná kalibrace) nižší přesnost složité – „black-box“ vysoké pořizovací náklady (často i provozní)

Charakteristické rysy současné analytické chemie: využití fyzikálních metod instrumentace computerizace automatizace robotizace miniaturizace („on-chip“) výkonnost (nižší meze stanovení, vyšší rozlišení, kratší doba analýz, multielementární metody, …) management a systémy jakosti

Rozdělení instrumentálních metod Optické/spektrální metody (emisní spektrální analýza (ICP-OES), atomová absorpční spektrometrie (AAS), spektrofotometrie (UV/Vis), IČ spektrometrie, Ramanova spektrometrie, rtg. analýza, refraktometrie polarimetrie hmotnostní spektrometrie) Separační metody (chromatografické, elektromigrační) Elektroanalytické metody (potenciometrie, polarografie, konduktometrie, coulometrie) Radioanalytické metody Termická analýza, pyrolyzní metody

Instrumentální analýzy