Analitik kimya. Kimyəvi və instrumental analizdə hesablamalar: Dərslik

Standartlar metodu (standart həllər)

Vahid standart metoddan istifadə edərək, ilk olaraq maddənin məlum konsentrasiyası (Cst) olan məhlul üçün analitik siqnalın böyüklüyü (ST-də) ölçülür. Sonra analitik siqnalın böyüklüyü (y x) maddənin konsentrasiyası naməlum olan məhlul üçün ölçülür (C x). Hesablama düstura uyğun olaraq aparılır

C x = C st ×y x / y ST (2.6)

Analitik siqnalın konsentrasiyadan asılılığı sərbəst termini ehtiva etməyən tənliklə təsvir edilərsə, bu hesablama üsulu istifadə edilə bilər, yəni. tənliyi (2.2). Bundan əlavə, standart məhlulda maddənin konsentrasiyası elə olmalıdır ki, standart məhluldan və maddənin naməlum konsentrasiyası olan məhluldan istifadə etməklə əldə edilən analitik siqnalların qiymətləri bir-birinə mümkün qədər yaxın olsun.

Müəyyən bir maddənin optik sıxlığı və konsentrasiyası A = 0,200C + 0,100 tənliyi ilə əlaqələndirilsin. Seçilmiş standart məhlulda maddənin konsentrasiyası 5,00 μq/ml, bu məhlulun optik sıxlığı isə 1,100-dür. Naməlum konsentrasiyalı məhlulun optik sıxlığı 0,300 təşkil edir. Kalibrləmə əyrisi üsulu ilə hesablandıqda maddənin naməlum konsentrasiyası 1,00 μg/ml, bir standart məhluldan istifadə etməklə hesablandıqda isə 1,36 μg/ml olacaqdır. Bu, standart məhluldakı maddənin konsentrasiyasının səhv seçildiyini göstərir. Konsentrasiyanı təyin etmək üçün optik sıxlığı 0,3-ə yaxın olan standart məhlul götürülməlidir.

Əgər analitik siqnalın maddənin konsentrasiyasından asılılığı (2.1) tənliyi ilə təsvir edilirsə, onda bir standartın metodundan deyil, iki etalon metodundan (məhlulların məhdudlaşdırılması üsulu) istifadə edilməsinə üstünlük verilir. Bu üsulla analitik siqnalların dəyərləri bir maddənin iki fərqli konsentrasiyası olan standart məhlullar üçün ölçülür, bunlardan biri (C 1) gözlənilən naməlum konsentrasiyadan (C x), ikincisi (C 2) azdır. daha böyükdür. Naməlum konsentrasiya düsturlardan istifadə etməklə hesablanır

Cx = C 2 (y x - y 1) + C 1 (y 2 – y x) / y 2 - y 1

Additiv üsul adətən mürəkkəb matrislərin təhlilində, matris komponentləri analitik siqnalın böyüklüyünə təsir etdikdə və nümunənin matris tərkibini dəqiq surətdə köçürmək mümkün olmadıqda istifadə olunur.

Bu metodun bir neçə çeşidi var. Aşqarların hesablanması metodundan istifadə edərkən əvvəlcə maddənin naməlum konsentrasiyası (y x) olan nümunə üçün analitik siqnal dəyəri ölçülür. Sonra bu nümunəyə müəyyən dəqiq miqdarda analitik (standart) əlavə edilir və analitik siqnalın qiyməti (ext) yenidən ölçülür. Təhlil edilən nümunədə müəyyən edilən komponentin konsentrasiyası formula ilə hesablanır

C x = C to6 y x / y ext – y x (2.8)

Aşqarların qrafik üsulundan istifadə edilərkən təhlil edilən nümunədən bir neçə eyni porsiya (alikvot) götürülür və onlardan birinə heç bir aşqar əlavə edilmir, qalanlarına isə müəyyən edilən komponentdən müxtəlif dəqiq miqdarlar əlavə edilir. Hər bir aliquot üçün analitik siqnalın böyüklüyü ölçülür. Sonra alınan siqnalın böyüklüyünün aşqarın konsentrasiyasından xətti asılılığını xarakterizə edən qrafik qurulur və o, absis oxu ilə kəsişməyə ekstrapolyasiya edilir. Absis oxunda bu düz xəttin kəsdiyi seqment təyin olunan maddənin naməlum konsentrasiyasına bərabərdir.

Qeyd etmək lazımdır ki, əlavə metodda istifadə olunan düstur (2.8), eləcə də qrafik metodun nəzərdən keçirilən versiyası fon siqnalını nəzərə almır, yəni. asılılığın (2.2) tənliyi ilə təsvir olunduğu güman edilir. Standart həll üsulu və əlavə metodu yalnız kalibrləmə funksiyası xətti olduqda istifadə edilə bilər.

Standart aşqar üsulu ona əsaslanır ki, nəzarət qarışığında mövcud olan analitin dəqiq bir hissəsi nəzarət qarışığının nümunəsinə əlavə edilir və orijinal nəzarət qarışığının və ona əlavə edilmiş standart əlavə ilə nəzarət qarışığının xromatoqramları alınır. qəbul.

Təhlil üsulu. Təxminən 2 sm 3 nəzarət qarışığı (800 mq) üyüdülmüş tıxacla əvvəlcədən çəkilmiş kolbaya pipetlənir və çəkilir, sonra nəzarət qarışığında olan maddələrdən biri (100 mq) əlavə edilir (müəllimin göstərişi ilə). ) və yenidən çəkin.

Sonra ilkin nəzarət qarışığının və təyin olunan komponentin standart əlavəsi olan nəzarət qarışığının xromatoqramları götürülür. Təhlil olunan komponentin zirvəsi altında olan sahə xromatoqrammalarda ölçülür və analizin nəticəsi formula ilə hesablanır.

, (1.6)

Harada S X– nümunədə təhlil edilən komponentin pik nöqtəsi altında olan sahə;

S x+st– onun standart əlavəsi nümunəyə daxil edildikdən sonra nümunədə təhlil edilən komponentin pik nöqtəsi altında olan sahə İLƏ st ;

İLƏ(X) – nümunədə təhlil edilən komponentin konsentrasiyası;

İLƏ st– analiz edilən komponentin standart aşqarının konsentrasiyası, %:

Harada m ext– əlavənin kütləsi, g;

m nümunələri – xromatoqrafiya edilmiş nümunənin kütləsi, q.

Mütləq kalibrləmə üsulu (xarici standartlaşdırma)

Mütləq kalibrləmə üsulu xromatoqrafik pik sahəsinin asılılığının kalibrləmə qrafikinin qurulmasından ibarətdir ( S) xromatoqrafik nümunədəki maddənin tərkibinə dair ( m). Zəruri şərt nümunənin dozasının dəqiqliyi və təkrarlanması və xromatoqrafın iş rejiminə ciddi riayət edilməsidir. Metod, təhlil edilən qarışığın yalnız ayrı-ayrı komponentlərinin tərkibini müəyyən etmək lazım olduqda istifadə olunur və buna görə də xromatoqrammada qonşu zirvələrdən təyin olunan maddələrin yalnız zirvələrinin tam ayrılmasını təmin etmək lazımdır.

Müəyyən olunan komponentin bir neçə standart məhlulları hazırlanır, bərabər miqdarda xromatoqrafa daxil edilir və pik sahələri müəyyən edilir ( S 1 , S 2 , S 3). Nəticələr qrafik şəkildə təqdim olunur (Şəkil 1.3).

Şəkil 1.3 – Kalibrləmə qrafiki

Konsentrasiya i nümunədəki ci komponent (%) düsturla hesablanır

Harada m nümunələri– xromatoqrafiya edilmiş nümunənin kütləsi, q;

m i- məzmun i ci komponent, kalibrləmə qrafikindən tapılmışdır (bax Şəkil 1.3), g.

1.2.3 Qaz xromatoqrafının blok diaqramı

Qaz xromatoqrafının blok diaqramı Şəkil 1.4-də göstərilmişdir.

Şəkil 1.4 – Qaz xromatoqrafının blok diaqramı:

1 – daşıyıcı qazı olan silindr; 2 – qurutma, təmizləmə sistemi və daşıyıcı qazın verilməsi sürətini tənzimləyən və ölçən qurğu; 3 – nümunənin yeridilməsi üçün cihaz (paylayıcı); 4 - buxarlandırıcı; 5 – xromatoqrafik sütun; 6 – detektor; 7 – termostatik zonalar ( T Və- buxarlandırıcının temperaturu, T Kimə - sütun temperaturu, T d – detektorun temperaturu); 8 - xromatoqramma

Xromatoqrafik sütun, adətən polad, tətbiq olunan stasionar faza (polietilen qlikol 4000 və ya başqa modifikasiya, vazelin, silikon yağı) olan bərk daşıyıcı (silikagel, aktivləşdirilmiş karbon, qırmızı kərpic və s.) ilə doldurulur.

Buxarlandırıcı termostatın temperaturu 150 °C, sütunun temperaturu 120 °C, detektor termostatı isə 120 °C-dir.

Daşıyıcı qaz – inert qaz (azot, helium və s.).

IN bir standart həll üsulu maddənin məlum konsentrasiyası (C st) olan məhlul üçün analitik siqnalın qiymətini (y st) ölçün. Sonra analitik siqnalın böyüklüyü (y x) maddənin konsentrasiyası naməlum olan məhlul üçün ölçülür (C x).

Analitik siqnalın konsentrasiyadan asılılığı sərbəst termini olmayan xətti tənliklə təsvir edilərsə, bu hesablama metodundan istifadə etmək olar. Standart məhluldakı maddənin konsentrasiyası elə olmalıdır ki, standart məhluldan və maddənin naməlum konsentrasiyası olan məhluldan istifadə zamanı əldə edilən analitik siqnalların qiymətləri bir-birinə mümkün qədər yaxın olsun.

IN iki standart həll üsulu bir maddənin iki fərqli konsentrasiyası olan standart məhlullar üçün analitik siqnalların dəyərlərini ölçün, bunlardan biri (C 1) gözlənilən naməlum konsentrasiyadan (C x) azdır, ikincisi (C 2) daha böyükdür.

və ya

Analitik siqnalın konsentrasiyadan asılılığı başlanğıcdan keçməyən xətti tənliklə təsvir edilərsə, iki standart həll üsulu istifadə olunur.

Misal 10.2.Maddənin naməlum konsentrasiyasını təyin etmək üçün iki standart məhluldan istifadə edilmişdir: onlardan birincisində maddənin konsentrasiyası 0,50 mq/l, ikincisində isə 1,50 mq/l-dir. Bu məhlulların optik sıxlıqları müvafiq olaraq 0,200 və 0,400 olmuşdur. Optik sıxlığı 0,280 olan məhluldakı maddənin konsentrasiyası nə qədərdir?

Əlavə metodu

Additiv üsul adətən mürəkkəb matrislərin təhlilində, matris komponentləri analitik siqnalın böyüklüyünə təsir etdikdə və nümunənin matris tərkibini dəqiq surətdə köçürmək mümkün olmadıqda istifadə olunur. Bu üsul yalnız kalibrləmə qrafiki xətti olduqda və mənbədən keçdikdə istifadə edilə bilər.

İstifadə aşqarların hesablanması üsulu Birincisi, maddənin naməlum konsentrasiyası (y x) olan nümunə üçün analitik siqnalın böyüklüyü ölçülür. Sonra analitin müəyyən dəqiq miqdarı bu nümunəyə əlavə edilir və analitik siqnalın qiyməti (y ext) yenidən ölçülür.

Lazım gələrsə, məhlulun seyreltilməsini nəzərə almaq lazımdır

Misal 10.3. Maddənin naməlum konsentrasiyası olan ilkin məhlulun optik sıxlığı 0,200 idi. Bu məhlulun 10,0 ml-ə eyni maddənin konsentrasiyası 2,0 mq/l olan 5,0 ml məhlul əlavə edildikdən sonra məhlulun optik sıxlığı 0,400-ə bərabər oldu. İlkin məhluldakı maddənin konsentrasiyasını təyin edin.

= 0,50 mq/l

düyü. 10.2. Əlavələrin qrafik üsulu

Metod kalibrləmə əyrisinin xətti bölgələrində tətbiq olunur.

2.1. Çoxlu əlavə üsulu

Şəxsi farmakopeya monoqrafiyasında göstərildiyi kimi hazırlanmış test məhluluna Vst həcminin bir neçə (ən azı üç) hissəsi daxil edilir. məhlulda sabit ion gücü vəziyyətini müşahidə etməklə təyin olunan ionun məlum konsentrasiyası olan məhlul. Hər əlavədən əvvəl və sonra potensialı ölçün və ölçülənlər arasında ∆E fərqini hesablayın

burada: V – sınaq məhlulunun həcmi;

C - sınaq məhlulunda təyin olunan ionun molyar konsentrasiyası;

Aşqar Vst həcmindən asılı olaraq qrafik qurun. və yaranan düz xətti X oxu ilə kəsişənə qədər ekstrapolyasiya edin.Kəsişmə nöqtəsində təyin olunan ionun sınaq məhlulunun konsentrasiyası tənliklə ifadə edilir:

burada: V sınaq və ya boş məhlulun həcmidir;

C - sınaq məhlulunda təyin olunan ionun konsentrasiyası;

Vst. – standart məhlulun əlavə həcmi;

Cst. – standart məhlulda təyin olunan ionun konsentrasiyası;

∆E – əlavədən əvvəl və sonra ölçülən potensial fərq;

S - konsentrasiyaları 10 əmsalla fərqlənən və kalibrləmə əyrisinin xətti bölgəsinə uyğun gələn iki standart məhlulun potensial fərqini ölçməklə sabit temperaturda eksperimental olaraq təyin olunan elektrod funksiyasının yamacıdır.

Standart və sınaq ləkələrinin optik sıxlıqlarının müqayisəsi üsulu

həllər

Maddənin konsentrasiyasını təyin etmək üçün sınaq məhlulunun bir hissəsini götürün, ondan fotometriya üçün rəngli məhlul hazırlayın və optik sıxlığını ölçün. Sonra konsentrasiyası məlum olan analitin iki və ya üç standart rəngli məhlulları eyni üsulla hazırlanır və onların optik sıxlıqları eyni lay qalınlığında (eyni kuvetlərdə) ölçülür.

Müqayisə olunan məhlulların optik sıxlıqları aşağıdakılara bərabər olacaq:

test həlli üçün

standart həll üçün

Bir ifadəni digərinə bölmək, əldə edirik:

Çünki 1 X = l ST, E l= const, onda

Müqayisə üsulu tək təyinatlar üçün istifadə olunur.

Mərhələli qrafik metodu

Kalibrləmə qrafiki metodundan istifadə edərək maddənin tərkibini müəyyən etmək üçün müxtəlif konsentrasiyalı 5-8 standart məhlullar seriyası hazırlayın (hər nöqtə üçün ən azı 3 paralel məhlul).

Standart məhlulların konsentrasiya diapazonunu seçərkən aşağıdakı prinsiplərdən istifadə olunur:

Sınaq məhlulunun konsentrasiyalarında mümkün dəyişikliklərin diapazonunu əhatə etməlidir, sınaq məhlulunun optik sıxlığının təxminən kalibrləmə əyrisinin ortasına uyğun olması arzu edilir;

Bu konsentrasiya aralığında seçilmiş kyuvet qalınlığında olması arzu edilir I və analitik dalğa uzunluğu l işığın udulmasının əsas qanunu, yəni qrafiki müşahidə edildi D= /(C) xətti idi;

Əməliyyat diapazonu D, standart məhlulların diapazonuna uyğun olaraq ölçmə nəticələrinin maksimum təkrarlanmasını təmin etməlidir.

Yuxarıda göstərilən şərtlərin birləşməsində həllediciyə nisbətən standart məhlulların optik sıxlıqları ölçülür və D = /(C) asılılığının qrafiki çəkilir.

Yaranan əyriyə kalibrləmə əyrisi (kalibrləmə qrafiki) deyilir.

D x məhlulunun optik sıxlığını təyin etdikdən sonra onun ordinat oxundakı dəyərlərini, sonra isə absis oxunda - müvafiq konsentrasiya dəyərini C x tapın. Bu üsul seriyalı fotometrik analizlər apararkən istifadə olunur.

Əlavə metodu

Əlavə metodu müqayisə metodunun variasiyasıdır. Məhlulun konsentrasiyasının bu üsulla təyin edilməsi sınaq məhlulunun və eyni məhlulun optik sıxlığının müəyyən edilən maddənin məlum miqdarının əlavə edilməsi ilə müqayisəsinə əsaslanır. Aşqar üsulu adətən işi sadələşdirmək, xarici çirklərin müdaxilə təsirini aradan qaldırmaq və bəzi hallarda fotometrik təyinetmə metodunun düzgünlüyünü qiymətləndirmək üçün istifadə olunur. Aşqar üsulu işığın udulmasının əsas qanununa məcburi riayət etməyi tələb edir.

Naməlum konsentrasiya hesablama və ya qrafik üsullarla tapılır.

İşığın udulmasının əsas qanununa və sabit təbəqə qalınlığına uyğun olaraq, sınaq məhlulunun və sınaq məhlulunun aşqar ilə optik müstəvilərinin nisbəti onların konsentrasiyalarının nisbətinə bərabər olacaqdır:

Harada D x- sınaq məhlulunun optik sıxlığı;

D x + a- aşqar ilə sınaq məhlulunun optik sıxlığı;

C x- sınaqdan keçirilən rəngli məhlulda sınaq maddəsinin naməlum konsentrasiyası;

S a- sınaq məhlulunda əlavənin konsentrasiyası.