Topniki - rodzaje po co się stosuje?

Topniki-to substancje dodane do innej substancji w celu przeprowadzenia jej w stop rozpuszczalny bądź obniżenia jej temp. topnienia.

Najczęściej stosowanymi topnikami są :

• węglan sodu bezwodny, ewentualnie w mieszaninie z węglanem potasu

• węglan sodu z czteroboranem sodu

• węglan sodu z azotanem (V) potasu

• wodorotlenek sodu lub potasu

• nadtlenek sodu

• disiarczan (VI) potasu

• czteroboran lub metaboran litu

Dobór - odpowiedniego topnika jest uzależniony od składu badanego materiału orazb od przyjętego schematu analizy.

Topniki kwasowe:KHSO₄ , K₂S₂O₇ jeżeli nic nie daje mineralizacja i ekstrakcja.

Mineralizacja- usunięcie substancji organicznych, co można przeprowadzić na sucho - przez spalenie na powietrzu lub w strumieniu tlenu, albo na mokro działaniem odpowiednich utleniaczy np. H₂SO₄, mieszanina kwasów H₂SO₄ i HNO₃, H₂SO₄ i H₃CrO₃, H₂O₂ i KMnO₄

Ekstarkcja- metoda rozdzielania wykorzystująca różnicę rozpuszczalnych związków chemicznych w dwu nie mieszających się cieczach (z których jedną jest z reguły roztwór wody , a drugą odpowiedni rozpuszczalnik org.)może służyć zarówno do rozdzielania oznaczonych składników jak i do usuwania składników przeszkadzających. W wielu przypadkach wyciąg może być bezpośrednio użyty do końcowego oznaczania np. spektrofotomicznego.

Metoda ICP-AES

Metodą tą można oznaczać ok. 70 pierwiastków. Daje możliwość dokładnego oznaczania danego pierwiastka w zakresie od ilości śladowych po makroskł. Bez konieczności wielokrotnego rozcieńczania próbki. Znalazła zastosowanie do następujących dziedzin: geologia, rolnictwo, ochrona środ. , wody naturalne i ścieki, badania kliniczne, żywność, kryminalistyka.

ICP-AES - roztwór badanej substancji wprowadza się do plazmy w postaci aerozolu. W plazmie zachodzi kolejno desolwatacja aerozolu, odparowanie cząst. Soli, dysocjacja cząst. na atomy (atomizacja), wzbudzenie i jonizacja

Plazma - to stan materii, w którym zjonizowany gaz zawiera oprócz obojętnych atomów i cząsteczek dostateczną ilość jonów dodatnich i elektronów. Charakteryzuje się możliwością przewodzenia prądu elekt. Oraz czułością na pole magnet.

WWA i metale ciężkie w dymie wydostającym się z komina:

-za pomocą sondy o odpowiedniej konstrukcji

• Jeżeli w pkt pobierania próbek jest zbyt wysoka temp. to sondę chłodzi się parą wodną (sondy chłodzone)

• W gazach o niskich temp. (duża zawartość wilgoci) sonda musi być podgrzewana tak aby temp. pobieranych gazów podniosła się powyżej pkt rosy. Ma to znaczenie przy oczyszczania gazów suchych a wyst. Zjawisko kondensacji pary wodnej uniemożliwia ich działanie.

-najprostszym sposobem przygotowania próbki gazów do analizy chromatograficznej jest bezpośrednie podłączenie źródła analizowanego gazu do zaworu dozującego.

Ekstrakcja do fazy stałej (SPE)

W ekstrakcji do fazy stałej są stosowane kolumny wypełnione żelem krzemionkowym, nośnikiem z chemicznie związanymi fazami, wymieniaczami jonowymi oraz fazami specyficznymi .Zapewnia to selektywną adsorpcję z próbek określonych substancji.

Na kolumnach (SPE) następuje zatrzymywanie odpowiednich składników co umożliwia zatężenie próbek o dużej objętości, oczyszczenie od zanieczyszczeń i usuwanie matrycy. Wymywanie zaadsorbowanych lub ropuszcz. Skład. Odbywa się małymi objętościami rozpuszczalników. Otrzymany eluat może być natychmiast poddany analizie.

Zastosowanie: ochrona środ, medycyna, przemysł śr. Spożywczych, przem. chemiczny. Ekstrakcja umożliwia szybkie, oszczędne i skuteczne przygotowanie próbek do metod chromatograficznej (TLC, HPLC, GC) oraz spektrofometrycznego (UV,VIS)

Faza zmodyfikowana, gdzie się używa?

Używa się ją w chromatografii cieczowej . Modyfikacja polega na związaniu z aktywnymi gr. żelu związków organicznych w reakcjach podobnych silanizowaniu nośników . Aktywność rozdzielcza żelu krzem. Jest związana z obecnością na jego powierzchni grup silonowych lub siloksanowych. Obecność tych grup powoduje że na powierzchni żelu może adsorbować się woda dezaktywując tę powierzchnię. Dlatego przed użyciem żel zwykle aktywuje się usuwając wodę.

Zmniejszanie próbki - otrzymana próbka musi być poddana homogenizacji i zmniejszeniu do wielkości próbki lab. Jeśli chodzi o materiały stałe sypkie, to najstarszą mat. zmniejszania masy próbki jest technika ćwiartkowania. Ćwiartkowanie prowadzi do zmniejszania próbki o połowę.

• promienne sypanie dwóch stożków - najprostsza metoda ręcznego zmniejszania

• przesypywanie frakcjonowane - przesypuje się na 5 bliźniaczych stosów, a następnie przypadkowo wybiera się jedną.

• Dzielnik z przegrodą

• Dzielniki laboratoryjne z ruchomą konsolą, z ruchomym dozownikiem.

Pobieranie próbek gazów:

1. metoda sedymentacyjna - badane zanieczyszczenia osadza się na powierzchni urządzenia wychwytującego. Określa się ilość zanieczyszczeń w stosunku do jednostki powierzchni urządzeń (płyta osadcza o znanych wymiarach)

2. metoda izolacyjna - próbkę badanego powietrza pobiera się do pojemnika np. pipety gazowej, butelki szklanej. Transport do laboratorium.

3. Metoda aspiracyjna - badane zanieczyszczenia wyodrębnia się przepuszczając przez selektywny filtr. Filtr może być ciałem stałym lub ciekłym. Np. pomiar zawartości pyłów w powietrzu. Przed pomiarem należy zanotować parametry powietrza lub gazu.

Pobieranie próbek filmu powierzchniowego:

„Film powierz.” Jest to część zbiornika wodnego, w której występuje największe stężenie zanieczyszczeń. Org. Film na powierzchni wody morskiej, zarówno pochodzenia biogenicznego jak i antropogenicznego jest istotną sprawą w wodach strefy brzegowej. Do pobierania próbek są specjalne metody. Np. próbnik zanurzeniowy o budowie prostokątnej z podwójnymi ścianami, który „odcina” pokryty filmem rejon powierzchni wraz z przylegającą podpowierzchniową warstwą wody. Używa się próbnika Garreta - siatki metalowej o wym 50x65cm . Zbiera on warstwę powierzchni 0,3mm. Próbka wody jest pobierana z cylindra do rury szklanejφ<0 cylindra. Grubość warstwy filmu oblicza się =na podstawie odległości między wskazówkami.

Uśrednienie próbek

Przygotowanie próbek laboratoryjnych - przygotowuje się z próbek ogólnej, reprezentuje ona własności partii produktów przeznaczonych do badań lab Wielkość próbki powinna być taka aby można było dokonać trzykrotne wszystkich przewidzianych badań.

Przykłady antropogenicznych badań:

a)woda : zanieczyszczenia makroskopowe, dające się ze względu na swoje rozmiary łatwo usunąć w sposób mechaniczny za pomocą filmów, odstojników czy sit: zanieczyszczenia koloidalne jak krzemionka, daje smary i inne, których niewielkie cząstki nie są zatrzymywane przez zwykłe filtry; zanieczyszczenia cząstkowe, a więc rozpuszczone w wodzie sole i gazy.

Główne źródła zanieczyszcz. Środowiskowych spowodowanych przez człowieka stanowią:

• przemysł

• energetyka

• chemizacja rolnictwa

• motoryzacja

• zużyte opakowania

Gleba:

• nawozy mineral.: azotany (V), azotany (III), siarczany (VI)

• preparaty do ochrony roślin : chlorowanie, zw. Fosforogenne, zw. Karbominowe, zw alkilowe, pierw. Śladowe

• odpady i ścieki przemysłowe: tlenki śiarki, wapnia,

• gazy spalinowe: tl. Siarki, azotu , ozon, węglowodory, pierw. Śladowe.

Pobieranie próbek gleby w zależności od celu analizy

Przygotowanie gleby do pobierania próbek: wykopanie profilu glebowego tzn. odkrycie górnej, możliwie nie zniekształconej, co najmniej jednej warstwy gleby do głębokości 1,5m, określenia i zaliczenia gleby do odpowiedniej jednostki genetycznej klasyfikacji ( typ, rodzaj, gatunek) oraz szczegółowego opisaniu profilu (miąższości, barwy, uziarnienia). Próbki pobiera się z poszczególnych poziomów gatunkowych lub warstw glebowych, a niekiedy warstw geologicznych.

a)Próbki bez zachowania struktury ( w celu określenia) uziarnienia gleby, gęstości pozornej, higroskopijności, kwasowości, zawartości węglanów, składu chemicznego i mineralnego, wycina się ręczną szufelką lub nożem ze środkowej, najbardziej typowej części. Próbka z najniższej części profilu powinna reprezentować jego dolny poziom do głęb. 2m. Masa próbek żwirowych lub kamienistych musi być >1,5kg. Pobrana z każdego poziomu próbki wsypuje się do płócianych lub plastikowych woreczków, podpisuje się wrzucając plastikową etykietę i do transportu z danego profilu skł. Się razem (zwilżając je)

b)próbki o nie naruszonej strukturze-w celu określenia pojemności w stosunku do wody i do powietrza oraz strukturę gleby i gęstości. Pobiera się do cylinderków metalowych o znanej pojemności(najczęściej 100ml) zamknięte z dwu stron gumowymi pokrywami . Cylinderki należy oczyścić, osuszyć i zważyć. Po zidentyfikowaniu poszczególnych poziomów, ustala się miejsce pobierania próbki i zaczynając od dołu wbija się w glebę cylinderki za pomocą wciskacza w miejsce zaznaczone w każdym poziomie. Wyjmuje się cylinderek wypełniony glebą, wyrównuje się powierzchnię i przykrywa. Z warstwy org. gleby (torf, próchnica) pobiera się próbki do cylinderków o poj. Do 500ml.

Pobieranie próbek osadów dennych: Ze znanych urządzeń do pobierania próbek osadów warunki spełnia sonda rdzeniowa Niemisto, która stosuje się na Bałtyku do pobierania probek osadów „miekkich”. Obok sondy rdzeniowej często używa się próbników typu „box corer”, różnego rodzaju czerpaków, np. czerpaków typu Van Veena. Otrzymuje się w nich próbki częściowo naruszone w trakcie zamykania się czerpaka, a później przy jego podnoszeniu. Do osadów gruboziarnistych, żwirowych czy kamienistych konieczne jest stosowanie czerpaków odpowiednio ciężkich. W przypadku tych osadów trudno uzyskać powtarzalne wyniki analiz, w związku z tym konieczne jest odrzucenie gruboziarnistej frakcji osadów

IV. Pobieranie próbek materiałów ciekłych.

Ze względu na wielką rozmaitość występujących w wodach zanieczyszczeń tylko w wyjątkowych przypadkach przeprowadza się pełną analizę wody, mającą na celu wszystkich występujących w niej składników. Z zasady analizuje się wodę pod kątem oceny jej przydatności do określonych celów, oznaczając tylko te składniki, które mogą być w danym przypadku szkodliwe. Wyniki analiz pozwalają na dobór odpowiednich metod oczyszczania wody lub służą do sprawdzania, czy proces oczyszczania wody przebiegał prawidłowo i czy woda odpowiada stawianym jej wymaganiom. Ilość potrzebnej wody zależy od zakresu przewidywanych badań, jednak przeciętnie wynosi 1- 5 l. Wodę należy pobierać do całkowicie szczelnych butelek, starannie przepłukanych pobieraną wodą i należy przy tym zwracać uwagę, aby pod korkiem butelki czy też naczynia nie został pęcherzyk powietrza. Rodzaj używanych butelek zależy od pierwiastków lub związków chemicznych, które mają być oznaczane. Niektóre rodzaje szkła uwalniają sód, krzem, bor. Dlatego też przy oznaczaniu tych pierwiastków wskazane jest stosowanie butelek polietylenowych, natomiast przy oznaczaniu zawartości związków organicznych w pobranych próbkach wody można stosować butelki szklane. Podczas pobierania próbki ze strumienia lub ze źródła butelkę trzyma się za dno, a szyjkę skierowuje pod prąd. Unika się wprowadzenia unoszących się na powierzchni wody materiałów, utrzymując szyjkę dostatecznie głęboko. Do pobierania próbek z głębokości i z określonego poziomu służą próbniki otwierane z odległości, zawieszone na lince zaopatrzonej w oznakowania długości.

Do pobierania próbek z warstw głębszych służą batometry powszechnie znane jako próbniki DHI. Próbnik taki umożliwia pobranie próbek w wymiennych kolbach okrągło dennych.

3. Próbniki do pobierania próbek materiałów mazistych, ciastowatych i łatwo topliwych.

a) towary maziste i ciastowate.

Sprzęt do pobierania tych towarów zależy od rodzaju próbki, jaka ma być pobrana. W celu pobrania próbki miejscowej z górnej warstwy naczynia można użyć metalowej lub ceramicznej łopatki. W przypadku towarów jednorodnych w obrębie opakowania łopatką można pobierać również próbki pierwotne w celu sporządzenia próbki reprezentatywnej.

Próbnik wykonany jest z dwóch połówek rury przeciętej wzdłuż i połączonej małymi zawiasami. Do górnej części obu połówek rury przymocowana jest rączka, umożliwiająca zagłębienie i zamykanie próbnika. Dolny koniec próbnika ma zakończenie stożkowe. Otwarty próbnik wbija się w towar, a po osiągnięciu wymaganej głębokości zamyka , obracając go o 180 stopni, następnie wyciąga, a próbkę przenosi za pomocą pręta lub łopatki do przygotowanego naczynia.

Do pobierania próbek towarów o konsystencji bardziej ciastowatej używa się próbnika - zasada jego użycia jest podobna do używania świdra stolarskiego.

b)towary łatwo topliwe.

Jeśli istnieje możliwość ogrzania produktu i przeprowadzenia go w stan ciekły, to do pobierania próbki stosuje się sprzęt taki jak do towarów ciekłych. Próbki towarów zestalonych, w zależności od ich twardości, pobiera się nożem, próbnikiem lub używa się siekiery oraz młotka i dłuta.

Pobieranie próbki polega na wykrojeniu gorącym nożem kawałka towaru, najczęściej w kształcie stożka, co ułatwia jego wyciągnięcie z określonego miejsca opakowania. Tak pobrane próbki, w miarę możliwości tej samej wielkości, przekłada się do przygotowanego naczynia na próbkę ogólną lub odkłada oddzielnie.

Używanie próbnika wymaga użycia znacznej siły w przypadku towarów twardszych. Użycie innych narzędzi jak siekiery czy dłuta, może być z dobrym skutkiem stosowane do towarów kruchych i łamliwych, w przeciwnym razie produkt przylega do narzędzia, utrudniając pobranie próbki.

c)próbniki do pobierania próbek materiałów sypkich i w kawałkach.

Głównymi czynnikami determinujacymi wybór sprzętu do pobierania próbek towarów stałych są: granulacja, ilość towaru oraz czy jest on w spoczynku czy też w ruchu.

Najprostszym przyrządem do pobierania próbek materiałów sypkich i w kawałkach jest łopata lub łopatka o wymiarach zależnych od rozmiarów czastek towaru oraz wielkości próbki pierwotnej.

Najpowszechniej stosowanymi próbnikami do pobierania próbek towarów drobnoziarnistych, granulowanych oraz sproszkowanych są zgłębniki o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Próbniki te można podzielić na jednorurowe i dwururowe.

Próbnik skonstruowany jest z rury metalowej ściętej pod kątem 45 stopni na jednym końcu, z lekko zaokrąglonymi krawędziami. Na drugim końcu znajduje się rękojeść z odpornego materiału zamykająca rurę. Po napełnieniu próbnik wyciąga się a zawartość przesypuje do uprzednio przygotowanego naczynia. Wsuwając próbnik należy zwrócić uwagę aby nie przebić opakowania na wylot. Wadą tego próbnika poza tym, że można go stosować tylko w pozycji horyzontalnej lub pod niewielkim kątem, jest również strata części próbki z końcowej części przyrządu podczas wyciągania z materiału.

PROBLEMY ZWIĄZANE Z ANALIZĄ PRÓBEK ŚRODOWISKOWYCH

-reprezentatywność- informacje dotyczące próbki muszą stanowić dokładne odbicie informacji przynależnych do badanego obiektu. Próbką pobiera się z partii produktów, reprezentuje ona jej właściwości, powinna mieć przeciętny skład i właściwości materiału badanego. Właściwe pobranie produktu bywa nie łatwe. Bywa uważane za najważniejszy punkt procesu analitycznego. Może się zdążyć iż najstaranniej wykonana analiza

próbki nie reprezentatywnej prowadzi do złej oceny produktu partii.

-jednorodność próbek- pełna analityczna charakterystyka środowiska wymaga przede wszystkim oznaczania wszystkich substancji szkodliwych, występuje we wszystkich elementach środowiska. Jest to niezmiennie ważne z punktu widzenia narażenia człowieka kontaktującego, się w różnym stopniu z poszczególnymi elementami, i środowiska. Narażenia na wchłanianie substancji toksycznych ze środowisk zmusza nas do kompleksowego podejścia do zjawiska i operowania wskaźnikami toksyczności, ale właściwa ich ocena jest możliwa dzięki analityce specjacyjnej.

Specjacja- proces mający na celu dostarczenie dowodów na fakt istnienia atomowych i molekularnych postaci analitów. Celem analizy nie jest oznaczenie całkowitej zawartości skł. W próbce materiału lecz oznaczenie tej jego postaci która przejdzie do określ. roztw. w czasie ługowania np.; kwas określenie stężęnia (tzn, w jakiej postaci i w jakim stopniu skażona). W tym celu nie rozpuszcza się próbki całkowicie lecz ługuje się ją roztw. I oznacza zawartość badanego skł. np.; metalu w zastosowanym roztworze ługującym.

Przykład; oznaczenie rtęci w wodach (w polsce i na świecie ) ten toksyczny pierwiastek może występo. w wodzie w postaci zw. nieorganicznych tworząc jony rtęci (I) i rteci (II) oraz w postaci rtęci metalicznej a także w zw. org; metylo-, etylo-, fenylortęciowych. Ponieważ zw. rteciorganicznych są znacznie bardziej toksyczne od nieorganicznych należy oznaczać w wodach i ściekach zawart. rtęci zarówno w zw. org. jak i nieorg, a nie tylko jej całkowitą zawartość.

---