1. SPOSOBY POBRANIA WODY DO ANALIZY

Pobrana próbka powinna odzwierciedlać stan i warunki panujące w miejscu pobrania.

Wodę pobieramy do szczelnych naczyń wcześniej popłukanych danym roztworem. Naczynie napełniamy całkowicie a następnie zamykamy korkiem, tak aby nie dostało się powietrze. Ilość pobranej wody 1-5 dm3.

Pojemniki:

-polietylen – oznaczenie sodu, krzemu

-szklane lub teflonowe – analiza związków organicznych

Miejsce poboru:

- zbiorniki otwarte lub wody powierzchniowe – pobór z głębokości z której będzie czerpana

- wody płynące – w miejscu najsilniejszego prądu

Urządzenia do poboru wody:

- butelki na lince z obciążonym dnem

-batometr (pobór wody bez mieszania się warstw)

- zestaw butli przedmuchiwanych powietrzem

- sonda połączona z chłodnicą i odbiornikiem (przewody i obiekty zamknięte)

- specjalne próbniki (z otworów o malej powierzchni )

- pojemnik o znanej powierzchni (wody deszczowe)

Próbkę należy: chłodzić, zamrażać i dodawać środki utleniające (chloroform) aby zachować procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne.

1. SPOSOBY POBIERANIA PRÓBEK SCIEKÓW

Pobrana próbka powinna odzwierciedlać stan i warunki panujące w miejscu pobrania.

Zasady poboru:

- ustalenie wpływu ścieków na wody odbiornika – z wylotu kanału

- kontrola działania oczyszczalni – z kanału doprowadzającego i odprowadzającego ścieki

- sprawność urządzeń do oczyszczania ścieków – z przewodu odprowadzającego, doprowadzającego oraz z charakterystycznego punktu urządzenia.

Skład oraz ilość ścieków zmienia się w czasie, dlatego próbkę należy pobrać w odstępach minutowych, godzinowych oraz dobowych.

Pobór próbki:

- pobieranie pojedynczych próbek i analiza

- próbki średnie mieszane – pobieranie próbek w odstępach czasu i mieszanie

- automatyczny przyrząd pobierania próbki ścieków

1. SPOSOBY POBIERANIA PRÓBEK GLEB I GRUNTÓW

Pobrana próbka powinna odzwierciedlać stan i warunki panujące w miejscu pobrania

Próbki gleby pobiera się z poszczególnych poziomów i warstw.

Pobór próbki:

- bez zachowania struktury – określenie uziarnienia, gęstości pozornej, higroskopijności, składu chemicznego, mineralnego (wycinek gleby do woreczka)

- z zachowaniem struktury – określenie stosunków powietrzno wodnych , określenie struktury gleby ( laska glebowa, pełen obrót , do pudelka)

Metody poboru próbki:

- sondowanie

-wiercenie

-odkrywki glebowe

-zagłębniki

-laska glebowa

Rodzaje próbek:

- o naturalnym uziarnieniu (zachowanie wilgotności i struktury)

- o naturalnej wilgotności (zachowanie wilgotności i struktury)

-o naturalnej strukturze (zachowanie uziarnienia, wilgotności i struktury)

Po pobraniu próbkę należy przechowywać w temperaturze od 0 do 5 bez narażenia na działanie światła.

4. SPOSOBY PRZEPROWADZANIA ANALITU DO ROZTWORU.

a. rozpuszczanie- substancja nie ulega przemianie chemicznej i rozpuszcza się całkowicie w rozpuszczalniku

b. roztwarzanie – substancja ulega przemianie chemicznej

- roztwarzanie mokre – podwyższona temperatura lub pod ciśnieniem przy użyciu kwasów lub wodorotlenków

-roztwarzanie za pomocą gazów – w reaktorach przepływowych i często pod ciśnieniem

c. Stapianie – wykorzystanie stopników, próbkę skupia się z dobranych stopnikiem

Próbki kwaśne stapia się z stopnikiem o odczynie zasadowym, i odwrotnie. Taki stop otrzymujemy za pomocą wody, zasad lub kwasów.

d. Mineralizacja – służy do usunięcia matrycy organicznej

-. M. sucha – ogrzewanie i prażenie w parownicach lub tyglach kwarcowych

Substancja organiczna ulega rozkładowy, ciemnieje i zwęgla się. Taki popiół rozpuszcza się w kwasie azotowym V lub siarkowym VI , a następnie oznacza się składniki mineralne

- M. mokra – ogrzewanie próbki w zlewie lub kolbie ze stężonym kwasem

5. KRYTERIA WYBORU METODY ANALITYCZNEJ

Metody pomiaru analitycznego można podzielić na:

• fizyczne i chemiczne

• klasyczne i instrumentalne

• bezwzględne (absolutne) i porównawcze (względne)

Wybrane zjawiska fizyczne wykorzystywane w metodach instrumentalnych:

• odbicie światła

• załamanie światła

• skręcenie płaszczyzny światła spolaryzowanego

• absorpcja i emisja promieniowania elektromagnetycznego

• rozproszenie promieniowania

Wybrane zjawiska fizykochemiczne stosowane w analizie instrumentalnej

• wydzielanie elektrolityczne

• przepływ prądu między elektrodami

• zmiana potencjału elektrodowego

• przewodnictwo elektryczne roztworów

Metody analityczne

• analiza klasyczna – metody wagowe i objętościowe oparte na właściwościach chemicznych analizowanych substancji

• analiza instrumentalna – metody wykorzystujące zjawiska fizyczne i fizykochemiczne. Do ich wykonania potrzebna jest odpowiednia aparatura

Metody bezwzględne – nie wymagające wzorcowania i z reguły oparte na reakcjach chemicznych przebiegających całkowicie i zgodnie ze znaną stechiometrią. Są to:

• grawimetria – pomiar masy produktów reakcji strącania (ważenie)

• miareczkowanie – pomiar objętości titranta

• gazometria – pomiar objętości gazu

• kulometria – pomiar wielkości ładunku

• elektrograwimetria – pomiar masy substancji wydzielonej na elektrodzie (ważenie)

• termograwimetria – pomiar ubytku masy (ważenie)

Metody porównawcze (względne) – wymagają kalibracji względem znanych wzorców. Do metod porównawczych należy większość metod instrumentalnych. Porównanie z wzorcami może być wykonane różnymi metodami:

• metodą krzywej kalibracyjnej (seria wzorców zewnętrznych)

• metodą dodawania wzorca (substancję oznaczaną)

• metodą wzorca wewnętrznego (substancję nie będącą analitem)

Kryteria wyboru metody analitycznej

• wymagana precyzja oznaczeń

• czułość i zakres oznaczalności metody

• wielkość próbki

• selektywność, specyficzność oznaczeń

• stan skupienia próbki

• możliwość rozkładu lub niszczenia próbki

• liczba oznaczeń

• czas wykonywania analizy

• koszt analizy

Kryteria oceny metod analitycznych

• dokładność metody

• precyzja

• czułość

• oznaczalność / wykrywalność

• specyficzność

Etapy procesu analitycznego

A – pobieranie próbki

B – przygotowanie próbki do analizy

C – pomiar

D – obróbka wyników

E – informacja analityczna i wnioski

6. METODY ZATERZANIA ANALITU

* WYMIANA JONOWA – separacja jonów w układzie dwufazowym (w formie jonitu i roztworu)

* STRĄCANIE – wydzielenie składnika z układu poprzez przeprowadzenie go w nierozpuszczalny związek

* EKSTARKCJA – rozdzielanie mieszanin za pomocą rozpuszczalnika ciekłego lub gazu w stanie nadkrytycznym. Ekstrakcja zachodzi zatem w układzie dwu fazowym:

+ ciecz – ciecz / przemieszczanie się jednego lub kilku składników z jednej fazy do drugiej (fazy wodnej do organicznej).

+ od fazy stałej / próbka przepuszczana jest przez sorbent, analit zostaje zatrzymany na złożu? a nastepnie wymyty rozpuszczalnikiem i poddany analizie

+ w stanie nadkrytycznym / płyn w stanie nadkrytycznym to substancja, która nie jest ani gazem ani cieczą, ale posiada właściwości jednego i drugiego.

7. EKSTRAKCJA JAKO TECHNIKA ZATĘRZANIA PROBEK ŚRODOWISKOWYCH

Ekstrakcja - rozdzielanie mieszanin za pomocą rozpuszczalnika ciekłego lub gazu w stanie nadkrytycznym. Metoda polega na wykorzystaniu niejednakowej rozpuszczalności substancji w dwóch nie mieszających się mieszaninach ze sobą rozpuszczalnikach.

Na przebieg ekstrakcji mają wpływ takie czynniki jak:

- pH

- stężenie składników

- temperatura

- czas trwania reakcji

Ekstrakcja zachodzi zatem w układzie dwufazowym:

+ ciecz – ciecz / przemieszczanie się jednego lub kilku składników z jednej fazy do drugiej (fazy wodnej do organicznej).

+ od fazy stałej / próbka przepuszczana jest przez sorbent, analit zostaje zatrzymany na złożu a następnie wymyty rozpuszczalnikiem (eluent?) i poddany analizie

+ w stanie nadkrytycznym / niewielkie ilości próbki, krótki czas ekstrakcji, proces zautomatyzowania?

8. ZASTOSOWANIE WYMIANY JONOWEJ JAKO TECHNIKI ZATĘŻANIA

   Wymiana jonowa – to proces polegający na rozdzieleniu jonów w układzie dwufazowym : w fazie jonitu (stałej) i w fazie roztworu (ciekłej).

   Próbka przepływa przez warstwę wymieniacza i następuje obsadzenie jonitu jonami obecnymi w próbce. Jony te wymywa się odpowiednio dobranym roztworem i przywraca jonitowi jego dawną postac.

   PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA WYMIANY JONOWEJ DO ZATĘŻENIA ANALITU:

   -oznaczenie glinu w wodach

   -rozdzielenie metali przejściowych od manganu do cynku

   MATERIAŁY JONOWYMIENNE:

   -kationity – mają charakter kwasów, lub soli kwasów i wymieniają się z roztworem na kationy,

   -anionity – mają charakter zasad lub soli zasad i wymieniają się z roztworem na aniony,

   -jonity amfoteryczne – zawierają zarówno grupy kwasowe i zasadowe.

9. TECHNIKI I CEL MINERALIZACJI PRÓBEK

   Mineralizacja – jest to proces usuwania matrycy organicznej.

   Techniki mineralizacji:

   1.Mineralizacja sucha- jest to wyprażanie próbki w temp. 873 K , z minimalnym zwilżeniem kwasem utleniającym.

   2.Mineralizacja mokra – jest to ogrzewanie próbki ze stężonym kwasem utleniającym lub ich mieszaniną.

   3.Mineralizacja mikrofalowa – jest to wykorzystywanie energii mikrofal do rozkładu materii organicznej wspomagane dodatkowo temp. i ciśnieniem oraz obecnością czynników utleniających.

10. METODY ANALITYCZNE OPARTE NA POMIARZE WZGLĘDNYM I BEZWZGLĘDNYM. WADY I ZALETY.

    Metoda bezwzględna – metoda nie wymagająca wzorcowania, oparta na reakcjach chemicznych przebiegających ze znaną stechiometrią.

    Do metod tych należą:

    -grawimetria – gdzie wielkością mierzoną jest masa produktów reakcji strącania.

    -miareczkowanie – oceny ilościowej dokonuje się na podstawie objętości odczynnika.

    Metoda względna (porównawcza) – wymagająca kalibracji względem znanych wzorców.

    Do metod tych należą metody instrumentalne:

    -metoda krzywej kalibracji – pomiar wielkości fizycznej dla roztworów o danym stężeniu i wykreśleniu krzywej

    - metoda dodawania wzorca – polega na pomiarze wielkości fizycznej dla analizowanej próbki i powtórzeniu pomiaru po dodaniu znanej ilości wzorca

    - metoda wzorca wewnętrznego – polega na dodaniu do analizowanej próbki substancji nie będącej analitem , ale o zbliżonych właściwościach.

11. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA METOD ELEKTROCHEMICZNYCH WYKORZYSTYWANYCH W ANALIZIE WÓD I ŚCIEKÓW.

Podział metod elektrochemicznych

1. potencjometryczne- mierzymy potencjał elektrody, który jest funkcją aktywności agalitów w roztworze

   1. potencjometria bezpośrednia

   2. miareczkowanie potencjometryczne

2. kulometryczne- mierzymy ładunek niezbędny do utlenienia lub redukcji

   1. agalitu- kulometria bezpośrednia

   2. titranta- miareczkowanie kulometryczne

3. konduktometryczne- mierzymy opór (przewodnictwo) badanego roztworu

   1. konduktometria bezpośrednia

   2. miareczkowanie kulometryczne

4. woltamperometryczne- mierzymy prąd płynący pomiędzy elektrodami, do których przykłada się stałe luz zmienne w czasie napięcie

   1. polarografia- wielkość prądu jest funkcją liniowo zmiennego w czasie napięcia przyłożonego do elektrod

   2. woltamerometria inwersyjna- wielkość prądu jest funkcją liniowo zmiennego w czasie napięcia przyłożonego do elektrod, przy czym na jednej z elektrod uprzednio elektrolitycznie wydzielono anality

   3. miareczkowanie amperometryczne- mierzymy prąd płynący pomiędzy elektrodami przy stałym, ściśle określonym napięciu przyłożonym do elektrod

5. elektrolityczne- mierzymy masę produktów elektrolizy

Cechy elektrochemicznych metod analizy

• stosunkowo niskie koszty aparatury

• łatwość miniaturyzacji i automatyzacji

• wysoka czułość, precyzja i dokładność pomiaru

• wygoda pomiaru wielkości elektrycznych

15. OZNACZENIE Cu W WODACH METODĄ WOLTAMPEROMETRII

    Mineralizacja- próbkę wody umieścić w parownicy porcelanowej, dodać kilka kropel kwasu azotowego, odparować a następnie spalić w temp. . C. Pozostałość rozpuścić w 10cm3 kwasu solnego. Ponownie odparować i rozpuścić w niewielkiej ilości gorącej wody destylowanej. Dodać amoniak do uzyskania pH=11. Próbkę przesączyć i uzupełnić wodą destylowaną do poprzedniej obj. Stężenie metali w tak przygotowanej próbce nie powinno być mniejsze od 0,5 mg/dm3.

    Wykonanie pomiaru- do przygotowanej próbki dodać 10cm3 roztworu podstawowego, kilka kropel 0,5% roztworu żelatyny oraz kilka kropel nasyconego roztworu siarczanu sodowego (w celu usunięcia tlenu). Roztwór przelać do naczynia elektrolitycznego, włożyć do elektrody i zgodnie z instrukcją fabryczną polarografu rejestrować fale w zakresie potencjału od -0,4 do -1,4V. Rejestrację wykonujemy dwukrotnie. W identycznych warunkach należy wykonać krzywe polarograficzne roztworów wzorcowych, w których stężenia metali wynoszą 0,5 – 5mg/dm3.

16. POLAROGRAFIA.

Podstawy metody:

W polarografii stosuje się elektrodę rtęciową, której katodę stanowią wypływające regularnie wypływające z kapilary krople rtęci, dzięki czemu elektrolit styka się zawsze ze świeżą powierzchnią rtęci. Anodę stanowi warstwa rtęci wchłaniająca rtęć katodową. Potencjał takiej elektrody zależy od rodzaju elektrolitu stykającego się z elektrodą.

Obecnie stosuje się elektrody odniesienia, w szczególności nasyconą elektrodę kalomelową (NEK), która eliminuje taką zależność.

Zalety kroplowej elektrody rtęciowej:

1.odnawianie powierzchni elektrody(produkty reakcji elektrodowej są usuwane wraz z rtęcią co zapewnia stałe parametry elektrody)

2. spadające krople mieszają r-r (zapewnia to odświeżanie jego powierzchni)

3.podczas elektrolizy przebiega znikomo mały prąd

4.duże napięcie wodoru na rtęci (możliwość osiągnięcia dużych bezwzględnych wartości ujemnych potencjałów)

5.rtęć jako metal szlachetny zachowuje się obojętnie w stosunku do większości r-rów

6.idealne warunki do wykorzystania dyfuzyjnego prądu granicznego

Wady:

1.łatwość utleniania rtęci

2.konieczność używania Hg o dużej czystości ze względu na kapilarę

3.mały zakres dla potencjałów dodatnich (powyżej +4 [V] rtęć ulega anodowemu rozpuszczaniu)

4.dla niektórych anionów ograniczenia potencjałów do: Cl^- 0,0[V]; OH^- -0,2[V]; CN^- -0,6[V]

17. MOŻLIWOŚCI I ZASTOSOWANIA SPEKTROSKOPII AAS W ANALIZIE WÓD I ŚCIEKÓW:

• oznaczanie głównie pierwiastków metalicznych (ok. 70 pierwiastków)

• oznaczanie pojedynczych pierwiastków, tzn. w jednym cyklu pomiarowym oznaczamy z reguły jeden pierwiastek

• oznaczanie składników śladowych (śladowe domieszki, rzadko składniki główne)

• oznaczanie tylko roztworów, a w wyjątkowych sytuacjach próbki stałe

• praktyczne zastosowanie w rutynowych oznaczeniach w m. in. w laboratoriach metalurgicznych, rolniczych, medycznych, biologicznych, geologicznych, ochrony środowiska.

29. TECHNIKI ŁĄCZONE

techniki łączone to szereg metod analitycznych o charakterze specjacyjnym wykorzystywanych do właściwego monitorowania obecności substancji zanieczyszczających:

techniki łączone powinny charakteryzować się
- selektywnością techniki rozdzielania

- czułością techniki detekcji selektywnej

- identyfikacja formy chemicznej

Połączenie różnych technik pozwala na wykrycie substancji na poziomieug/dm3. Osiągnicie takiego poziomu jest możliwe dzięki wykorzystaniu technik chromatograficznych na etapie rozdzielania próbki i metod spektroskopowych na etapie detekcji.