I.P.Woda ma twardość 60on. Wyrazić tę wartość w mmolach, mvalach w dm3 wody.2Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody oraz podać metody jej określania.3Czynniki wpływające na twardość wody.4Zasada oznaczeń za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.5Oblicz ile cm3 roztworu KMnO4 o stężeniu 0.02 mol/dm3 może utlenić 100 mg zredukowanego tlenu. Obliczenia wykonać w oparciu o reakcje z H2O2.6Jaką techniką można oznaczyć poziom pestycydów w wodzie. Podać zasadę i warunki oznaczeń.7Czynniki wpływające na pojemność kolumn.8Warunki wytrącania osadów krystalicznych i koloidalnych.9Podać krótką charakterystykę technik analizy procesowej za pomocą których można wykreślić obecność związków fenolowych w wodzie.10Zastosowanie chromatografii jonowymiennej.Ad 1.Woda ma twardość 60on. Wyrazić tę wartość w mmolach, mvalach w dm3 wody.1 mval/dm3 = 2,8 o n 1 mval/dm3 - 2,8 o n X - 60 o n X= 60/2,8 =21,4 mvalAd 2.Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody oraz podać metody jej określania Utlenialność to wielkość wyrażająca ilość tlenu potrzebną do utlenienia substancji organicznych zawartych w wodzie. Jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu (KMnO4) przez łatwo utleniające się substancje chemiczne, np. siarkowodór, siarczyny, azotyny. Utlenialność wody wynosi od 4 mg O2/dm3 dla wód czystych do kilkuset mg O2/dm3 dla wód zanieczyszczonych Twardość wody jest miarą ilości rozpuszczonych w wodzie soli. Właściwość tę nadają jej sole Ca, Mg, Fe, Mn, Al i innych kationów metalów ciężkich. Jej twardość zależy głównie od zawartości Ca2+ i Mg2+(bo dominuja w wodach naturalnych). Jeżeli któryś z wymienionych wcześniej).Ad 4.Zasada oznaczeń za pomocą chromatografii cienkowarstwowej
. Rolę nośnika ogrywa tu płytka szklana lub plastikowa powleczona jednostronnie cienką warstewką sorbentu. Na pkt-y. startowe nanosi się ok..5-500 ug analizowanej substancji. Wywołanie chromatografu odbywa się sposobami chemicznymi
lub fizykochemicznymi. Jeśli analizowane zw. są bezbarwne, ale swiecą w zakresie UV to można zaobserwować w odpowiednich miejscach fluoryzujące plamki, które zaznacza się ołówkiem aby utrwalić i udokumentować przeprowadzoną analizę.Ad 6.Jaką techniką można oznaczyć poziom pestycydów w wodzie. Podać zasadę i warunki oznaczeń.pestycydy - związki zawierające chlor (metoksychlor, DDT, hektachlor); zagrozenie polega na kumulowaniu się ich w organizmach, a przede wszystkim w glebie. W glebie wystepują ok.10 lat w formie nie zmienionej. Zawartość pestycydów typu DDT metoksychlor nie powinno przekraczać 1 mikrograma w litrze, natomiast hektochloru - 0,03 mikrograma w litrze. Sumaryczna wartość pestycydów w 1 dm3 nie może przekraczać 0,5 mikrograma.Oznaczanie pestycydów przy użyciu metody DFG S19 i GC/MSTa metoda analityczna pozwala na wykrycie ponad 270 pestycydów w żywności pochodzenia roślinnego. Ze względu na duży zakres oznaczanych związków DFG S19 nazywana jest inaczej multi metodą. Główne grupy wykrywanych pestycydów to: Chloroorganiczne pestycydy, Fosforoorganiczne pestycydy, Piretroidy ,Inne związki zawierające azotMetoda DFG S19 obejmuje grupę pestycydów, które mogą być oznaczane przy użyciu chromatografii gazowej bez termicznego rozpadu. Związki nietrwałe termicznie oraz polarne muszą być analizowane przy pomocy metod LC. W ciągu ostatnich lat LC/MS/MS stała się drugą ważną multi metodą w typowym oznaczaniu pozostałości pestycydów. Główne grupy pestycydów takie jak: metylokarbaminiany czy herbicydy mocznikowe zaczęły być badane z wykorzystaniem tej metody. Grupy pestycydów analizowanych przez LC/MS/MS to np.- Karbaminiany, Herbicydy mocznikowe Pozostałe sposoby identyfikacji pestycydów takie jak: kolorymetria, polarografia i spektrofotometria IR nie są stosowane ze względu na niska czułość.Ad 7.Czynniki wpływające na pojemność kolumn.- wielkość ziaren (przy drobnym ziarnie przebicie występuje później niż przy grubym)- stosunek wysokość do średnicy (gdy stosunek jest mniejszy od 10 wówczas pojemność kolumny rośnie ze wzrostem wysokości )- szybkość przepływu (ze wzrostem szybkości przepływu maleje pojemność przebicia)Ad 8.Warunki wytrącania osadów krystalicznych i koloidalnych. WARUNKI WYTRĄCANIE OSADÓW KOLOIDALNYCH:- zobojętnienie ładunku koloidów hydrofobowych lub usunięcie otoczki rozpuszczalnika koloidów hydrofilowych- wytrącenie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze z roztworów stężonych w obecności elektrolitów WYTRĄCANIE OSADU HYDROFOBOWEGO:- zobojętnienie ładunku koloidu - proces zobojętnienia polega na dodaniu soli o przeciwnym znak u - koagulacja - proces łączenia się koloidu, jest nieodwracalna. OSADY HYDROFILOWE - proces łączenia się cząstek zachodzi wtedy, kiedy zostanie usunięta otoczka, która jest usuwana przez rozpuszczalnik polarny, np. aceton, lub w procesie dehydratacji. Zjawisko dehydratacji koloidu (cząstek) wiąże się ze zjawiskiem uwadniania jonów wprowadzonych z dodatkiem soli. W wyniku dehydratacji następuje łączenie się cząstek w większe. Połączenie to prowadzi do karbonizacji a dalej do wytracenia roztworu koloidalnego. Proces koagulacji koloidu hydrofilowego jest odwracalny. Koloidy hydrofilowe są znacznie trwalsze niż koloidy hydrofobowe.Ad 9.Podać krótką charakterystykę technik analizy procesowej za pomocą których można wykreślić obecność związków fenolowych w wodzie.Fenole do wód powierzchniowych dostaja się ze ściekami przemysłowymi( koksownie, zakłady chemiczne) Dopuszczalna zawartość w wodzie do picia nie może przekraczać 0,005 mg/dm3.Oznacza się ich zawartość przy wykorzystaniu:1. pomiaru absorpcji. Odczynniki: chlorek p - nitrobenzenodiazoniowy, 0,5M Na2CO3, roztór wzorcowy 0,01 fenolu. Sporządzić krzywą wzorcową.2. przy wykorzystaniu chromatografii cienkowarstwowej.Ad 10.Zastosowanie chromatografii jonowymiennej.CHROMATOGRAFIA JONOWYMIENNA - polega na wymianie jonów pomiędzy jonami znajdującymi się w adsorbencie a jonami znajdującymi się na elektrodzie. Fazą stałą są jonity (kationity i anionity)ZASTOSOWANIE:- oczyszczanie wody, - demineralizacja wody (woda przeprowadzana jest przez silny kwas HCl a nastepnie przez silny anionit), - do oznaczenia białek, aminokwasów, zw. o charakterze polarnym.- używa się do oddzielania takich związków jak aminokwasy, peptydy i białka. Chromatografia jonowymienna jest powszechnie stosowana do oczyszczania białek w systemie FPLC.
II grupa. 1podział wód ze względu na utlenialność, 2jakimi metodami oznacza się miedź,3jakimi metodami oznacza się twardość ogólną wody. 4rodzaje osadów5WWA.Ad 1.podział wód ze względu na utlenialność- głębinowe: 2mg O2/dm3- do picia: 3 mgO2/ dm3- leśne i bagienne 400mgO2/dm3Ad 2.jakimi metodami oznacza się miedźWAGOWO, ELEKTROLITYCZNIE, KOLORYMETRYCZNIE, JODOMETRYCZNIE-metodą pośrednią. Do lekko kwaśnego roztworu o pH 4-5 dodaje się nadmiar KI. Miedź redukuje się do miedzi (I), utleniając jony jodkowe do jodu, który miareczkuje się mianowanym roztworem Na2S2O3 2 Cu2+ + 4 I- → 2 CuI + I2Potencjał normalny układu I2/2I- jest wyższy niż potencjał układu Cu2+/Cu+, ale wskutekwytrącenia się trudnorozpuszczalnego osadu Cul, potencjał układu Cu2+/Cu+ ulega znacznemu podwyższeniu do ok.0,76 V i dlatego zachodzi reakcja ilościowego utleniania jodków. Reakcja ta jest odwracalna i dlatego potrzebny jest duży nadmiar jodku potasu (ok. 40-60-krotny). Miareczkowanie należy prowadzić dość szybko, aby zapobiec utlenieniu jodków tlenem powietrza (jony Cu2+ katalizują tę reakcję). W roztworze nie powinno być chlorków tworzących kompleksy z jonami miedzi.Ad 3.jakimi metodami oznacza się twardość ogólną wody. - metoda wagowa - polega na oddzielnym wagowym oznaczeniu zawartości Ca i Mg. Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się twardość ogólną wody.- metoda palmitynianowa - czynnikiem miareczkującym jest alkoholowy roztwór palmitynianiu potasu. Oznaczenie polega na strąceniu trudno rozpuszczalnego osadu palmitynianu wapnia i magnezu. Po ilościowym związaniu jonów wapnia i magnezu nadmiarpalmitynianu potasu ulega hydrolizie, zmieniając odczyn wody na zasadowy, co w obecności fenoloftaleiny powoduje zabarwienie na różowo.- metoda mydlana - polega na określeniu ilości mianowanego alkoholowego roztworu mydła potasowego, wskaźnikiem jest utrzymująca się piana - metoda Wartha - Pfeifera.-metoda wersenianowa - oznacza się łącznie zawartość jonów Ca2+ i Mg2+ przez miareczkowanie próbki wody roztworem(EDTA)w obecnosci czerni eriochromowej T jako wskaźnika. Jony Ca i Mg w roztworze wodnym o ph ok10 tworzą z czernią zw. kompleksowy barwy czerwonej. Jest on mniej trwały niż kompleks z wersenianem diodowym. Podczas miareczkowania, po związaniu wszystkich jonów Ca i Mg w roztworze jego barwa zmienia się z czerwonej na niebieską. Zmiana ta jest wyraźna przy dostatecznej ilości jonów Mg .Ad 4.rodzaje osadów- krystaliczne: drobnokrystaliczne, grubokrystaliczne- koloidalne: serowate, galaretowate, hydrofilowe i hydrofobowe OSADY KRYSTALICZNE: - jest to osad złożony z cząstek o uporządkowanej budowie sieciowej, tworzący podczas rozpuszczania na ogół roztwory rzeczywisteOSAD KOLOIDALNE - to osady, które po rozpuszczeniu dają roztwory koloidalne.Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) - odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody - otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Trudno ulegają sączeniu. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowego i innych.- liofibowe (hydrofobowe) - roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie występuje. Łatwiej ulegają sączeniu. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.Ad 5.WWA▪ wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Suma WWA nie może przekraczać 10-4 mg/l. W wodzie występują w wyniku desorpcji z osadów wodociągowych. Mogą występować w wodach naturalnych, do których dostają się ze ściekami z koksowni i gazowni, procesów spalania.Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, występujące w środowisku człowieka, pochodzą głównie ze źródeł antropogennych. WWA powstają jako produkty uboczne w wielu procesach chemicznych. Zasadniczo każdy proces, związany z silnym ogrzewaniem lub niecałkowitym spalaniem związków organicznych, może być źródłem emisji WWA, również pozaprzemysłowym /spalarnie odpadów, pożary lasów, spaliny pojazdów mechanicznych/. Odrębnym źródłem WWA jest palenie tytoniu, przy czym zarówno bierne jak i czynne palenie jest istotnym czynnikiem ryzyka nowotworowego.Występowanie WWA we wszystkich elementach środowiska człowieka: w powietrzu, wwodzie, w glebie oraz żywności powoduje, że narażenie na ich działanie ma charakter powszechny. Dostają się do organizmu ludzkiego różnymi drogami: podczas spożywaniapokarmów, drogą inhalacyjną oraz przez skórę.
zestaw 3 1 co to jest twardość wody 2 opisać budowę i scharakteryzować budowę spektrofotometru masowego 3 w jakich warunkach bada się ultlenialność wody 4 osady koloidalne cechy 5 jakie są zanieczyszczenia i coś tam 6 zadanie zwersenianemdisodowymaleniepamiętamtreści:| 7.opisać retencję? jonizacji 8.jak oznaczamy jony w wodzie w jednym zadaniu Fe w drugim Cu czy tam Ca i Mg do zanieczyszczeń wody to były rodzaje źródła i sposoby wykrywania 9. coś o jonitach( to o to siódme chyba chodzi) 10. detektory w uv-visAd 1.co to jest twardość wodyTwardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli, wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.Twardość węglanowa (Tw) zwana też przemijającą spowodowana jest obecnością kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Twardość tę można usunąć przez zagotowanie wody. Twardość niewęglanowa (Ts) spowodowana jest zawartością w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu.Twardość ogólna (To) jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej- stężenie jonów głównie wapnia i magnezuAd 2.opisać budowę i scharakteryzować budowę spektrofotometru masowegoSPEKTROMETRIA MASOWA - jest działem analizy, w której wykorzystuje się zjawisko jonizacji. Zasada działania: analizowane związki są jonizowane, następnie otrzymywane jony rozdziela się w zależności od stosunku m/z oraz mierzy natężenie prądu jonowego odpowiadającego poszczególnym jonom. Widmo masowe składa się z szeregu pików przedstawiających zależności natężenia prądu jonowanego do stosunku masy jonu do jego ładunku.Schemat układu spektrofotometru mas Komora jonizacyjna → analizator → detektor↑ ↓Układ wprowadzania próbki stacja obróbki próbki(rejestrator)Układ wprowadzania próbki może odbywać się przez wlot zimny lub gorący. Próbka wprowadzana przez wlot zimny dostaje się do komory jonizacyjnej na zasadzie różnicy ciśnień. W komorze próbka ogrzewana jest do temperatury 300C i do komory jonizacyjnej dostaje się pod ciśnieniem.ANALIZATORY - ich zadaniem jest uszeregowanie otrzymanych jonów według rosnącego stosunku ich masy do ładunku. DETEKTORY to fotopowielacze, które przetwarzają analizowane dane jako widmo oraz masy analizowanych jonów.Ad 4.osady koloidalne cechy- konsystencja serowata lub galaretowata- duży stopień dysocjacji- absorbują jony: wspólne z osadem lub tworzą związek trudno rozpuszczalny z jonem osadu- wolniej opadają na dno- trudno ulegają sączeniu, przemywaniu- ulegają dużemu zanieczyszczeniu Ad 5.Źródła zanieczyszczeń wody i jak można je oznaczać, jak się usuwa te zanieczyszczenia i skutki obecności zanieczyszczeń.▪ wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) suma WWA nie może przekraczać 10-4 mg/l. W wodzie występują w wyniku desorpcji z osadów wodociągowych. Mogą występować w wodach naturalnych, do których dostają się ze ściekami z koksowni i gazowni, procesów spalania.▪ lotne związki organiczne (pochodne benzenu i innych zw. organicznych); związki te dostają się do wód gruntowych ze ścieków przemysłowych i komunalnych. ▪ związki toksyczne tworzące się w wyniku dezynfekcji wody:* przez chlorowanie * tworzenie zw. Cl2 z substancji humusowych: Bromodichlorometan,Chloroform,Trichlorofenol, trichlorometan* ozonowanie: tworzą się: kw. karboksylowe, ketony, aldehydy Najgroźniejsze są: formaldehyd, trichloroaldechyd octowy.▪ estrogeny - do środowiska naturalnego są uwalniane prze ludzi, zwierzęta i przedostają się do wód wodociągowych. Oczyszczalnie ścieków oraz stacje uzdatniania wód nie usuwają tych związków. Ich stężenie w 1l wody nie może być większe niż kilka nanogramów. Związki te są rakotwórcze, ich obecność może powodować nowotwory.▪ pestycydy - związki zawierające chlor (metoksychlor, DDT, hektachlor); zagrozenie polega na kumulowaniu się ich w organizmach, a przede wszystkim w glebie. W glebie wystepują ok.10 lat w formie nie zmienionej. Zawartość pestycydów typu DDT metoksychlor nie powinno przekraczać 1 mikrograma w litrze, natomiast hektochloru - 0,03 mikrograma w litrze. Sumaryczna wartość pestycydów w 1 dm3 nie może przekraczać 0,5 mikrograma.Ad 8. oznaczanie Cu i Fe w wodzieFe:- manganometrycznie:2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 +8 H2O-kalorymetrycznie, metodą rodankowąCu:Oznaczamy ilościowo za pomocą jodometrii. Utleniaczem jest jod miareczkowany w środowisku kwaśnym.Ad 9 COS O JONITACHWypisz reakcje dla regeneracji jonitów Regeneracja jonitu: wykonujemy poprzez usunięcie zatrzymanych jonów na jonicie, używamy przy tym HCl: R-SO3-Na+ +HCl powstaje R-SO3-H+ + NaCl przeprowadzamy docałkowitego usunięcia jonów, doprowadzenie wycieku z jonitu do pH obojetnego, usuniecie nadmiaru HCl z kolumny poprzez płukanie wodą. Regeneracja anionitu: RnN+Cl- + NaOH pows RnN+OH- + NaCl usuwamy HCl lub NaOH, anionit płuczemy wodą do pH obojętnegoProcesy sorpcji i desorpcji zachodzące podczas wymiany jonowej (napisać odpowiednie reakcje)Sorpcja- zatrzymanie jonów na jonitach: (K): RSO3H + NaCl -> RSO3Na + HCL(A): RSO3H + NaOH -> RSO3Na + H2OResorpcja- polega na usuwaniu jonów zatrzymywanych na kolumnach:(K): RSO3Na + HCl -> RSO3H + NaCl(A): RSO3Na + H2O -> RSO3H + NaOHAd 10.detektory w uv-visStosowane w spektrofotometrach UV - Vis detektory fotoelektryczne przetwarzają energię promieniowania elektromagnetycznego na energię elektryczną. Detektory powinny charakteryzować się:• dobrą czułością, czyli niskim poziomem szumów własnych,• szerokim zakresem liniowości wskazań, czyli proporcjonalnością przetwarzania sygnałów optycznych na elektryczne.Detektory najczęściej stosowane w spektrofotometrach UV- Vis:1)fotokomórki, 2)fotopowielacze,3)fotodiody.1)Fotokomórki składają się z:-Warstwy dobrze przewodzącego metalu-Warstwa półprzewodząca -Warstwa absorpcyjna W spektrofotometrach UV -Vis są zamontowane dwie wymienne fotokomórki:• „niebieska” na zakres UV do 650 nm.• „czerwona” na zakres powyżej 650 nm2)Fotopowielacze- są układami, w których wykorzystuje się zjawisko wtórnej emisji elektronów, składają się z:Fotokatody,układ szeregu dynod (elektrod),AnodyDziałanie: wybite elektrony z fotokatody kierowane są na dynody, tam każdy elektron wybija nowy elektron z tych elektrod, w rezultacie otrzymujemy wzmocnienie prądu.3)Fotodiody- w nich wykorzystuje się wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne, zbudowane z: półprzewodnika (krzemu). Działanie: promieniowanie padając na półprzewodniki powoduje wybijanie elektronów z warstwy wewnętrznej elektronów walencyjnych; wybite elektrony przechodzą do pasma przewodnictwa i natężenie prądu( promieniowania elektrycznego) jest wprost proporcjonalne do natężenia wytworzonego w obwodzie z fotodiodami.
Grupa IVAd1 Kryteria podziału technik chromatografii stosowanych w inżynierii procesowej.1.GAZOWA: - absorbcyjna} - podziałowa} kolumnowa2. CIECZOWA: - żelowa - jonowymienna-- absorpcyjna : * cienkowarstwowa * kolumnowa * klasyczna * wysokosprawnaAd2 Czynniki wpływające na brak zależności liniowej między stężeniem próby a absorbancją.-chemiczne: stężenie roztworu, reakcje chemiczne które mogą przebiegać w roztworze, reakcja dysocjacji, reakcje dysocjacji cząsteczek, reakcja solwatacji, pH-aparaturowe: monochromatyczność, wartość tego związku(istnieje optymalna długość fali, przy której wartość absorbancji jest maksymalna),promieniowanie rozproszoneAd3Podział wód ze względu na twardość.- bardzo miękka 0-5 o n - miękka 5-10 -średnio twarda 10-20-twarda 20-30 -bardzo twarde >30 o nAd4 Za pomocą jakiej metody usuwa się twardość wody. Warunki i opis metody.Wode można zmiękczyć met. chemicznymi dodając Ca(OH)2 lub Na2CO3. Najlepszą metodą jest demineralizacja za pomocą jonitów.(maja właściwości wymiany jonów zawartych w wodzie na jony H+ i OH-, które wchodzą w skład jonitów). Oczyszczana woda jest przepuszczana najpierw przez kationit( wymiana zawartych w niej kationów na H+)a nastepnie przez anionit (wymiana anionów na OH- które wraz z poprzednio otrzymanymi jonami H+ tworza czasteczki wody. Po demineralizacji na jonitach woda musi mieć czystość taka jak woda podwójnie destylowanaAd6 Źródła promieniowania elektromagnetycznego w spektrofotometrach UV-Vis i IR. Źródło promieniowania spektrofotometrów UV - Vis:Źródło musi pokryć cały zakres UV - Vis, tzw. zakres od 180 do 800 nm.Stosowane są:1. Lampy Uv-Vis 2. Lampy wolframowo-halogenowe3. Wysokociśnieniowe łukowe lampy ksenonowe.spektrofotometrów IR:-rozżarzone ciała stałe:- włókno Nernsta- pręt ceramiczny wykonany z mieszaniny tlenków ceru, cyrkonu, toru, lub itru.-Glober- pręt sitowy zbudowany z węglika krzemu podgrzany do 1500 stopni C emituje promieniowanie czerwone.Ad 7.Podział technik analizy przepływowej. Ich zastosowanie i charakterystyka.1. analiza w ciągłym przepływie (najstarsza, obecnie rzadko stosowana; stosowana głównie w analizie procesowej przy instalacjach, gdzie konieczny jest ciągły monitoring zawartości jakiegoś składnika lub składników)2. analiza przepływowa z segmentowaniem strumienia -polega na ciągłym przepływie próbki, do których doprowadzane są strumieniem roztwory odczynników reagujących z próbką. Powietrze doprowadzane do strumienia cieczy ułatwia i przyśpiesza mieszanie się roztworów.Jest to metoda pozwalająca oznaczyć kilka składników w jednej próbce. Umożliwia to podział strumienia cieczy na tyle części, ile jest oznaczanych składników w danej próbce.Zastosowanie:- w analizie wody- analizy kliniczne3. analiza przepływowo - strzykowa (wstrzykuje się próbkę do nośnika płynącego w układzie w sposób ciągły)zastosowanie:- gdy nietrwałość odczynników ogranicza lub utrudnia stosowanie metod manualnych- gdy oznacza się jeden składnikZALETY ANALIZY PRZEPŁYWOWEJ:- krótki czas wykonania oznaczenia- możliwość wykonania bardzo dużej ilości oznaczeń- pobieranie do analizy bardzo małych próbek (umożliwia to mniejsze zużycie odczynników)- poprawa precyzji oznaczeń (doskonała odtwarzalność parametrów wszystkich operacji).AD8 W jaki sposób oznacza się poziom metali ciężkich w wodzie. Wymienić techniki i podać charakterystykę.Fe:- manganometrycznie:2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 +8 H2O-kalorymetrycznie, metodą rodankowąCu:Oznaczamy ilościowo za pomocą jodometrii. Utleniaczem jest jod miareczkowany w środowisku kwaśnym.AD9 Wykorzystanie chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej.- wykrywanie witaminy C w owocach cytrusowych- analiza karotenoidów- analiza związków fenolowych- do rozdziału niemal wszystkich grup związków ważnych biologicznieAD 10 Omówić procesy sorpcji zachodzące na kolumnach jonitowychSorpcja- zatrzymanie jonów na jonitach: (K): RSO3H + NaCl -> RSO3Na + HCL(A): RSO3H + NaOH -> RSO3Na + H2
Zestaw V 1. Jak oznacza się twardość wody? Podać wszystkie metody jej oznaczania. 2. Do czego można wykorzystać manganometrię? (uzasadnić odpowiednimi reakcjami). 3. Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody. (klasyfikacja wody pod względem utlenialności). 4. Zastosowanie chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej. 5. Woda ma twardość 10on. Obliczyć stężenia wersenianu disodu, jeśli 10cm3 roztworu zużyto nazmiareczkowanie 50cm3 próby wody. 6. Różnice we właściwościach osadów krystalicznych i koloidalnych. 7. Opisać metody za pomocą których można kontrolować poziom metali ciężkich w wodzie. 8. Rodzaje detektorów spektrofotometrycznych. 9. Techniki analizy procesowej za pomocą których można wykryć związki fenolowe w wodzie. 10. Procesy sorpcji i desorpcji zachodzące podczas wymiany jonowej (napisać odpowiednie reakcje)Ad 1 jakimi metodami oznacza się twardość ogólną wody. - metoda wagowa - polega na oddzielnym wagowym oznaczeniu zawartości Ca i Mg. Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się twardość ogólną wody.- metoda palmitynianowa - czynnikiem miareczkującym jest alkoholowy roztwór palmitynianiu potasu. Oznaczenie polega na strąceniu trudno rozpuszczalnego osadu palmitynianu wapnia i magnezu. Po ilościowym związaniu jonów wapnia i magnezu nadmiarpalmitynianu potasu ulega hydrolizie, zmieniając odczyn wody na zasadowy, co w obecności fenoloftaleiny powoduje zabarwienie na różowo.- metoda mydlana - polega na określeniu ilości mianowanego alkoholowego roztworu mydła potasowego, wskaźnikiem jest utrzymująca się piana - metoda Wartha - Pfeifera.-metoda wersenianowa - oznacza się łącznie zawartość jonów Ca2+ i Mg2+ przez miareczkowanie próbki wody roztworem(EDTA)w obecnosci czerni eriochromowej T jako wskaźnika. Jony Ca i Mg w roztworze wodnym o ph ok10 tworzą z czernią zw. kompleksowy barwy czerwonej. Jest on mniej trwały niż kompleks z wersenianem diodowym. Podczas miareczkowania, po związaniu wszystkich jonów Ca i Mg w roztworze jego barwa zmienia się z czerwonej na niebieską. Zmiana ta jest wyraźna przy dostatecznej ilości jonów MgAd 2.Do czego można wykorzystać manganometrię? (uzasadnić odpowiednimi reakcjami)Manganometria jest metodą oksydometryczną w której roztworem miareczkującym jest mianowany roztwór KMnO4.Mn wystepuje na +7 stopniu utlenienia. Zależnie od środowiska reakcji jego wartościowości są rożne.-kwaśne: MnO4 +5e + 8H -> Mn2+ + 4H2O-obojetne: MnO4 + 3e + 2H2O -> MnO2 + 4OH Manganometrię można wykorzystać do oznaczenia jonów żelaza. 10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 => 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2OAd 3.Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody. (klasyfikacja wody pod względem utlenialności). Utlenialność to wielkość wyrażająca ilość tlenu potrzebną do utlenienia substancji organicznych zawartych w wodzie. Jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu (KMnO4) przez łatwo utleniające się substancje chemiczne, np. siarkowodór, siarczyny, azotyny. Utlenialność wody wynosi od 4 mg O2/dm3 dla wód czystych do kilkuset mg O2/dm3 dla wód zanieczyszczonych.PODZIAŁ:- głębinowe: 2mg O2/dm3- do picia: 3 mg O2/ dm3- leśne i bagienne 400mg O2/dm3Ad 4.Wykorzystanie chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej.- wykrywanie witaminy C w owocach cytrusowych- analiza karotenoidów- analiza związków fenolowych- do rozdziału niemal wszystkich grup związków ważnych biologicznie.Ad 6.Różnice we właściwościach osadów krystalicznych i koloidalnych.OSADY KRYSTALICZNE: - jest to osad złożony z cząstek o uporządkowanej budowie sieciowej, tworzący podczas rozpuszczania na ogół roztwory rzeczywisteOSAD KOLOIDALNE - to osady, które po rozpuszczeniu dają roztwory koloidalne.Ad 7.W jaki sposób oznacza się poziom metali ciężkich w wodzie. Wymienić techniki i podać charakterystykę.Fe:- manganometrycznie:2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 +8 H2O-kalorymetrycznie, metodą rodankowąCu:Oznaczamy ilościowo za pomocą jodometrii. Utleniaczem jest jod miareczkowany w środowisku kwaśnym.Ad 8.Rodzaje detektorów spektrofotometrycznych.1.Detektory najczęściej stosowane w spektrofotometrach UV- Vis:1) fotokomórki,2) fotopowielacze,3) fotodiody.1)Fotokomórki składają się z:-Warstwy dobrze przewodzącego metalu-Warstwa półprzewodząca-Warstwa absorpcyjnaW spektrofotometrach UV -Vis są zamontowane dwie wymienne fotokomórki:• „niebieska” na zakres UV do 650 nm• „czerwona” na zakres powyżej 650 nm2)Fotopowielacze- są układami, w których wykorzystuje się zjawisko wtórnej emisji elektronów, składają się z:Fotokatody,Układ szeregu dynod (elektrod),AnodyDziałanie: wybite elektrony z fotokatody kierowane są na dynody, tam każdy elektron wybija nowy elektron z tych elektrod, w rezultacie otrzymujemy wzmocnienie prądu.3)Fotodiody- w nich wykorzystuje się wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne, zbudowane z: półprzewodnika (krzemu). Działanie: promieniowanie padając na półprzewodniki powoduje wybijanie elektronów z warstwy wewnętrznej elektronów walencyjnych; wybite elektrony przechodzą do pasma przewodnictwa i natężenie prądu( promieniowania elektrycznego) jest wprost proporcjonalne do natężenia wytworzonego w obwodzie z fotodiodami. 2.detektory stos. w spektrofotometrach IR -Fotodetektory (bardzo drogie)-Detektory termiczne:*termoelektryczne(przetwarzają en. elektromagnetyczną na elektryczną)*termo oporowe *pneumatyczneAd 9.Podać krótką charakterystykę technik analizy procesowej za pomocą których można wykreślić obecność związków fenolowych w wodzie.Fenole do wód powierzchniowych dostaja się ze ściekami przemysłowymi( koksownie, zakłady chemiczne) Dopuszczalna zawartość w wodzie do picia nie może przekraczać 0,005 mg/dm3.Oznacza się ich zawartość przy wykorzystaniu:1. pomiaru absorpcji. Odczynniki: chlorek p - nitrobenzenodiazoniowy, 0,5M Na2CO3, roztór wzorcowy 0,01 fenolu. Sporządzić krzywą wzorcową.2. przy wykorzystaniu chromatografii cienkowarstwowej.Ad 10.Procesy sorpcji i desorpcji zachodzące podczas wymiany jonowej (napisać odpowiednie reakcje)Sorpcja- zatrzymanie jonów na jonitach: (K): RSO3H + NaCl -> RSO3Na + HCL (A): RSO3H + NaOH -> RSO3Na + H2OResorpcja- polega na usuwaniu jonów zatrzymywanych na kolumnach: (K): RSO3Na + HCl -> RSO3H + NaCl (A): RSO3Na + H2O -> RSO3H + NaO H
zestaw VI Do czego służy kompleksometria. Charakterystyka metodyKOMPLEKSOMETRIA-dział analizy miareczkowej, obejmujący wszystkie metody polegające na tworzeniu w czasie miareczkowania rozpuszczalnych i trwałych kompleksów. W zależności od rodzaju tworzącego się kompleksu, miareczkowania kompleksometryczne dzielimy na takie, w których powstaja kompleksy jednomiejscowe z ligandami jednofunkcyjnymi lub kompleksy chylatowe z ligandami wielofunkcyjnymi. Oznaczenie kompleksometryczne charakteryzuje się uniwersalnością, dokładnością i prostotą wykonania.Wsażniki:typu redoks i metalowskaźniki.jak oznaczamy jony w wodzie w jednym zadaniu Fe- manganometrycznie:2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 +8 H2O-kalorymetrycznie, metodą rodankowąPrawa absorpcji i odchylenia od praw absorpcji. znaczenie w technikach spektroskopowych.I Prawo absorpcji (prawo Lamberta)Jeśli na dany roztwór pada światło monochromatyczne, to natężenie światła przechodzącego przez ten roztwór jest wprost proporcjonalne do natężenia światła padającego na ten roztwór (przechodzące wprost proporcjonalne do padającego)Ik = T * Io w którym: Io oznacza natężenie światła padającego na roztwór, Ik - natężenie światła przechodzącego przez roztwór, T- przepuszczalność- transmisja.II prawo absorpcji (prawo Lamberta)Natężenie światła padającego na dany roztwór jest wprost proporcjonalne do grubości warstwy roztworu.Log Io : Ik = A -dł. : Ik = k * dł. I- grubość warstwy roztworu, k- współczynnik proporcjonalności, A- absorbancja- ekstynkcjaIII Prawo absorpcji (prawo Lamberta- Beera)Prawo to dotyczy absorpcji promieniowania przez roztwór A = log Io : Ik = E * c * lA- absorbancja(absorcja), Io- natężenie światła padającego na roztwór, Ik- natężenie światła przechodzącego przez roztwór, ε- molowy współczynnik absorpcji(absorbancji), c- stężenie substancji(mol/dm3), l- droga jaką pokonuje światło w ciele.Prawa te pozwalają oznaczyć ilościowo związki barwne lub te, które można przeprowadzić w związki barwne o stałym zabarwieniu, warunkiem jest aby między absorpcją a stężeniem zależność była liniowa.Prawo to można sformułować w sposób następujący: Jeżeli współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zeru, to absorpcja wiązki promieniowania monochromatycznego przechodzącej przez jednorodny roztwór jest wprost proporcjonalny do stężenia roztworu c i do grubości warstwy absorbującej b. Czynniki wpływające na uchylenia praw Lamberta- Beera:a) chemiczne:Stężenie roztworu,reakcje chemiczne, które mogą przebiegać w roztworze,reakcje dysocjacji(wyniki zawyżone),reakcje asocjacji(wyniki zaniżone),reakcje solwatacji,pH (do oznaczeń UV-Vis roztwory muszą być klarowne)b) aparaturowe:monochromatyczność,wartość tego związku(istnieje optymalna długość fali, przy której wartość absorbancji jest maksymalna),promieniowanie rozproszoneCharakterystyka osadów koloidalnych.OSAD KOLOIDALNE - to osady, które po rozpuszczeniu dają roztwory koloidalne.Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) - odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody - otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Trudno ulegają sączeniu. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowegoinnych.- liofibowe (hydrofobowe) - roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie występuje. Łatwiej ulegają sączeniu. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.Budowa i zasady oznaczania w spektrofotometrii UV-vis.Spektrofotometria w zakresie nadfioletu i promieniowania widzialnego jest jedną z najstarszych metod instrumentalnych w analizie chemicznej. Przedmiotem badań są widma elektronowe. Spektrofotometria UV - Vis należy do najczęściej wykorzystywanychmetod instrumentalnych w analizie ilościowej. Podstawowymi częściami składowymi spektrofotometrów UV - Vis są:a) źródło promieniowania,b) monochromator,c) kuweta pomiarowa,d) detektor mierzący natężenie promieniowania,e) wskaźnik, rejestrator, komputer,Przykłady zastosowań spektrofotometrii UV- Vis:1) W analizie ilościowej kationów metali2) W analizie ilościowej anionów nieorganicznych3) W analizie ilościowej związków organicznych4) Do badań równowag reakcji chemicznychSpektrofotometrię UV -Vis wykorzystuje się w szczególności do:a) wyznaczania stałych dysocjacji kwasów i zasad,b) ustalania składu i stałych trwałości związków kompleksowych. Źródła promieniowania elektromagnetycznego w spektrofotometrach UV-Vis i IR. Źródło promieniowania spektrofotometrów UV - Vis:Źródło musi pokryć cały zakres UV - Vis, tzw. zakres od 180 do 800 nm.Stosowane są:1. Lampy Uv-Vis 2. Lampy wolframowo-halogenowe3. Wysokociśnieniowe łukowe lampy ksenonowe.spektrofotometrów IR:-rozżarzone ciała stałe:- włókno Nernsta- pręt ceramiczny wykonany z mieszaniny tlenków ceru, cyrkonu, toru, lub itru.-Glober- pręt sitowy zbudowany z węglika krzemu podgrzany do 1500 stopni C emituje promieniowanie czerwone.Wypisz reakcje dla regeneracji jonitów Regeneracja jonitu: wykonujemy poprzez usunięcie zatrzymanych jonów na jonicie, używamy przy tym HCl: R-SO3-Na+ +HCl powstaje R-SO3-H+ + NaCl przeprowadzamy do całkowitego usunięcia jonów, doprowadzenie wycieku z jonitu do pH obojetnego, usuniecie nadmiaru HCl z kolumny poprzez płukanie wodą. Regeneracja anionitu: RnN+Cl- + NaOH pows RnN+OH- + NaCl usuwamy HCl lub NaOH, anionit płuczemy wodą do pH obojętnegoŹródła zanieczyszczeń wody i jak można je oznaczać, jak się usuwa te zanieczyszczenia i skutki obecności zanieczyszczeń.▪ wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) suma WWA nie może przekraczać 10-4 mg/l. W wodzie występują w wyniku desorpcji z osadów wodociągowych. Mogą występować w wodach naturalnych, do których dostają się ze ściekami z koksowni i gazowni, procesów spalania.▪ lotne związki organiczne (pochodne benzenu i innych zw. organicznych); związki te dostają się do wód gruntowych ze ścieków przemysłowych i komunalnych. ▪ związki toksyczne tworzące się w wyniku dezynfekcji wody:* przez chlorowanie * tworzenie zw. Cl2 z substancji humusowych: Bromodichlorometan,Chloroform,Trichlorofenol, trichlorometan* ozonowanie: tworzą się: kw. karboksylowe, ketony, aldehydy.Najgroźniejsze są: formaldehyd, trichloroaldechyd octowy.▪ estrogeny - do środowiska naturalnego są uwalniane prze ludzi, zwierzęta i przedostają się do wód wodociągowych. Oczyszczalnie ściekóoraz stacje uzdatniania wód nie usuwają tych związków. Ich stężenie w 1l wody nie może być większe niż kilka nanogramów. Związki te są rakotwórcze, ich obecność może powodować nowotwory.▪ pestycydy - związki zawierające chlor (metoksychlor, DDT, hektachlor); zagrozenie polega na kumulowaniu się ich w organizmach, a przede wszystkim w glebie. W glebie wystepują ok.10 lat w formie nie zmienionej. Zawartość pestycydów typu DDT metoksychlor nie powinno przekraczać 1 mikrograma w litrze, natomiast hektochloru - 0,03 mikrograma w litrze. Sumaryczna wartość pestycydów w 1 dm3 nie może przekraczać 0,5 mikrograma.
Zestaw VII 1.Woda ma twardość 100 mg CaCO3 w 1 dm3. Wyrazić tę wartość w mmol, mvalach i on.2. Podział metod chromatograficznych.3. W jaki sposób można oznaczyć poziom Cu2+ w wodzie? (Podać opis wszystkich metod).4. Jakich informacji dostarczy znajomość iloczynu rozpuszczalności?5. Ile mg tlenu zredukowanego znajdowało się w 1000cm3 wody, jeśli na miareczkowanie 10cm3 próby zużyto 5cm3 roztworu KMnO4 o stężeniu 0,01 mol/dm3?6. Czynniki wpływające na trwałość związków kompleksowych.7. Zasada rozdziału mieszanin za pomocą HPLC.8. Absorpcyjna spektrometria atomowa - zasada oznaczeń, budowa aparatu i zastosowanie.9. zastosowanie techniki chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej.10. Techniki analizy Przepływowej. (Podział, charakterystyka i zastosowanie).Ad 2.Podział metod chromatograficznych.Chromatografia to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych. PODZIAŁ:chromatografia cienkowarstwowa - w której fazę rozdzielczą stanowi cienka warstwa żelu naniesiona na sztywną płytkę. Na tak spreparowaną płytkę nanosi się próbkę roztworu, po czym na skutek działania sił kapilarnych, grawitacji lub pola elektrycznego następuje przepływ i rozdział mieszaniny; chromatografia bibułowa - w której fazę rozdzielczą stanowi pasek lub arkusz bibuły filtracyjnej lub specjalnego typu bibuły chromatograficznej; chromatografia kolumnowa - w której faza rozdzielcza jest umieszczona w specjalnej kolumnie, przez którą przepuszcza się następnie roztwór badanej mieszaniny. Przepływ roztworu przez kolumnę można wymuszać grawitacyjnie lub stosując różnicę ciśnień na wlocie i wylocie kolumny; chromatografia gazowa(GS)-rozdział gazów lub cieczy zachodzi w kolumnach zawierających absorbent, przez który przepływa neutralny gaz np. azot, powodując rozdział mieszaniny analizowanych związków.Chromatografia cieczowa- rozdział odbywa się podobnie jak w chromatografii kolumnowej, z tym ze posuwanie się fazy cieklej jest wymuszone wysokim ciśnieniem. Inne odmiany technik chromatograficznych to: jonowymienna, enzymatyczna, osadowa.Ad 3.W jaki sposób można oznaczyć poziom Cu2+ w wodzieOznaczamy ilościowo za pomocą jodometrii. Utleniaczem jest jod miareczkowany w środowisku kwaśnym.Ad 4.Jakich informacji dostarczy znajomość iloczynu rozpuszczalności?Korzyści wynikające ze znania iloczynu rozpuszczalność:- można porównać rozpuszczalność poszczególnych związków- związek o małym iloczynie rozpuszczalności są trudniej rozpuszczalne w wodzie, dlatego ze łatwiej jest przekroczyć ich iloczyn rozpuszczalności - związki, których iloczyn rozpuszczalności jest większy łatwiej się rozpuszczają bo jest przekroczony iloczyn rozpuszczalności.Znając wartość iloczynu rozpuszczalności można określić rozpuszczalność - ilość moli jaka rozpuście się w 1 dm3 wody. Rozpuszczalność może być wyrażona w jednostkach masy w 1 dm3 wody.Znając iloczyn rozpuszczalności można oznaczyć, ile potrzebujemy wody aby rozpuścić osad.Ad 6.Czynniki wpływające na trwałość związków kompleksowych.czynniki wewnętrzne - zależą od: właściwości atomu centralnego i ligandów, np. duży wpływ na trwałość wiązania metal-ligand ma elektroujemność atomu ligandowego, inny wpływ na trwałość kompleksu ma możliwość utworzenia przez dany ligand pierścienia, ligandy wielo kleszczowe tworzą kompleksy chelatowe, które są bardziej trwale niż kompleksy prosteczynniki zewnętrzne - zależą od warunków prowadzenia reakcji, np. temperatura, ciśnienie, stężenie liganda i jonu centralnego, pH roztworu (np. zależność trwałości kompleksonu II i III od pH roztworu)ad 7.Zasada rozdziału mieszanin za pomocą HPLC.Chromatografia cieczową możemy rodzielić mieszaniny małolotnych związków organicznych. Cechuje się tym, ze przesuwanie fazy ruchomej jest wymuszone wysokim ciśnieniem cieczy w kolumnie. Centralnym elementem w procesie rozdziału jest kolumna chromatograficzna wypełniona odpowiednim nośnikem ( fazą stałą).Ad 8.Absorpcyjna spektrometria atomowa - zasada oznaczeń, budowa aparatu i zastosowanie.Atomowa spektrometria absorpcyjna- wykorzystuje się zjawisko absorpcji prom. przez atomy pierwiastka przeprowadzonego w stan gazowy. Zakres długosci fali jaki pierwiastek jest w stanie zaabsorbowac jest identyczny z długoscia fali jaką może emitowac dany pierwiastek.Spektrofotometry typu AAS do badan absorpcji atomowej:1) zródło wzbudzenia (prom.):lampy z katoda wnękowa-do oznaczania wielu pierwiastkow.Lampy wielopierwiastkowe- katoda jest wykonana z mieszniny wielu pierwiastkow np. Ca, Mg, Al.Lampy z wyładowaniem bezelektrodowym2)atomizer- ich zadaniem jest wytworzenie z probki analitycznej swobodnych atomow oznaczanego pierwiastka i to z duza wydajnoscia.Podział:płomieniowe,atomizery elektrotermiczne,atomizery wodorkowe, atomizery wykorzystujące zimne pary rtęci, atomizery dla substancji stałych z atomizacja w plazmie laserowej3) monochromator- Ich zadaniem jest spektralny rozkład prom.elektromagnetycznego które przeszło przez atomizer.4) detektor- słuza do pomiaru natezenia prom. , które przeszło przez atomizer. Sa to powielacze których zadaniem jest wytwarzanie sygnału elektrycznego, który jest nastepnie wzmacniany i w postaci cyfrowej przenika do miernika komputera.5)wzmacniacz6) wskaznik (komp.)Zastosowanie analityczne AAS:-analiza zywnosci-ochrona srodowiska-laboratoria biologicznePodstawa oznaczen metoda Aas jest to , ze absorpcja prom. Zalezy od liczby wolnych atomow, a ta liczba zalezy od całkowitego stezenia analizowanego pierwiastka w próbie. Metoda AAS to metoda porownawcza opiera się na metodzie krzywej wzorcowej.Ad 9.Wykorzystanie chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej.- wykrywanie witaminy C w owocach cytrusowych- analiza karotenoidów- analiza związków fenolowych- do rozdziału niemal wszystkich grup związków ważnych biologicznie.Ad 10.Podział technik analizy przepływowej. Ich zastosowanie i charakterystyka.1. analiza w ciągłym przepływie (najstarsza, obecnie rzadko stosowana; stosowana głównie w analizie procesowej przy instalacjach, gdzie konieczny jest ciągły monitoring zawartości jakiegoś składnika lub składników)2. analiza przepływowa z segmentowaniem strumienia -polega na ciągłym przepływie próbki, do których doprowadzane są strumieniem roztwory odczynników reagujących z próbką. Powietrze doprowadzane do strumienia cieczy ułatwia i przyśpiesza mieszanie się roztworów.Jest to metoda pozwalająca oznaczyć kilka składników w jednej próbce. Umożliwia to podział strumienia cieczy na tyle części, ile jest oznaczanych składników w danej próbce.Zastosowanie:- w analizie wody- analizy kliniczne3. analiza przepływowo - strzykowa (wstrzykuje się próbkę do nośnika płynącego w układzie w sposób ciągły)zastosowanie:- gdy nietrwałość odczynników ogranicza lub utrudnia stosowanie metod manualnych- gdy oznacza się jeden składnikZALETY ANALIZY PRZEPŁYWOWEJ:- krótki czas wykonania oznaczenia- możliwość wykonania bardzo dużej ilości oznaczeń- pobieranie do analizy bardzo małych próbek (umożliwia to mniejsze zużycie odczynników)- poprawa precyzji oznaczeń (doskonała odtwarzalność parametrów wszystkich operacji).
Zestaw VIII 1. Wyjaśnić pojęcie twardość wody oraz podać metody jej usuwania. 2. Podać stężenie próby, której A=0,300 a roztworu wzorcowego o stężeniu 0,01 mol/dm3 wynosi 0,400 3. W jaki sposób określa się utlenialność wody? 4. Charakterystyka układów koloidalnych. 5. Na utlenienie 20 mg zredukowanego tlenu zużyto 20 cm3 KMnO4. Oblicz stężenie przygotowanego KMnO4. 6. Scharakteryzować zasadę oznaczeń spektrofluorymetrii, podać opis budowy i charakterystykę poszczególnych elementów. 7. Techniki sprzężone w oznaczeniach WWA w wodzie. (Omówić jedną z nich). 8. Zasada doboru rodzaju adsorbentu w chromatografii cieczowej w zależności od właściwości analizowanej próby.9.Czynnikiwpływającenapojemnośćkolumn. 10. Właściwości osadów.Ad 1.Wyjaśnić pojęcie twardość wody oraz podać metody jej usuwaniaTwardość wody jest miarą ilości rozpuszczonych w wodzie soli. Właściwość tę nadają jej sole Ca, Mg, Fe, Mn, Al i innych kationów metalów ciężkich.Wodę można zmiękczyć met. chemicznymi dodając Ca(OH)2 lub Na2CO3. Najlepszą metodą jest demineralizacja za pomocą jonitów.(maja właściwości wymiany jonów zawartych w wodzie na jony H+ i OH-, które wchodzą w skład jonitów). Oczyszczana woda jest przepuszczana najpierw przez kationit( wymiana zawartych w niej kationów na H+)a nastepnie przez anionit (wymiana anionów na OH- które wraz z poprzednio otrzymanymi jonami H+ tworza czasteczki wody. Po demineralizacji na jonitach woda musi mieć czystość taka jak woda podwójnie destylowana.Ad 3.Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody oraz podać metody jej określaniaUtlenialność to wielkość wyrażająca ilość tlenu potrzebną do utlenienia substancji organicznych zawartych w wodzie. Jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu (KMnO4) przez łatwo utleniające się substancje chemiczne, np. siarkowodór, siarczyny, azotyny. Utlenialność wody wynosi od 4 mg O2/dm3 dla wód czystych do kilkuset mg O2/dm3 dla wód zanieczyszczonych Sposoby oznaczania utlenialności:- oznaczenie zredukowanego tlenu- oznaczenie zawartości substancji redukujących tlen (reduktorów): *organiczne (aldehydy, niektóre kwasy)*nieorganiczne (jony metali zredukowanych)Ad 4.Charakterystyka osadów koloidalnych OSAD KOLOIDALNE
- to osady, które po rozpuszczeniu dają roztwory koloidalne.Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) - odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody - otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Trudno ulegają sączeniu. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowego i innych.- liofibowe (hydrofobowe) - roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie występuje. Łatwiej ulegają sączeniu. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.Ad 6.Scharakteryzować zasadę oznaczeń spektrofluorymetrii, podać opis budowy i charakterystykę poszczególnych elementówrr . Aparatura1.źródło promieniowania- łukowe lampy ksenonowe, lasery atomowe, jonowe i barwnikowe2.wybór długości fali promieniowania wzbudzającego ( monochromator1)3.próbka4.wybór długości fali promieniowania emitowanego (monochromator2)5.detektor- są nimi powielacze lub detektory wielokanałowe6.rejestrator komputerMonochromatorami mogą być filtry lub siatki dyfrakcyjne. Zadaniem monochromatora jest wybór wiązki światła o danej długości fali.Próbka
pki powinna być w formie roztworu i jest wprowadzana do kuwet kwarcowych.Dobór optymalnych warunków oznaczenia:-dobór przyrządu i jego kalibracja-przygotowanie próbek do pomiaru-wybór analityczny długości fali Zakres oznaczeń zawartości Be (II) i Sn (II) w próbie wody metoda spektrofluorometryczna: próby do określonej objętości2.przygotowanie roztworów wzorcowych Be2+ i Sn2+3.wykonanie pomiaru intensywności fluorescencji próbek zawierających rożne ilości berylu lub cyny oraz1.zatężenie próbek badanej wody4.wyznaczenia zawartości Be2+ lub Sn2+ w oparciu o krzywe wzorcowe Trwałość kompleksu z cyna jest największa przy pH=3 a kompleksu z berylem przy pH=12.Poprzez odpowiednie pH jesteśmy w stanie oznaczyć oba związki bez wcześniejszego rozdziału Ad 7.Techniki sprzężone w oznaczeniach. WWA w wodzie. (Omówić jedną z nich).- kapilarna chromatografia gazowa z detekcją mas [GC-MS]- wysokosprawna chromatografia cieczowa z detekcją fluorescencyjną [HPLC-FLD]- HPLC spektrofotometryczna [HPLC/UV-Vis/DAD]- HPLC ze spektrofotometrem masowym [HPLC-MS-MS] Połączenie chromatografii gazowej ze spektrometrem masowym odbywasię w dwuch separatorach:separator Watsona - Biermanna - wykorzystuje się zjawisko większej szybkości efuzji małych cząstecz ek gazu nośnego przez porowatą przegrodę, np. ze szkła spiekanego. Cząsteczki helu o małym ciężarze atomowym przechodzą przez porowatą przegrodę szybciej niż cząsteczki związków organicznych, zwłaszcza o dużym ciężarze cząsteczkowym
. Cząsteczki, które przeszły przez przegrodę zostają usunięte przez pompę, natomiast większość związków organicznych z niewielką ilością helu dochodzi do źródła jonów.separator Ryhage - gaz nośny wraz z materiałem organicznym wprowadza się przez cienką dyszę do komory, w której panuje zmniejszone ciśnienie. Cząsteczki helu rozprzestrzeniają się szybciej, opuszczając strumień gazu wylatujący z dyszyStrumień ten jest następnie kierowany w stronę małego otworu. Przed osiągnięciem go większa część gazu nośnego i niewielka ilość substancji organicznej oddzielają się i zostają usunięte przez pompę rotacyjną, a pozostały wzbogacony materiał organiczny jest odprowadzany do spektrometru masowego.Ad 9.Czynniki wpływające na pojemność kolumn.- wielkość ziaren (przy drobnym ziarnie przebicie występuje później niż przy grubym)- stosunek wysokość do średnicy (gdy stosunek jest mniejszy od 10 wówczas pojemność kolumny rośnie ze wzrostem wysokości)- szybkość przepływu (ze wzrostem szybkości przepływu maleje pojemność przebicia)Ad 10.Właściwości osadów.- barwa, gęstość, zapach zawartość sub. stałych w osadach - sucha masa- wielkość cząstek- woda w osadzie- właściwości reologiczne- ładunek elektryczny- opór właściwy.SUCHA MASA - zawartość sub. stałych w osadzie. Jest sumą liczby zw. organicznych i nieorganicznych; wynosi ok.80%.WIELKOSC CZĄSTEK - jest to istotny parametr w procesie odwadniania; obecność cząstek koloidalnych utrudnia proces odwadnianiaRODZAJE WODY W OSADZIE - postaci wolnej, czyli nie związanej z cząsteczkami osadu, wtedy usuwana jest na drodze sedymentacji- woda związana (porowa) uwięziona w porach między cząsteczkami osadu. Jest to woda koloidalna, którą usuwa się po zniszczeniu struktury osadu np. w wirówce- tzw. woda adhezyjna - przyłączona do powierzchni cząstek osadu. - woda związana chemicznie - może być usuwana metodami termicznymi (zamrażanie, odparowanie lub suszenie).WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE:- zależą od lepkości osadu- lepkość zależy od wartości suchej masy - przepływ osadu w rurociągu maleje proporcjonalnie do stężenia suchej masy w osadzie.ŁADUNEK OSADU:- proces odwodnienia jest utrudniony, gdy ładunek elektryczny jest wysoki- neutralizacje ładunku przeprowadza się przez zastosowanie polimeru o ładunku kationowym, lub zastosowanie nieorganicznego koagulantu.INDEKS OSADU:- określa zdolność osadu do sedymentacji i zagęszczania- jest to objętość 1g suchej masy osadu po 30min. opadania: - jeśli IO<100cm3/g suchej masy - osad dobrze sedymentujący - jeśli IO>100cm3/g suchej masy - zagęszczenie granulacyjne jest utrudnione.OPÓR WŁAŚCIWY:- opisuje podatność osadu na odwodnienie- zmniejszenie oporu właściwego uzyskuje się przez:• wprowadzenie koagulantów mineralnych (polielektrolitów)• ogrzewanie• przemywanie osadów (najczęściej oczyszczonymi ściekami)