WWA, chemia, chemia środowiska


damps kinga

brzezińska marta

dutkowska anna

andrzejewski marcin

eichstaedt katarzyna

kowalska małgorzata

kałowska małgorzata

kolassa ilona

kołpak milena

grochowska katarzyna

czerwińska patrycja

gornowicz katarzyna

BIELICKA MARTA

JANKOWIAK IZABELLA

Data odrobienia ćwiczenia: 20.04.2010

Data oddania sprawozdania: 27.04.2010

1) Podstawowe pojęcia

Chromatografia jest to fizyczna metoda rozdzielania, w której składniki rozdzielone ulegają podziałowi między dwie fazy:

Układ chromatograficzny składa się z układu technicznego, który składa się z:

Chromatogram jest to graficzny obraz zmian detektora rejestrującego wyciek z kolumny

Czas retencji jest to ilość czasu potrzebna do przejścia przez całą kolumnę określonego składnika analizowanej mieszaniny do pojawienia się maksimum piku

Czas retencji całkowity czas od wprowadzenia mieszaniny do rozdziału, do pojawienia się na chromatogramie maksimum piku

Czas retencji martwy jest to czas retencji substancji obojętnej względem fazy stacjonarnej

Współczynnik retencji (k) jest to stosunek ilości czasu jaki substancja rozpuszczona spędza w fazie stacjonarnej i ruchomej (gaz nośny).

k = (tR - tM) / tM = t'R / tM

tR = czas retencji

t'R = redukowany czas retencji

tM = czas retencji związku nie zatrzymywanego

Selektywność wynika z oddziaływania określonych związków chemicznych z fazą stacjonarną kolumny

Sprawność jest to zdolność kolumny do wytwarzania wąskich pików, jej miarą jest ilość półek teoretycznych

Rozdzielczość charakteryzuje wpływ selektywności i sprawności

2) Spektometria mas

Jest to uniwersalna technika analityczna, zaliczana do metod spektroskopowych, której podstawą jest pomiar stosunku masy do jej ładunku elektrycznego (m/z). Współcześnie istnieje wiele odmian tej techniki, z których każda posiada inne zastosowanie i wymaga stosowania aparatów o innej konstrukcji. Wszystkie te techniki są jednak oparte na jonizacji cząsteczek lub atomów, a następnie detekcji liczby i stosunku masy do ładunku (m/z) powstających jonów. Wyniki działania spektrometru mas są przedstawiane w postaci tzw. widma masowego.

Spektrometria mas służy do:

Niezależnie od konstrukcji i przeznaczenia, we wszystkich spektrometrach mas występują następujące elementy:

Schemat ideowy zasady działania spektrometru mas

Budowa i działanie spektrometru mas

Działanie tradycyjnego spektrometru mas opiera się na odchylaniu strumienia jonów badanej substancji w polu elektrycznym. Wszystkie cząsteczki analizowane w spektrometrze mas muszą mieć ładunek elektryczny. Wewnątrz spektrometru mas panuje próżnia, dzięki czemu ruch jonów nie jest zakłócany przez zderzenia z cząsteczkami gazów.

Pierwszym przedziałem spektrometru mas jest źródło jonów. Urządzenie to przeprowadza substancje analizowane w spektrometrze w jony unoszące się w fazie gazowej. Zjonizowane cząsteczki przechodzą do dalszych przedziałów spektrometru mas, gdzie formowana jest wiązka jonów. Wiązka ta jest kierowana do analizatora masy.

Analizator masy rozdziela jony ze względu na stosunek ich masy do ładunku. Jony kierowane są do detektora, który zamienia w sposób ilościowy sygnał w postaci prądu jonowego na sygnał elektryczny, który jest rejestrowany przez komputer w postaci widma stosunku masy do ładunku elektrycznego (nazywanego często widmem masowym). W widmie takim na osi poziomej odłożone są stosunki mas do ładunków w thompsonach (1 Th = 1 Dalton / liczbę ładunków elementarnych jonu), na osi pionowej intensywności (liczba jonów zarejestrowanych przez spektrometr).

Typowy przykład widma masowego. Widmo masowe mieszaniny peptydów wykonane przy pomocy spektrometru mas ESI-Q-TOF (spektrometr tandemowy z jonizacją typu electrospray i dwoma analizatorami - kwadrupol i TOF). Oś pozioma:stosunek masy (m) do ładunku (z) jonu. Oś pionowa: liczba zliczeń danego jonu przez detektor

Rozdzielczość spektrometru mas

Rozdzielczość jest jednym z najważniejszych parametrów charakteryzujących spektrometr mas. Miarą rozdzielczości spektrometru jest zdolność do rozróżnienia dwóch jonów o pewnej różnicy stosunku masy do liczby ładunków elementarnych jonów (m/z). Spektrometr o rozdzielczości 1000 będzie umożliwiał rozróżnienie dwóch cząsteczek o m/z równym 1000 i 1001. Można przyjmować różne kryteria pomiaru rozdzielczości. Najczęściej uznaje się, że jeśli na widmie m/z dolina pomiędzy pikami dwóch jonów jest głębsza niż 50% wysokości pików, to są one rozróżnione. Rozdzielczość nie jest zależna tylko od konstrukcji analizatora masy. Na rozdzielczość pomiaru wpływa wiele czynników. Często w ramach jednego widma obserwuje się piki od jonów zarejestrowanych z różną rozdzielczością

Rozdzielczość spektrometru mas. Niebieskie linie ilustrują jak wyglądałoby widmo zmierzone przez analizator o nieskończonej rozdzielczości. Linie zielona i czerwona - widmo zmierzone przez analizatory o rozdzielczości 200 i 2000

Techniki jonizacji

Istnieje wiele metod jonizacji cząsteczek w spektrometrach mas. Do metod najczęściej używanych należą:

Wiele metod jonizacji cząsteczek takich jak FAB, EI i LD prowadzi do fragmentacji cząsteczek chemicznych w trakcie jonizacji, co powoduje, że różne spektrometry mogą generować różne widma dla tego samego związku chemicznego. Fragmentacja cząsteczek może pomagać w analizie, gdy badany jest jeden związek chemiczny. Pomiar masy takiego związku często nie wystarcza do jego identyfikacji, na którą pozwala analiza charakterystycznego wzoru fragmentacji takiego związku. W przypadku mieszanin wielu związków chemicznych, wtórne reakcje między jonami pochodzącymi z różnych związków, uniemożliwiają praktyczną analizę danych.

Typowym przykładem zastosowania spektrometrii mas do analizy mieszanin są badania proteomiczne, gdzie prawie zawsze występują złożone mieszaniny peptydów. Badania te są możliwe dzięki stosowaniu łagodnych metod jonizacji takich jak ESI i MALDI. Podczas stosowania łagodnych metod jonizacji tracona jest informacja o wzorze fragmentacji cząsteczek. Problem ten rozwiązuje zastosowanie tandemowych spektrometrów mas.

Detektory

Zadaniem detektora w spektrometrze mas jest rejestracja jonów, przechodzących przez analizator. Najprostszym i najstarszym detektorem jonów jest płyta fotograficzna. Obecnie płyty fotograficzne zostały zastąpione detektorami przekazującymi informację w postaci sygnałów elektrycznych. Sygnały te są we współczesnych spektrometrach mas przetwarzane na postać cyfrową i dalej analizowane i przechowywane z wykorzystaniem komputerów. Można wyróżnić kilka najczęściej stosowanych typów detektorów:

Połączenie spektrometrii mas z chromatografią

W analizach mających na celu identyfikację substancji zwykle ma się do czynienia z mieszaninami związków chemicznych. Identyfikacja wielu związków chemicznych znajdujących się w jednej próbce jest zwykle niemożliwa, jeśli stosuje się tylko spektrometr mas. Problem ten można rozwiązać łącząc spektrometrię mas z różnymi technikami rozdziału substancji, zwykle z chromatografią. Metodami najczęściej stosowanymi w połączeniu ze spektrometrią mas są chromatografia gazowa (GC) i wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC).

W układzie takim wszystkie substancje wychodzące z chromatografu kierowane są do źródła jonów w spektrometrze mas. Podczas analizy mieszanin, z chromatografu wydostają się kolejne, rozdzielone substancje. Spektrometr nie analizuje całej mieszaniny w jednym momencie, tylko kolejno poszczególne związki chemiczne. Oprócz informacji o masach i wzorze fragmentacji substancji podawanych przez spektrometr mas otrzymujemy informację o czasie retencji związków na kolumnie chromatografu.

Podczas analiz można mieć do czynienia z tak złożonymi mieszaninami, że w jednym momencie z chromatografu wychodzić będzie wiele związków chemicznych. W takich sytuacjach można użyć tandemowego spektrometru mas połączonego z chromatografem. W przypadku mniej złożonych mieszanin można zamiast chromatografii zastosować rozdział związków w pierwszym analizatorze tandemowego spektrometru mas.

Spektrometria mas bywa często łączona z elektroforezą kapilarną, która nie jest klasyfikowana jako metoda chromatograficzna. Elektroforeza kapilarna podobnie jak chromatografia cieczowa służy do rozdziału substancji w fazie ciekłej. Systemy, w których połączono spektrometr z elektroforezą kapilarną służą zwykle do analizy białek i kwasów nukleinowych

Najczęściej stosowane konfiguracje systemów chromatograficznych ze spektrometrami mas:

Chromatograf rozdziela analizowaną próbkę na pojedyncze związki chemiczne, które są kolejno kierowane do spektrometru mas celem ich jednoznacznej identyfikacji. Technika ta określana skrótem GCMS jest powszechnie stosowana w przemyśle chemicznym i spożywczym, do analizy zanieczyszczeń środowiska, w badaniach biochemicznych, w badaniu próbek moczu i krwi sportowców w ramach testów antydopingowych.

Wysokociśnieniowe chromatografy cieczowe (HPLC) są łączone ze spektrometrami mas. Najczęściej stosowanym w tym przypadku źródłem jonów jest elektrorozpylacz (ESI). W układach tych stosuje się często spektrometry tandemowe ze względu na dużą złożoność analizowanych próbek. Systemy takie są zwykle stosowane w badaniach proteomicznych do identyfikacji białek ze złożonych mieszanin, wykrywania zanieczyszczeń środowiska oraz w przemyśle spożywczym.

Widmo masowe- widmo powstałe przez rozdzielenie w spektromerze mas strumienia jonów według stosunku ich masy do ładunku elektrycznego, w którym postawie szczególne linie opowiadają różnym masom. Na podstawie widm masowych ustalono procentowe zawartości poszczególnych izotopów w pierwiastkach, a także precyzyjne wyznaczono masy jąder atomowych

WWA

Przykład WWA: naftalen

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to obszerna grupa związków

chemicznych o budowie pierścieniowej, charakteryzujących się zbliżonymi własnościami

fizykochemicznymi. Chociaż znanych jest ponad 100 różnych WWA najczęściej w środowisku

występuje około 17 związków chemicznych. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne należą do grupy najpowszechniej występujących, trwałych zanieczyszczeń organicznych. Głównymi źródłami WWA są produkty niepełnego spalania paliw kopalnych, lotne pyły i popioły powstające ze spalania paliw lub utylizacji odpadów oraz działalność przemysłu ciężkiego związanego z przetwarzaniem węgla i ropy naftowej (koksownie, rafinerie, huty żelaza, aluminium i miedzi, produkcja i wykorzystania smoły i kreozotu). Szacuje się iż, szczególnie w okresie zimowym, poważnym źródłem WWA w środowisku jest tzw. niska emisja, pochodząca z indywidualnych źródeł ciepła. Jednak najpoważniejszy udział w emisji WWA na terenach zurbanizowanych ma transport samochodowy. Wśród źródeł naturalnych wymienia się pożary lasów i wybuchy wulkanów. W aspekcie ogólnego skażenia, ilości WWA pochodzące ze źródeł naturalnych i stanowiące "naturalne tło" są niewielkie w porównaniu z ilościami będącymi wynikiem działalności człowieka. WWA nie występują w środowisku w postaci pojedynczych związków - zawsze tworzą mieszaniny wieloskładnikowe. Skład ilościowy i jakościowy tych mieszanin zależy od rodzaju materiału spalanego oraz warunków, w jakich zachodzi proces spalania.

PCB

Struktura chemiczna PCB. Pozycje, w których mogą znajdować się atomy chloru oznaczone są liczbami; "n" - liczba atomów chloru w danym pierścieniu

Polichlorowane bifenyle (PCB) występują zazwyczaj jako mieszanina kongenerów. PCB

otrzymywano na skalę techniczną w bezpośredniej reakcji bifenylu z chlorem, uzyskując

mieszaniny kongenerów o składzie zależnym od proporcji chloru i bifenylu oraz warunków

przeprowadzanej syntezy. polichlorowane bifenyle mogą występować w formie 209 kongenerów różniących się liczbą atomów chloru podstawionych w różnym miejscu cząsteczki bifenylu. PCB charakteryzują się słabym przewodnictwem elektrycznym, wysoką odpornością na

rozkład termiczny i na inne związki chemiczne, niską palnością, oraz wysoką stabilnością

chemiczną. Dzięki wymienionym właściwościom fizykochemicznym są one skutecznymi

preparatami używanymi w procesach smarowania, chłodzenia i izolacji. Fizyczne właściwości,

które decydują o przydatności PCB dla przemysłu, sprawiają również, że stanowią one poważne

zagrożenie dla środowiska. Chociaż w większości państw zakazano produkcji PCB już w latach 70-tych, to w dalszym ciągu w użytku znajdują się duże ich ilości. Spośród szacowanych 1,5 miliona ton PCB wyprodukowanych na całym świecie wciąz około 2/3 pozostaje w użyciu lub w

środowisku.

PCB mogą kumulować się w organizmach zwierząt i ludzi wzdłuŜ powiązań troficznych,

gdzie w przypadku zatruć ostrych wywołują uszkodzenia wątroby, śledziony i nerek. Szkodliwe

działanie PCB polega równieŜ na zakłóceniu funkcji endokrynnego wydzielania hormonów

sterydowych, co skutkuje zaburzeniami reprodukcyjnymi. Dodatkowo spalanie odpadów bądź

materiałów zawierających PCB moŜe prowadzić do powstania wielokrotnie bardziej toksycznych

polichlorowanych dibenzodioksyn i dibenzofuranów.

Procedura ćwiczenia:

  1. Do fiolki odważyliśmy 1,06356g osadu

  2. Osad zwilżyliśmy acetonem, aby cały osad związał się później ze wzorcem.

  3. Dodaliśmy 20µl wzorca wewnętrznego. Dla WWA: naftalen-d8 i benzo[a]antracen-d12. Dla PCB są to związki z grupy PCB zawierający izotop --> 13C[Author:.] .

  4. Następnie zalewaliśmy osad dichlorometanem dwukrotną objętością.

  5. Wytrząsamy 20minut - zachodzi ekstrakcja ciało stałe-ciecz, związki hydrofobowe przechodzą do rozpuszczalnika organicznego- dichlorometanu.

  6. Następnie zdekantowaliśmy dichlorometan znad --> osadu[Author:.]

  7. W kolejnym etapie przystąpiliśmy do oczyszczenia ekstraktów z siarki. Siarka w swoim widmie ma pik identyczny jak jeden z oznaczanych związków, więc aby uzyskać miarodajne wyniki należy siarkę usunąć. W tym celu do kolumienki wsypaliśmy porcję miedzi; następnie aktywowaliśmy miedź roztworem HCl: woda (1:1) - miedź zmienia zabarwienie na jasnoróżowe; następnie zobojętniliśmy wodą
    i wysuszyliśmy acetonem.

  8. Kolejnym etapem było oczyszczanie na kolumience SPE. Do kolumienki handlowej nanieśliśmy warstwę aktywowanej miedzi, kondycjonowaliśmy kolumienkę 3 ml dichlorometanu, który zbieraliśmy do fiolki. Należy uważać aby nie dopuścić do wysuszenia złoża. Następnie nanieśliśmy ekstrakt i --> płukaliśmy[Author:.] powoli 8ml dichlorometanu, cały czas zbierając ekstrakt do fiolki. Na tym etapie nie używamy próżni, gdyż ważne jest powolne oddziaływanie miedzi z ekstraktem.

Do usuwania siarki można także użyć rtęci lub srebra. Jednakże rtęć jest toksyczna,
a srebro drogie.

  1. --> Następnie[Author:.] nastrzykujemy 2 µl roztworu do analizy zawartości WWA za pomocą układu GC- --> MS[Author:.] .

Tu powinna być ostatnia tabela z Excela z sumarycznymi wynikami!!!! Gdzie jest dyskusja wyników!!!!!!

Mieliście napisać w cześci teoretycznej o IDMS! Gdzie to jest!!!!

Izolacja związków z grupy WWA i PCB z wody i osadów. Gdzie to jest!!!

Metody analizy ilościowej w GC?

Gdzie są odnośniki literaturowe do części teoretycznej??????

Proszę napisać część teoretyczną jeszcze raz, ze wszystkimi odnośnikami literaturowymi, opierając się na literaturze NAUKOWEJ a nie na wikipedii!!!!!

W gazowej tez?

Dodawaliśmy wzorzec dla PCB?

Tu odparowanie!

Wymywanie nie płukanie

Najpierw odparowywnie

Styl!!!



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
WWA, Studia, Polibuda Politechnika Warszawska, chemia środowiska
Chemia i środowisko(2)
Akwakompleksy metali, OŚ, sem II 2 SOWiG, Chemia Środowiska, Seminarium ChŚ
cw 7 wstęp, chemia środowiska
Chemia środowiska
Chemia środowiska?ŁOŚĆ
Chemia środowiska 4
pytania kontrolne CHEMIA SR, Studia, UR OŚ INŻ, semestr IV, chemia środowiska
moje typy, Studia, UR OŚ INŻ, semestr IV, chemia środowiska, ćwiczenia
chsr, Studia, UR OŚ INŻ, semestr IV, chemia środowiska, ćwiczenia
chemia srodowiska cw gleba
Chemia Srodowiska warunki zaliczenia
chemia srodowiskac, PTOŚ, chemia środowiskowa
4. ZANIK WARSTWY OZONOWEJ I EFEKT CIEPLARNIANY2, Studia, Polibuda Politechnika Warszawska, chemia śr
aachemia, chemia srodowiska, Pyt
8. Nawozy mineralne i pestycydy, Studia, Polibuda Politechnika Warszawska, chemia środowiska
Biopaliwo, Studia, Polibuda Politechnika Warszawska, chemia środowiska
cw 6 wstep, chemia środowiska
Chemia srodowiska

więcej podobnych podstron