3.1: Probenvorbereitung für die analytische Charakterisierung

1. machen eine Lösung aus einem soliden

1. Wählen Sie das richtige Glas Lösung zu machen.
2. Reinigen Sie die Gläser gründlich über ein Säurebad von 1 % HCl oder Druckaufschluss₃ zusammen mit Seife, um eventuelle Verunreinigungen zu entfernen (Sicherheitshinweis: mit einer starken Säure zu verwenden, Handschuhe, Schutzbrille und anderer geeigneter persönlicher Schutzausrüstung).
3. Das Glas mehrmals mit destilliertem Wasser abspülen. In einem Ofen bei Bedarf trocken.
4. Eine Lösung aus einer soliden, Masse, die richtige Menge an festen zu machen.
5. Setzen Sie der Feststoff in der volumetrischen Kolben und füllen Sie dann etwa ¾ voll mit Lösungsmittel.
6. Wirbel um die Solid vollständig zu lösen, vor dem Befüllen des volumetrischen Kolbens vollständig.
7. Füllen Sie den volumetrischen Kolben in die Zeile. Der Meniskus sollte nur die Füllung Linie berühren. Dann invertieren der Küvette mehrmals mit der Kappe auf weitere Mischung bei Bedarf.

2. machen eine Lösung aus einer Flüssigkeit

1. Wählen Sie das richtige Glas Lösung zu machen. Um eine Flüssigkeit mit einer Transferpipette liefern zu können, füllen Sie die Pipette in die Zeile, die mit einer Pipette Glühbirne.
2. Lassen Sie die Flüssigkeit in den volumetrischen Kolben für die Herstellung der Lösung. Die letzten Tropfen nicht ausblasen.
3. Füllen Sie den volumetrischen Kolben in die Zeile, so der Meniskus die Linie berührt. Mischen Sie die Lösung durch invertieren mehrmals.

3. Filtern

1. Legen Sie für eine Flasche Filtereinstellungen ein Stück Filterpapier auf dem fritted Glasfilter.
2. Ein Filter-Fläschchen fritted Glasfilter zuordnen.
3. Befestigen Sie ein Vakuum an den Arm des Kolbens Filter. Eine Falle kann auch verwendet werden, um zu verhindern, dass keine Flüssigkeit ins Vakuum.
4. Schalten Sie das Vakuum und gießen Sie die Probe durch das Filterpapier.
5. Filter bis trockenes Pulver übrig ist. Weiterhin die Probe in einem Ofen trocknen ggf. ein trockenen Niederschlag.
6. Um Filter Spritze, hinzu kommt die Probe eine saubere Spritze mit einem Luer-Lock-Ende.
7. Schrauben Sie die Spritze Filter in Luer-Lock. Drücken Sie den Kolben der Spritze und sammeln Sie die Flüssigkeit nach dem Filter zu.
8. Für einen Spin Filter vorher spülen Sie den Filter mit Puffer oder Reinstwasser.
9. Die Spin-Filter zu einem Microcentrifuge Schlauch einsetzen.
10. Laden Sie die Probe auf den Filter und Röhrchen Sie die.
11. Habe das Rohr in eine Zentrifuge, achten Sie darauf, es mit einem anderen Gefäß auf der anderen Seite und Zentrifuge für 10 – 30 min, abhängig von der Art der Spin Filter richtig auszugleichen.
12. Entfernen Sie den Filter und die Flüssigkeit im unteren Bereich ist die gefilterte Lösung.
13. Wenn die Probe nicht durch die Membran gehen – wie ein großes Protein – es bleibt an der Spitze des Filters. In diesem Fall drehen Sie den Filter um, steckte es in einen neuen Schlauch und wieder drehen. Dies erzeugt eine konzentrierte Probe.

(4) Maskierung und chelatisierenden

1. Stellen Sie für Maskierung und chelatisierenden den pH-Wert auf einen geeigneten Wert abhängig von der Bildungskonstanten von der Maskierung-Agent und der Chelatbildner.
2. Die Lösung der Maskierung Agent hinzu und lassen Sie es für mindestens 10 min mit der Metall-Ionen Wahl reagieren.
3. Fügen Sie der Komplexbildner Reagenz. Für EDTA es bildet in der Regel eine 1:1-komplexe mit Metall-Ionen, so fügen Sie so viele Muttermale EDTA als Metall, das chelated sein wird.
4. Nach Chelat demask durch Hinzufügen einer Chemikalie, die mit den maskierten Metall-Ionen reagieren wird. Die maskierte Substanz kann dann erholt durch Fällung oder analysiert.

Die richtige Probenvorbereitung ist ein wichtiger erster Schritt bei allen Arten von chemischen Analysen.

Eine geeignete Probenvorbereitung ist unerlässlich, um das Fehlerpotenzial zu verringern. Fehler können auf verschiedene Weise gemildert werden: von der Auswahl der richtigen Glaswaren bis hin zur Beachtung signifikanter Zahlen in Berechnungen.

Bei vielen Analysegeräten muss zunächst eine einheitliche Lösung der interessierenden Probe hergestellt werden. Der Prozess der Auflösung ? wo sich ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel auflöst ? Ermöglicht die Bildung einer homogenen Lösung, die dann zur Verwendung in einer oder mehreren Analysen entnommen werden kann.

Die gelöste Probe erfordert jedoch oft zusätzliche Vorbereitungsschritte, bevor sie für die Analyse bereit ist. Diese Techniken wie Filtration, Extraktion oder Chelatbildung können auch vor der Analyse durchgeführt werden.

In diesem Video werden einige wichtige Schritte zur ordnungsgemäßen Probenvorbereitung für die spätere Verwendung von Chemikalien gezeigt.

Fehler können entweder als systematisch oder zufällig klassifiziert werden. Zufällige Fehler sind mit unerwarteten Änderungen verbunden, z. B. mit Umgebungsbedingungen wie Wind.

Systematische Fehler sind mit dem Bias des Experimentators oder des Instruments verbunden. Diese Fehler bei der Probenvorbereitung können vermieden werden, indem sichergestellt wird, dass sowohl das Verfahren als auch die Geräte ? wie z.B. eine Waage oder Pipette ? richtig verwendet werden.

Bei der Herstellung einer Probenlösung ist die Wahl des Lösungsmittels wichtig und kann auf den Anforderungen des verwendeten Instruments basieren. Einige Instrumente benötigen wässrige Lösungsmittel, während andere organische Lösungsmittel benötigen. Es ist notwendig, dass sich die Probe in der ausgewählten Flüssigkeit auflöst. Die Löslichkeit ist ein Faktor der intermolekularen Wechselwirkungen des Analyten mit dem Lösungsmittel und kann oft durch Ändern der Art des Lösungsmittels, der Temperatur oder des pH-Werts manipuliert werden.

Eine Probenlösung muss eine genaue Konzentration aufweisen. Zur Herstellung der Lösung wird die feste Probe auf einer Analysenwaage anstelle einer Standard-Topladerwaage gewogen, um die Genauigkeit zu verbessern. Wenn die feste Probe hygroskopisch ist und Feuchtigkeit enthält, muss sie vor dem Wiegen möglicherweise in einem Ofen oder Exsikkator getrocknet werden.

Wenn es sich um eine flüssige Probe handelt, kann sie nach Gewicht oder Volumen gemessen werden. Achten Sie bei der Verwendung von Volumenmessungen darauf, einen Messkolben zu verwenden, da bei der Verwendung anderer Messgläser, wie z. B. eines volumetrischen Zylinders mit großen Graduierungen, Fehler auftreten können. Alternativ kann auch eine volumetrische Glaspipette verwendet werden. Diese sind in der Regel so kalibriert, dass sie ein genaues Volumen liefern, wobei der letzte Tropfen in der Pipette verbleibt.

Zur Herstellung der Lösung wird die genau abgemessene Probe in einem Messkolben gelöst. Verwenden Sie zunächst weniger als das endgültige Volumen des Lösungsmittels, um die Probe aufzulösen. Nach dem Mischen vorsichtig zusätzliches Lösungsmittel hinzufügen, um die Lösung auf ihr endgültiges Volumen zu bringen.

Nach dem Auflösen des größten Teils der Probe in das Lösungsmittel können noch Feststoffe vorhanden sein, die vor der Analyse entfernt werden müssen. Diese unerwünschten Feststoffe können durch Filtration entfernt werden, um eine Beschädigung des Instruments zu vermeiden.

In einigen Fällen muss ein gelöstes Metall an eine andere Verbindung gebunden werden ? Werden Sie als Chelatbildner bezeichnet? um entdeckt zu werden. Dieser Prozess wird als Chelatbildung bezeichnet. Wenn auch unerwünschte Spezies an den Chelatbildner binden, müssen sie maskiert werden.

Dies geschieht durch Zugabe eines Maskierungsmittels, das die Chelatbildung bestimmter Metalle hemmt. Dadurch wird verhindert, dass die unerwünschten Metalle erkannt werden. Anschließend kann eine Demaskierung der störenden Verbindungen durchgeführt werden, um die Metallionen freizusetzen und ihre Analyse zu ermöglichen.

Nachdem nun die Grundlagen der Probenvorbereitung skizziert wurden, werfen wir einen Blick darauf, wie sie im Labor durchgeführt wird.

Wählen Sie zunächst einen Messkolben in geeigneter Größe aus.

Der Messkolben und der Stopfen werden in 1%iger Salzsäure eingeweicht, um adsorbierte Kationen zu entfernen. Entfernen Sie den Kolben und den Stopfen, nachdem Sie ihn über Nacht eingeweicht haben.

Waschen Sie anschließend den Messkolben und den Stopfen mit Seife und entionisiertem Wasser und spülen Sie ihn gründlich aus.

Den Kolben und den Stopfen in einem Trockenofen vollständig trocknen.

Sobald der Kolben abgekühlt ist, wiegen Sie die erforderliche Probe und geben Sie sie in den Kolben. Notieren Sie die Masse der verwendeten Probe.

Etwa hinzufügen ? Das Lösungsmittelvolumen in den Kolben geben, den Stopfen aufsetzen und vorsichtig schwenken, um die Feststoffe aufzulösen.

Den Rest des Lösungsmittels wird hinzugefügt, bis der Meniskus die Kalibriermarkierung auf dem Kolben berührt. Verschließen Sie den Kolben und drehen Sie ihn mehrmals um, um ihn gründlich zu vermischen.

Um ungelöste Feststoffe zu entfernen, laden Sie die Probe in eine Spritze, setzen Sie einen Spritzenfilter auf die Spitze und drücken Sie den Kolben, um die Probe durch den Filter herauszudrücken. Die entnommene Probe ist nun vollständig aufbereitet und bereit für die Analyse.

Handelt es sich bei der zu analysierenden Probe nicht um einen Feststoff, sondern um eine Flüssigkeit, kann sie mit einer Pipette volumetrisch gemessen werden. Beginnen Sie mit einem sauberen Messkolben und einem Stopfen, geben Sie ein entsprechendes Volumen der Probe in den Kolben und notieren Sie das Volumen.

Fügen Sie das Lösungsmittel hinzu und beenden Sie die Vorbereitung der Probe, wie es bei festen Proben der Fall ist.

Wenn die gelöste Probe eine Metallchelatisierung und -maskierung erfordert, wie z. B. bei einer komplexometrischen Kalziumanalyse in Gegenwart von Eisen, stellen Sie die Probe durch Zugabe von Base auf einen geeigneten pH-Wert ein.

Fügen Sie das Cyanid-Abdeckmittel hinzu, um das Eisen vor Chelatbildung zu schützen. Lassen Sie es mindestens 10 Minuten lang reagieren.

Fügen Sie EDTA hinzu, um das Kalzium zu chelatisieren, und lassen Sie es mischen. Verwenden Sie genug, um einen 1:1-Komplex zu bilden. Die Probe ist nun bereit für die Calciumbestimmung.

Um dieselbe Probe für die Eisenanalyse zu verwenden, entmaskieren Sie das Eisen durch Zugabe von Formaldehyd und mischen Sie. Die Probe ist nun bereit für die Eisenanalyse.

Die Probenvorbereitung ist ein wichtiger Schritt in fast jedem Experiment und jeder Analysemethode, die von Chemikern verwendet wird.

Industrielles Rauchgas kann als Kohlendioxidquelle für die Kultivierung von Mikroalgen genutzt werden. Um zu verstehen, ob die Schwermetallbelastung durch das Gas ein Problem darstellt, wurden die in diesem Beispiel gezüchteten Algen auf ihren Schwermetallgehalt analysiert.

Nach der Wachstumsphase wurden die Algen durch Zentrifugation aus der Bioreaktorflüssigkeit entnommen und gefriergetrocknet, bevor mit der Probenvorbereitung begonnen wurde.

Die getrockneten Algen wurden mit Wärme, Salpetersäure und Wasserstoffperoxid verdaut, um eine homogene Lösung herzustellen, die für die chemische Analyse geeignet ist. In diesem Beispiel wurde der Gehalt an Schwermetallen in getrockneten Algen mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) analysiert.

Die Technik detektierte gleichzeitig 12 Metalle in der Probe ohne Interferenz und zeigte, dass Metallverunreinigungen aus dem Rauchgas in die Algenbiomasse gelangten.

Die richtige Probenvorbereitung ist auch wichtig, wenn komplexe Materialien wie Boden mittels Atomabsorptionsspektroskopie untersucht werden.

In diesem Experiment wurde zunächst eine Probe getrockneten Bodens auf einer Analysenwaage gewogen. Anschließend wurde es mit einer Pipette in ein Aufschlussröhrchen mit 1:1 Wasser und konzentrierter Salpetersäure gegeben.

Nach mehreren Aufschlussschritten wurde die Probe filtriert, um Feststoffe zu entfernen, und dann in einem Messkolben gesammelt. Zusätzliches Wasser wurde hinzugefügt, um die Lösung für die Analyse zu verdünnen.

Lipidpolyester bilden die strukturellen Bestandteile von Teilen der Zellwände. Um diese Chemikalien mit GC-MS zu untersuchen, wurde zunächst Pflanzengewebe gesammelt und gewogen.

Nach verschiedenen Verarbeitungs- und Trocknungsschritten wurde ein 1:1-Gemisch aus Toluol und Heptan zugegeben, um die trockene Probe aufzulösen.

Das Fläschchen wurde zur Analyse in die automatische Ladeschale eines GC-MS eingesetzt.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die Probenvorbereitung gesehen. Sie sollten nun die Grundlagen der Vorbereitung fester und flüssiger Proben für die anschließende Analyse verstehen.

Danke fürs Zuschauen!