Préparation des échantillons pour analyse
Source : Laboratoire du Dr B. Jill Venton - University of Virginia
Préparation de l’échantillon est la façon dont un échantillon est traité afin de pr…
1. faire une Solution d’un solide
- Choisir la verrerie correcte pour faire la solution.
- Nettoyer la verrerie soigneusement par un bain d’acide de 1 % HCl ou HNO3 ainsi que du savon afin d’éliminer toutes les impuretés (avertissement de sécurité : avec n’importe quel acide fort utiliser des gants, lunettes et autres équipements de protection personnelle appropriés).
- Rincer la verrerie plusieurs fois avec de l’eau distillée. Sécher dans un four si nécessaire.
- Pour faire une solution d’une masse solide, la quantité correcte de solide.
- Mettre le solide dans la fiole jaugée et remplissez sur ¾ pleine avec le solvant.
- Agiter pour dissoudre entièrement le solide avant de remplir la fiole jaugée entièrement.
- Remplir la fiole jaugée à la ligne. Le ménisque doit toucher la ligne de remplissage. Puis inverser le ballon plusieurs fois avec le capuchon sur mix supplémentaire si nécessaire.
2. faire une Solution d’un liquide
- Choisir la verrerie correcte pour faire la solution. Pour offrir un liquide à l’aide d’une pipette de transfert, remplir la pipette à la ligne à l’aide d’une ampoule de pipette.
- Libérer le liquide dans la fiole jaugée pour faire de la solution. Ne pas souffler sur la dernière goutte.
- Remplir la fiole jaugée à la ligne pour le ménisque touche la ligne. Mélanger la solution en retournant plusieurs fois.
3. filtrer
- Pour une installation de ballon filtre, placez un morceau de papier filtre sur le filtre en verre fritté.
- Fixer le filtre en verre fritté dans une fiole de filtre.
- Fixer un vide sur le bras de la fiole filtrante. Un piège peut également servir pour empêcher tout liquide d’entrer dans le vide.
- Allumer l’aspirateur et versez l’échantillon à travers le filtre en papier.
- Filtre jusqu'à ce qu’une poudre sèche. Continuer de sécher l’échantillon dans un four, si vous souhaitez un précipité sec.
- Pour seringue filtre, ajouter l’échantillon à une seringue propre avec une extrémité à verrouillage Luer.
- Vissez le filtre de seringue dans le raccord Luer lock. Poussez le piston sur la seringue et recueillir le liquide après le filtre.
- Pour un filtre de spin, rincez le filtre avec un tampon ou de l’eau ultrapure.
- Insérez le filtre de spin dans un tube de microcentrifuge.
- Charger l’échantillon sur le dessus du filtre et le capuchon du tube.
- Mettre le tube dans une centrifugeuse, en veillant à équilibrer correctement avec un autre tube sur l’autre côté et centrifuger pendant 10 à 30 min, selon le type de filtre de spin.
- Retirez le filtre et le liquide dans le fond est la solution filtrée.
- Si l’échantillon ne peut pas traverser la membrane — comme une grosse protéine — il restera dans la partie supérieure du filtre. Dans ce cas, retournez le filtre, mettre dans un nouveau tube et tourner de nouveau. Cela produira un échantillon concentré.
4. masquage et chélation
- Pour masquer et chélatant, ajuster le pH à une valeur appropriée selon les constantes de formation de l’agent de masquage et de l’agent chélatant.
- Ajoutez l’agent masquant à la solution et laisser agir pendant au moins 10 min avec l’ion métallique de choix.
- Ajouter le réactif de chélation. Pour EDTA, en général, il forme un complexe avec les ions métalliques de 1:1, ajoutez autant de moles d’EDTA sous forme de métal qui va être chélaté.
- Après chélation, démasquer en ajoutant un produit chimique qui réagit avec l’ion métallique masquée. La substance masquée peut ensuite être analysée ou récupérée par les précipitations.
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Une bonne préparation des échantillons est une première étape essentielle dans tous les types d’analyses chimiques.
Une préparation appropriée de l’échantillon est essentielle pour réduire le risque d’erreur. L’erreur peut être atténuée de plusieurs manières : de la sélection de la verrerie appropriée à l’attention portée aux chiffres significatifs dans les calculs.
Pour de nombreux instruments d’analyse, une solution uniforme de l’échantillon d’intérêt doit d’abord être préparée. Le processus de dissolution ? Où un soluté se dissout dans un solvant ? permet de former une solution homogène qui peut ensuite être retirée pour être utilisée dans une ou plusieurs analyses.
Cependant, l’échantillon dissous nécessite souvent des étapes de préparation supplémentaires avant d’être prêt à être analysé. Ces techniques telles que la filtration, l’extraction ou la chélation peuvent également être effectuées avant l’analyse.
Cette vidéo présente certaines étapes clés de la préparation appropriée des échantillons en vue de l’utilisation ultérieure de produits chimiques.
Les erreurs peuvent être classées comme systématiques ou aléatoires. Les erreurs aléatoires sont associées à des changements inattendus, tels que des conditions environnementales comme le vent.
Les erreurs systématiques sont associées à un biais de l’expérimentateur ou de l’instrument. Ces erreurs dans la préparation des échantillons peuvent être évitées en s’assurant que la procédure et les dispositifs ? comme une balance ou une pipette ? sont utilisés correctement.
Lors de la préparation d’une solution d’échantillon, le choix du solvant est important et peut être basé sur les exigences de l’instrument utilisé. Certains instruments nécessitent des solvants aqueux tandis que d’autres nécessitent des composés organiques. Il est nécessaire que l’échantillon se dissolve dans le liquide sélectionné. La solubilité est un facteur d’interactions intermoléculaires de l’analyte avec le solvant, et peut souvent être manipulée en modifiant le type de solvant, la température ou le pH.
Une solution d’échantillon doit avoir une concentration précise. Pour préparer la solution, l’échantillon solide est pesé sur une balance analytique plutôt que sur une balance standard à chargement par le haut pour une meilleure précision. Si l’échantillon solide est hygroscopique et contient de l’humidité, il peut être nécessaire de le sécher dans un four ou un dessiccateur avant d’être pesé.
Si l’échantillon est liquide, il peut être mesuré en poids ou en volume. Lorsque vous utilisez des mesures de volume, assurez-vous d’utiliser une fiole jaugée car des erreurs peuvent être introduites lors de l’utilisation d’autres verreries de mesure telles qu’un cylindre volumétrique avec de grandes graduations. Alternativement, une pipette volumétrique en verre peut être utilisée. Ceux-ci sont généralement calibrés pour fournir un volume précis, la dernière goutte restant dans la pipette.
Afin de préparer la solution, l’échantillon mesuré avec précision est dissous dans une fiole jaugée. Au départ, utilisez moins que le volume final de solvant pour dissoudre l’échantillon. Après le mélange, ajoutez soigneusement du solvant supplémentaire pour amener la solution à son volume final.
Après avoir dissous la majeure partie de l’échantillon dans le solvant, il peut encore y avoir des solides qui doivent être éliminés avant l’analyse. Ces solides indésirables peuvent être éliminés par filtration afin d’éviter d’endommager l’instrument.
Dans certains cas, un métal dissous doit être lié à un autre composé ? appelé agent chélateur ? afin d’être détecté. Ce processus s’appelle la chélation. Lorsque des espèces indésirables se lient également à l’agent chélateur, elles doivent être masquées.
Cela se fait par l’ajout d’un agent masquant qui inhibe la chélation de certains métaux. Cela empêche les métaux indésirables d’être détectés. Le démasquage des composés interférents peut ensuite être effectué pour libérer les ions métalliques et permettre leur analyse.
Maintenant que les bases de la préparation d’échantillons ont été esquissées, voyons comment elle est réalisée en laboratoire.
Pour commencer, choisissez une fiole jaugée de taille appropriée.
Faire tremper la fiole jaugée et le bouchon dans de l’acide chlorhydrique à 1 % pour éliminer les cations adsorbés. Retirez la fiole et le bouchon après l’avoir fait tremper toute la nuit.
Ensuite, lavez la fiole jaugée et le bouchon avec du savon et de l’eau déminéralisée, puis rincez abondamment.
Faites sécher la fiole et le bouchon dans une étuve de séchage jusqu’à ce qu’ils soient complètement secs.
Une fois que le ballon est refroidi, pesez l’échantillon requis et ajoutez-le dans le ballon. Noter la masse de l’échantillon utilisé.
Ajouter environ ? du volume de solvant dans le ballon, mettez le bouchon en place et remuez doucement pour dissoudre les solides.
Ajouter le reste du solvant jusqu’à ce que le ménisque touche la marque d’étalonnage sur le ballon. Bouchez le ballon et retournez-le plusieurs fois pour bien mélanger.
Pour éliminer les solides non dissous, chargez l’échantillon dans une seringue, placez un filtre de seringue sur l’extrémité et appuyez sur le piston pour pousser l’échantillon à travers le filtre. L’échantillon collecté est maintenant entièrement préparé et prêt à être analysé.
Si l’échantillon à analyser est un liquide plutôt qu’un solide, il peut être mesuré volumétriquement à l’aide d’une pipette. En commençant par une fiole jaugée propre et un bouchon, ajoutez un volume approprié de l’échantillon dans la fiole et notez le volume.
Ajouter le solvant et terminer la préparation de l’échantillon comme on le fait pour les échantillons solides.
Si l’échantillon dissous nécessite une chélation et un masquage des métaux, comme dans une analyse complexométrique du calcium en présence de fer, ajustez l’échantillon à un pH approprié en ajoutant une base.
Ajoutez l’agent masquant au cyanure pour protéger le fer de la chélation. Laissez-le réagir pendant au moins 10 min.
Ajoutez de l’EDTA pour chélater le calcium et laissez-le se mélanger. Utilisez-en suffisamment pour former un complexe 1:1. L’échantillon est maintenant prêt pour le dosage du calcium.
Pour utiliser le même échantillon pour l’analyse du fer, démasquez le fer en ajoutant du formaldéhyde et mélangez. L’échantillon est maintenant prêt pour l’analyse du fer.
La préparation des échantillons est une étape importante dans presque toutes les expériences et méthodes analytiques utilisées par les chimistes.
Les gaz de combustion industriels peuvent être utilisés comme source de dioxyde de carbone pour la culture de microalgues. Afin de comprendre si la contamination par les métaux lourds du gaz est un problème, les algues cultivées dans cet exemple ont été analysées pour déterminer leur teneur en métaux lourds.
Après la période de croissance, les algues ont été prélevées dans le fluide du bioréacteur par centrifugation et lyophilisées avant de commencer le processus de préparation de l’échantillon.
Les algues séchées ont été digérées à l’aide de chaleur, d’acide nitrique et de peroxyde d’hydrogène afin de préparer une solution homogène adaptée à l’analyse chimique. Dans cet exemple, la teneur en métaux lourds des algues séchées a été analysée à l’aide de la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, ou ICP-MS.
La technique a détecté simultanément 12 métaux dans l’échantillon sans interférence et a révélé que les contaminants métalliques des gaz de combustion se sont retrouvés dans la biomasse des algues.
Une bonne préparation des échantillons est également importante lors de l’étude de matériaux complexes tels que le sol à l’aide de la spectroscopie d’absorption atomique.
Dans cette expérience, un échantillon de sol séché a d’abord été pesé sur une balance analytique. Il a ensuite été ajouté dans un tube de digestion avec de l’eau 1:1 et de l’acide nitrique concentré à l’aide d’une pipette.
Après plusieurs étapes de digestion, l’échantillon a été filtré pour éliminer les solides, puis a été recueilli dans une fiole jaugée. De l’eau supplémentaire a été ajoutée pour diluer la solution à analyser.
Les polyesters lipidiques constituent les composants structurels de certaines parties des parois cellulaires. Afin d’étudier ces produits chimiques à l’aide de la GC-MS, des tissus végétaux ont d’abord été prélevés et pesés.
Après diverses étapes de traitement et de séchage, un mélange 1:1 de toluène et d’heptane a été ajouté pour dissoudre l’échantillon sec.
Le flacon a été inséré dans le plateau de chargement automatique d’un GC-MS pour analyse.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la préparation d’échantillons. Vous devriez maintenant comprendre les bases de la préparation d’échantillons solides et liquides pour une analyse ultérieure.
Merci d’avoir regardé !
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Q1: Why is proper sample preparation critical in analytical chemistry?
Proper sample preparation is essential to reduce errors and ensure accurate chemical analysis. Errors in sample preparation are systematic errors that propagate through analysis, causing uncertainty or inaccuracies in calibration curves. Poor preparation can also damage analytical instruments. Careful sample preparation ensures either a standard or unknown sample is correctly prepared for chemical measurement.
Q2: What is the difference between random and systematic errors in sample preparation?
Random errors result from unexpected changes, such as environmental conditions like wind, and are often due to instrument noise. Systematic errors stem from investigator or instrumental bias, introducing an offset in measured values. Systematic errors in sample preparation can be eliminated through correct procedures and proper use of instruments and devices like balances or pipettes.
Q3: How do you prepare a solid sample for analysis?
Weigh the solid sample on an analytical balance for improved accuracy. If hygroscopic, dry it in an oven or desiccator first. Dissolve the sample in a volumetric flask using less than the final solvent volume initially. After mixing, carefully add solvent to reach the calibration mark. Stopper and invert several times to thoroughly mix the homogeneous solution.
Q4: What role does solvent selection play in sample preparation?
Solvent choice is critical and depends on instrument requirements; some require aqueous solvents while others require organic. The sample must dissolve in the selected solvent. Solubility depends on intermolecular interactions between the analyte and solvent, and can be manipulated by changing solvent type, temperature, or pH to ensure proper dissolution.
Q5: When is chelation and masking used in sample preparation?
Chelation is used when a dissolved metal must be bound to a chelating agent like EDTA to be detected. Masking agents are added to inhibit chelation of unwanted metals, preventing their detection. Demasking can then release interfering metal ions for separate analysis. This technique is essential in complexometric analyses, such as calcium determination in the presence of iron.
Q6: How do you remove undissolved solids from a prepared sample?
Load the sample into a syringe and attach a syringe filter to the tip. Press the plunger to push the sample through the filter, which removes unwanted solids. This filtration step is necessary to prevent damage to analytical instruments and ensure the sample is fully prepared and ready for analysis.
Q7: What are the key differences between preparing solid and liquid samples?
Solid samples must be weighed on an analytical balance and may require drying before weighing. Liquid samples can be measured by weight or volume using volumetric flasks or calibrated glass pipettes. Both types are then dissolved in volumetric flasks with solvent and mixed to the calibration mark. Liquid samples skip the initial weighing step but follow the same dissolution and mixing procedures.