分析制备的样品制备

Analytical Chemistry
 

Overview

资料来源: 实验室的博士 B.吉尔 Venton-弗吉尼亚大学

样品制备是对待样品准备分析的方式。仔细样品制备是要准确地生成或者化学测量标准或未知样品的化学分析的关键。化学分析方法中的错误被归类为随机或系统。随机误差是引起变化且往往由仪器噪声引起的误差。系统误差是由于调查员或仪器偏差,介绍了测量值中的偏移量。样品制备中的错误是通过造成的不确定性或不准确之处通过不当校准曲线的分析,将传播的系统误差。通过正确的样品制备和正确使用的仪器,可以消除系统误差。可怜的样品制备有时也会造成伤害的文书。

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JoVE Science Education Database. 分析化学精要. 分析制备的样品制备. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

找出解决办法,必须考虑被测物质的溶解度。感兴趣的化合物必须溶于溶剂,使解决方案。溶解性是一个分析物与溶剂的分子间相互作用的因素和经常可以通过改变溶剂或 ph 值的类型。

制作样品的第一步是选择适当的玻璃器皿和制作解决方案。在液相中的大多数示例都是在容量瓶。容量瓶使其包含一定体积的液体在一定的温度 (通常 20 ° C),和被校准必须准确少于 0.02%,如果他们是 A 类玻璃制品。容量瓶的液体比量筒测量更准确。

找出解决办法的一种固体,固体必须首先被准确地集结与校准的规模。但是,一些试剂和析出相的大量可以更改,因为他们有吸湿性和吸附水。如果试剂具有吸附水是不可能使用非水合的分子量来获取正确的摩尔数。若要删除吸附的水,都对热稳定的固体干燥在烤箱在 ~ 110 ° c。固体试剂和沉淀然后存储在包含存在的任何水分吸附干燥剂的干燥器。

如果样品稀释液吸管通常用来衡量它。用来提供一个精确的体积,通常校准玻璃移液管和最后一滴留在吸管和不应该吹出来。测量的移液管将有多个标记,它 — — 类似于滴管— —是不太准确,但比移液管更通用。较小的卷可以测量变量 micropipetters,使用一次性塑料的技巧,这些都是从 1 — — 5,000 微升。 Micropipetters 的卷中可用应校准每 6 个月,以便他们能保持精度。如果塑料是一个问题,小的小孔也可以用于测量出微升范围内卷。

一个解决方案由后有可能有关的样品制备其他元素。在液体中的固体剩余任何样品应进行筛选。传统的混合过滤与坐在那里可以拉真空滤瓶与手臂的熔块的玻璃漏斗过滤纸使用安装程序。这种类型的筛选用于收集沉淀重量分析等实验。被测的小样品可以通过注射器过滤样品装在注射器中,然后通过聚合物过滤与到 0.2 nm 分辨率清理。此外,自旋过滤器都可用在哪里样品在离心管中装有一个筛选器、 管放置在离心机和过滤的液离心后是在底部。自旋过滤器也用于集中大物,蛋白质等。注射器和自旋过滤器可筛选出污染物和其他可能会干扰仪器或测量的固体。过滤用的类型取决于样品的取样量和需要被过滤掉的固体的大小。

样品制备也可以涉及提取或微纳样品。当研究金属离子,螯合物可以用于选择性萃取。金属离子将绑定到一种螯合剂和螯合的复杂然后可以提取出。掩蔽剂前螯合用于绑定特定的金属离子,然后不螯合的螯合剂。解蔽的化学反应用来释放特定的金属离子在溶液中回来。掩蔽允许更具体的样品制备和某些金属离子的保护。

溶解度是物质的会溶解在液体中的量。一般来说,如果在 100 毫升的溶剂会溶解,小于 0.1 g 一种物质被认为是不溶解的。溶解度取决与被测物的分子间相互作用,因此,溶解度的一般规则是"像溶解"。极性物质往往好在极性溶剂中溶解,而非极性物溶于非极性溶剂好。固体在液体中的溶解度大于一般在较高温度下,由于更多的能量和分子运动。

螯合物被通过有多个结合位点的一种分子的多齿配体。最常见的螯合剂对金属离子是乙二胺四乙酸 (EDTA),这是 hexadentate 和绑定通过 2 氮和 4 个氧原子。它有可能失去对金属 EDTA 络合物形成的 6 酸性质子。绑定的形成常数是特定的 ph 值,ph 值经常调整,以调整螯合反应的特异性。

因为 EDTA 可以复杂与许多不同的金属,掩蔽需执行分析的一种具体的金属。螯合剂的加法之前, 加入掩蔽剂防止感兴趣的离子与 EDTA 反应。掩蔽剂-金属络合物的形成常数必须大于 EDTA 金属复合物的形成常数,EDTA 将不作出反应。例如,氟化物的面具 Al3 +和 Fe3 +。氰化物是另一种常见掩蔽剂与 Mg2 +、 Ca2 +,或铅2 +不反应但并与其他金属,如 Cd2 +、 Hg2 +、 Fe2 +、 Fe3 +,和 Ni+反应。氰化物可以形成一种有毒气体在低 ph 值,所以它应始终使用以上 pH 为 11 的溶液中。解蔽释放蒙面的金属离子;例如氰化物可以 demasked 通过化学反应与甲醛。掩蔽与解蔽允许选择性为测量元件的复杂混合物。

Procedure

1.使解决方案从固体

  1. 选择正确的玻璃器皿,使解决方案。
  2. 清洁玻璃器皿彻底通过 1%盐酸或硝酸3和肥皂来删除任何杂质酸浴 (安全警告: 任何强酸用手套,护目镜和其他适当的个人防护设备)。
  3. 冲洗几次用蒸馏水玻璃器皿。干在烤箱中; 如果需要。
  4. 为了使从正确数额的固体固体,大量的解决方案。
  5. 把固体放在容量瓶中,然后填充关于 ¾ 满溶剂。
  6. 旋流,完全填充容量瓶之前充分溶解的固体。
  7. 填充到行的容量瓶。半月板应该只是触摸的填充线。如有必要,然后反转多次带到进一步组合盖瓶。

2.制作解决方案从一种液体

  1. 选择正确的玻璃器皿,使解决方案。提供一种液体用移液管,填补到行使用移液管灯泡吸管。
  2. 为使解决方案的容量瓶液体释放。并不能吹出最后一滴。
  3. 所以半月板触摸线填充到行的容量瓶。通过反演几次混合溶液。

3.过滤

  1. 对于筛选器瓶设置,将一张过滤纸放熔块的玻璃过滤器。
  2. 将熔块的玻璃筛选器附加到筛选器瓶。
  3. 将真空附加到筛选器只烧瓶的臂。陷阱也可以用来防止任何液体进入真空。
  4. 打开真空,倒入样品通过过滤纸。
  5. 直到离开干粉的筛选器。继续干烤箱中的示例,如果需要干燥的沉淀。
  6. 注射器筛选器,请将示例添加到清洁注射器针头锁端。
  7. 旋进把针头锁接注射器过滤器。注射器上推动柱塞和筛选器后收集液体。
  8. 一个自旋过滤器,预冲洗的筛选器在缓冲区或超纯水。
  9. 自旋过滤器插入离心管中。
  10. 加载过滤器顶部样品和帽管。
  11. 把管放进离心机,并确保正确平衡它与另一管在一边,离心机 10-30 分钟,根据自旋筛选器的类型。
  12. 删除筛选器和底部中的液体是过滤的溶液。
  13. 如果样品不能穿过薄膜 — — 大的蛋白质 — — 它将保持顶部的筛选器。在这种情况下,翻筛选器,把它放在一个新的管,又会再次转动。这将产生一个集中的样本。

4.掩蔽和螯合

  1. 对于掩蔽和螯合,调整为适当的值,具体取决于生成常数的掩蔽剂和螯合剂 ph 值。
  2. 向解决方案中添加掩蔽剂并允许它反应与金属离子的选择至少 10 分钟。
  3. 添加螯合试剂。乙二胺四乙酸,它通常形成 1:1 与金属离子复杂,所以添加尽可能多痣的 EDTA 作为将螯合物的金属。
  4. 后螯合,使节通过添加将与戴着面具的金属离子发生反应的化学物质。戴着面具的物质然后可以分析或回收的降水。

适当的样品制备是关键的第一步,在所有类型的化学分析。

合适的样品制备是必须减少了潜在的错误。错误可以减轻在几个方面: 从有效数字的计算,对重视适当玻璃器皿的选择。

很多分析测量仪器感兴趣的样品均匀溶液必须首先要准备好。溶出度过程 — — 溶质在溶剂中的溶解在哪里 — — 使得能够形成一个均匀的解决方案,然后可以使用一个或多个分析中撤回。

然而,溶的样往往需要额外的准备步骤之前就可以进行分析。也可能在分析之前执行这些技术,如过滤、 提取或螯合物。

这个视频将展示一些关键步骤的后续化学用适当的样品制备。

错误可以列为系统性或随机。随机误差是与发生意外的变化,像风一样的环境条件等。

系统误差是与实验者或文书的偏见。这些样品制备中的错误可以避免通过确保程序和设备 — — 如平衡或移液管 — — 正确使用。

准备样品溶液时溶剂的选择是重要的并可以基于所使用的仪器的要求。一些文书需要水溶剂,而其他人需要有机的.有必要为此示例将在选定的液体中溶解。溶解度是被分析物与溶剂的分子间相互作用的因素,往往可以通过改变溶剂,温度和 ph 值的类型。

样品溶液必须有准确的浓度。为了准备溶液,固体样品被拖累分析天平,而不是标准的顶部装卸平衡精度。如果固体样品吸湿和含有的水分,它可能需要权衡之前在烤箱或干燥器中干燥。

如果样品是液体,它可以测量按重量或体积。当使用容积测量时,请务必使用容量瓶,如使用其他测量玻璃器皿容积缸等与大毕业典礼时,可以引入错误。或者,可以使用玻璃体积移液管。这些是通常用来提供一个精确的体积与移液管中剩余的最后一滴水而校准的。

为了准备溶液,准确测得的样品溶解在容量瓶中。最初,使用少于的最终数量等的溶剂来溶解样品。混合后添加额外的溶剂仔细地带来解决的最后一卷。

在溶剂里的溶解样品的大部分后仍可能固体目前需要在分析之前删除。这些有害的固体可以被过滤,以避免损坏仪器。

在某些情况下,溶解的金属必须绑定到另一种化合物 — — 被称为一种螯合剂 — — 为了进行检测。这个过程被称为螯合物。当一些有害的物种也将绑定到螯合剂时,他们必须被伪装。

这是通过加入掩蔽剂的抑制作用的某些金属螯合作用。这可以防止有害的金属被检测到。解蔽的干扰化合物然后可以执行释放金属离子,使他们的分析的功能。

现在,概述了样品制备的基本知识,让我们看看它如何在实验室中进行。

若要开始,请选择适当大小的容量瓶。

1%盐酸来删除任何吸附的阳离子中浸泡的容量瓶和瓶塞。浸泡一夜后删除的瓶和瓶塞。

接下来,洗容量瓶和瓶塞用肥皂和去离子的水,然后彻底冲洗干净。

干瓶和瓶塞中直到完全干燥的干燥炉。

一旦此瓶是酷,权衡所需的样本,并将其添加到瓶。记录用试样的质量。

加约 ¾ 溶剂量对瓶,塞子放的地方,轻轻旋流来溶解固体.

直到半月板接触上瓶的校准标记添加溶剂的其余部分。塞烧瓶和反转它几次彻底混合。

要删除未溶固体样品装入注射器、 针头式过滤器放小费,然后按柱塞推出通过过滤器的示例。采集的样本现已完全准备好并准备分析。

如果要分析的样品是液体,而不是固体,它可以测量容积大用移液管。清洁容量瓶和瓶塞入手,向瓶中添加适当体积的样品和记录该卷。

添加溶剂和完成样品制备的固体样品一样。

如果溶的样要求金属螯合物和掩蔽,如在络合钙分析中存在铁,通过添加基地调整样品给适当的 ph 值。

添加氢氰化物掩蔽剂以防止螯合铁。允许它反应至少 10 分钟。

添加 EDTA 螯合钙,并允许它混合。使用足够形成一个复杂的 1:1。该示例是现在准备钙测定。

若要使用铁分析同一样品,通过添加甲醛使节铁和混合。该示例是现在准备铁分析。

样品制备是重要的一步,在几乎每个实验和化学家所使用的分析方法。

工业烟气可以用作培养微藻的二氧化碳的来源。为了了解是否从气的重金属污染的问题,在此示例中的藻类为重金属含量进行了分析。

后的生长周期藻类生物反应器流体离心收集和冻干样品制备过程开始之前。

干的海藻消化利用热、 氮酸和过氧化氢制备均匀溶液适用于化学分析。在此示例中,重金属含量研究了使用电感耦合的等离子体质谱分析或电感耦合等离子体质谱,而不是螯合物。

电感耦合等离子体质谱分析的消化的藻类能够在不受干扰,同时检测 12 金属和证明的藻类生物量告终的金属污染物在烟气中的培养使用。

在研究复杂的材料,如用原子吸收光谱法的土壤时,适当的样品制备也是重要的。

在这个实验中,土壤干样品先在分析天平上称。它,然后添加到 1:1 水消化管和浓缩硝酸用移液管。

后几个消化步骤样品被过滤,以除去任何固体,然后被收集在容量瓶中。向稀溶液分析中添加更多的水。

脂质聚酯构成部分细胞壁的结构成分。为了研究这些化学品使用气相色谱-质谱,植物组织第一次收集,体重。

经过各种加工和干燥步骤,添加了甲苯和正庚烷的 1:1 混合,用于溶解干样品。

小瓶被插入的气相色谱-质谱分析的托盘自动装载。

你刚看了样品制备的朱庇特的简介。现在,您应该了解固体和液体样品准备随后的分析的基础。

谢谢观赏 !

Applications and Summary

自旋过滤器在生物分析通常用于清理样品。如果从细胞裂解细胞碎片是一个问题,然后样品可以是自旋过滤,滤液在底部将免于颗粒。如果你想要集中的蛋白质或其他更大的分析物,筛选与小孔隙膜可以用蛋白质不能通过。后旋滤波更小的分子将在底部滤液中并将被丢弃。当筛选器是倒置和纺再在另一管它可以公布从过滤器和集中的表单中收集。针头式过滤器通常用于从色谱样品,删除尘埃粒子和其他小的粒子,粒子可能堵塞列并导致该文书的问题。

乙二胺四乙酸通常用于滴定来测定金属的含量。添加 EDTA 的摩尔数等于金属的摩尔数。螯合作用也可用于提取物中痕量金属的分析。螯合金属会抵消电荷并允许它提取到一种有机溶剂,如果螯合剂具有疏水性的组。掩蔽防止金属螯合物,因此从被提取。这种方法可以用于样品清理或富集痕量金属。

1.使解决方案从固体

  1. 选择正确的玻璃器皿,使解决方案。
  2. 清洁玻璃器皿彻底通过 1%盐酸或硝酸3和肥皂来删除任何杂质酸浴 (安全警告: 任何强酸用手套,护目镜和其他适当的个人防护设备)。
  3. 冲洗几次用蒸馏水玻璃器皿。干在烤箱中; 如果需要。
  4. 为了使从正确数额的固体固体,大量的解决方案。
  5. 把固体放在容量瓶中,然后填充关于 ¾ 满溶剂。
  6. 旋流,完全填充容量瓶之前充分溶解的固体。
  7. 填充到行的容量瓶。半月板应该只是触摸的填充线。如有必要,然后反转多次带到进一步组合盖瓶。

2.制作解决方案从一种液体

  1. 选择正确的玻璃器皿,使解决方案。提供一种液体用移液管,填补到行使用移液管灯泡吸管。
  2. 为使解决方案的容量瓶液体释放。并不能吹出最后一滴。
  3. 所以半月板触摸线填充到行的容量瓶。通过反演几次混合溶液。

3.过滤

  1. 对于筛选器瓶设置,将一张过滤纸放熔块的玻璃过滤器。
  2. 将熔块的玻璃筛选器附加到筛选器瓶。
  3. 将真空附加到筛选器只烧瓶的臂。陷阱也可以用来防止任何液体进入真空。
  4. 打开真空,倒入样品通过过滤纸。
  5. 直到离开干粉的筛选器。继续干烤箱中的示例,如果需要干燥的沉淀。
  6. 注射器筛选器,请将示例添加到清洁注射器针头锁端。
  7. 旋进把针头锁接注射器过滤器。注射器上推动柱塞和筛选器后收集液体。
  8. 一个自旋过滤器,预冲洗的筛选器在缓冲区或超纯水。
  9. 自旋过滤器插入离心管中。
  10. 加载过滤器顶部样品和帽管。
  11. 把管放进离心机,并确保正确平衡它与另一管在一边,离心机 10-30 分钟,根据自旋筛选器的类型。
  12. 删除筛选器和底部中的液体是过滤的溶液。
  13. 如果样品不能穿过薄膜 — — 大的蛋白质 — — 它将保持顶部的筛选器。在这种情况下,翻筛选器,把它放在一个新的管,又会再次转动。这将产生一个集中的样本。

4.掩蔽和螯合

  1. 对于掩蔽和螯合,调整为适当的值,具体取决于生成常数的掩蔽剂和螯合剂 ph 值。
  2. 向解决方案中添加掩蔽剂并允许它反应与金属离子的选择至少 10 分钟。
  3. 添加螯合试剂。乙二胺四乙酸,它通常形成 1:1 与金属离子复杂,所以添加尽可能多痣的 EDTA 作为将螯合物的金属。
  4. 后螯合,使节通过添加将与戴着面具的金属离子发生反应的化学物质。戴着面具的物质然后可以分析或回收的降水。

适当的样品制备是关键的第一步,在所有类型的化学分析。

合适的样品制备是必须减少了潜在的错误。错误可以减轻在几个方面: 从有效数字的计算,对重视适当玻璃器皿的选择。

很多分析测量仪器感兴趣的样品均匀溶液必须首先要准备好。溶出度过程 — — 溶质在溶剂中的溶解在哪里 — — 使得能够形成一个均匀的解决方案,然后可以使用一个或多个分析中撤回。

然而,溶的样往往需要额外的准备步骤之前就可以进行分析。也可能在分析之前执行这些技术,如过滤、 提取或螯合物。

这个视频将展示一些关键步骤的后续化学用适当的样品制备。

错误可以列为系统性或随机。随机误差是与发生意外的变化,像风一样的环境条件等。

系统误差是与实验者或文书的偏见。这些样品制备中的错误可以避免通过确保程序和设备 — — 如平衡或移液管 — — 正确使用。

准备样品溶液时溶剂的选择是重要的并可以基于所使用的仪器的要求。一些文书需要水溶剂,而其他人需要有机的.有必要为此示例将在选定的液体中溶解。溶解度是被分析物与溶剂的分子间相互作用的因素,往往可以通过改变溶剂,温度和 ph 值的类型。

样品溶液必须有准确的浓度。为了准备溶液,固体样品被拖累分析天平,而不是标准的顶部装卸平衡精度。如果固体样品吸湿和含有的水分,它可能需要权衡之前在烤箱或干燥器中干燥。

如果样品是液体,它可以测量按重量或体积。当使用容积测量时,请务必使用容量瓶,如使用其他测量玻璃器皿容积缸等与大毕业典礼时,可以引入错误。或者,可以使用玻璃体积移液管。这些是通常用来提供一个精确的体积与移液管中剩余的最后一滴水而校准的。

为了准备溶液,准确测得的样品溶解在容量瓶中。最初,使用少于的最终数量等的溶剂来溶解样品。混合后添加额外的溶剂仔细地带来解决的最后一卷。

在溶剂里的溶解样品的大部分后仍可能固体目前需要在分析之前删除。这些有害的固体可以被过滤,以避免损坏仪器。

在某些情况下,溶解的金属必须绑定到另一种化合物 — — 被称为一种螯合剂 — — 为了进行检测。这个过程被称为螯合物。当一些有害的物种也将绑定到螯合剂时,他们必须被伪装。

这是通过加入掩蔽剂的抑制作用的某些金属螯合作用。这可以防止有害的金属被检测到。解蔽的干扰化合物然后可以执行释放金属离子,使他们的分析的功能。

现在,概述了样品制备的基本知识,让我们看看它如何在实验室中进行。

若要开始,请选择适当大小的容量瓶。

1%盐酸来删除任何吸附的阳离子中浸泡的容量瓶和瓶塞。浸泡一夜后删除的瓶和瓶塞。

接下来,洗容量瓶和瓶塞用肥皂和去离子的水,然后彻底冲洗干净。

干瓶和瓶塞中直到完全干燥的干燥炉。

一旦此瓶是酷,权衡所需的样本,并将其添加到瓶。记录用试样的质量。

加约 ¾ 溶剂量对瓶,塞子放的地方,轻轻旋流来溶解固体.

直到半月板接触上瓶的校准标记添加溶剂的其余部分。塞烧瓶和反转它几次彻底混合。

要删除未溶固体样品装入注射器、 针头式过滤器放小费,然后按柱塞推出通过过滤器的示例。采集的样本现已完全准备好并准备分析。

如果要分析的样品是液体,而不是固体,它可以测量容积大用移液管。清洁容量瓶和瓶塞入手,向瓶中添加适当体积的样品和记录该卷。

添加溶剂和完成样品制备的固体样品一样。

如果溶的样要求金属螯合物和掩蔽,如在络合钙分析中存在铁,通过添加基地调整样品给适当的 ph 值。

添加氢氰化物掩蔽剂以防止螯合铁。允许它反应至少 10 分钟。

添加 EDTA 螯合钙,并允许它混合。使用足够形成一个复杂的 1:1。该示例是现在准备钙测定。

若要使用铁分析同一样品,通过添加甲醛使节铁和混合。该示例是现在准备铁分析。

样品制备是重要的一步,在几乎每个实验和化学家所使用的分析方法。

工业烟气可以用作培养微藻的二氧化碳的来源。为了了解是否从气的重金属污染的问题,在此示例中的藻类为重金属含量进行了分析。

后的生长周期藻类生物反应器流体离心收集和冻干样品制备过程开始之前。

干的海藻消化利用热、 氮酸和过氧化氢制备均匀溶液适用于化学分析。在此示例中,重金属含量研究了使用电感耦合的等离子体质谱分析或电感耦合等离子体质谱,而不是螯合物。

电感耦合等离子体质谱分析的消化的藻类能够在不受干扰,同时检测 12 金属和证明的藻类生物量告终的金属污染物在烟气中的培养使用。

在研究复杂的材料,如用原子吸收光谱法的土壤时,适当的样品制备也是重要的。

在这个实验中,土壤干样品先在分析天平上称。它,然后添加到 1:1 水消化管和浓缩硝酸用移液管。

后几个消化步骤样品被过滤,以除去任何固体,然后被收集在容量瓶中。向稀溶液分析中添加更多的水。

脂质聚酯构成部分细胞壁的结构成分。为了研究这些化学品使用气相色谱-质谱,植物组织第一次收集,体重。

经过各种加工和干燥步骤,添加了甲苯和正庚烷的 1:1 混合,用于溶解干样品。

小瓶被插入的气相色谱-质谱分析的托盘自动装载。

你刚看了样品制备的朱庇特的简介。现在,您应该了解固体和液体样品准备随后的分析的基础。

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