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분석 특성화를 위한 샘플 준비
 
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분석 특성화를 위한 샘플 준비

Overview

출처: 박사의 실험실.B 질 벤턴 - 버지니아 대학

샘플 준비는 분석을 준비하기 위해 샘플을 처리하는 방식입니다. 신중한 시료 준비는 화학 적 측정을위한 표준 또는 알 수없는 샘플을 정확하게 생성하는 분석 화학에서 중요합니다. 분석 화학 방법의 오류는 무작위 또는 체계적인 것으로 분류됩니다. 임의 오류는 변경으로 인한 오류이며 종종 기기의 노이즈로 인한 것입니다. 체계적인 오류는 측정된 값의 오프셋을 도입하는 구반 또는 기악 편향으로 인해 발생합니다. 샘플 준비의 오류는 체계적인 오류로 분석을 통해 전파되어 부적절한 교정 곡선을 통해 불확실성이나 부정확성을 유발합니다. 체계적인 오류는 올바른 샘플 준비와 계측기의 적절한 사용을 통해 제거 될 수있다. 불쌍한 견본 준비는 또한 때때로 악기에 해를 입힐 수 있습니다.

Principles

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솔루션을 만들려면 측정중인 물질의 용해도를 고려해야합니다. 관심있는 화합물은 용매에 용해해야합니다 용매를 만들기 위해. 용해도는 용매와 함께 해석물의 분자 간 상호작용의 요인이며 용매 또는 pH의 유형을 변경하여 종종 조작될 수 있다.

시료를 만드는 첫 번째 단계는 적절한 유리 제품을 선택하고 솔루션을 만드는 것입니다. 액체 상에 있는 대부분의 견본은 체피 플라스크에서 만들어집니다. 체적 플라스크는 주어진 온도(일반적으로 20°C)에서 일정량의 액체를 포함하도록 만들어지며, 클래스 A 유리제품인 경우 0.02% 미만으로 보정된다. 체적 플라스크는 졸업한 실린더보다 액체를 측정하는 데 훨씬 더 정확합니다.

솔리드 솔루션을 만들려면 먼저 보정된 스케일로 솔리드를 정확하게 매스링해야 합니다. 그러나 일부 시약 및 침전물의 질량은 분화 및 흡착물이기 때문에 변경될 수 있습니다. 시약이 흡착된 물을 가지고 있다면 비수화 분자량을 사용하여 정확한 수의 두더지 수를 얻는 것은 불가능합니다. 흡착물을 제거하기 위해 열적으로 안정된 고체는 ~110°C의 오븐에서 건조됩니다. 고체 시약 및 침전물은 존재하는 모든 물을 교란시키는 데시칸트를 포함하는 건조기에 저장됩니다.

희석될 시료가 액체인 경우 파이펫을 측정하는 데 일반적으로 사용된다. 유리 이송 파이펫은 일반적으로 하나의 정확한 볼륨을 제공하기 위해 보정되고 마지막 드롭은 파이펫에 남아 있으며 날려서는 안됩니다. 측정 파이펫에는 부렛과 유사한 여러 개의 표시가 있으며 전송 파이펫보다 정확하지만 다재다능합니다. 더 작은 볼륨은 일회용 플라스틱 팁과 가변 마이크로 파이프터를 사용하여 측정할 수 있으며, 이는 1-5,000 μL의 부피로 사용할 수 있습니다. 플라스틱이 문제가 되는 경우 작은 미세 주사기를 사용하여 마이크로리터 범위의 볼륨을 측정할 수도 있습니다.

용액이 만들어진 후에는 관련일 수 있는 샘플 준비의 다른 요소가 있습니다. 액체에 잔류하는 고체를 가진 모든 샘플을 여과해야 합니다. 전통적인 여과는 진공을 당길 수 있는 팔을 가진 필터 플라스크 위에 프릿드 유리 깔때기에 앉아 있는 필터 용지가 있는 설정을 사용합니다. 이러한 유형의 필터링은 중력 분석과 같은 실험에서 침전물을 수집하는 데 사용됩니다. 분석해야 할 더 작은 샘플은 샘플이 주사기에 로드된 후 0.2-nm 해상도의 폴리머 필터를 통과한 주사기 필터링을 통해 정리될 수 있습니다. 또한, 스핀 필터는 샘플이 필터가 있는 미세원심분리기 튜브에 적재되고, 튜브는 원심분리기에 배치되고, 여과된 액체가 원심분리 후 바닥에 있는 곳에서 사용할 수 있다. 스핀 필터는 또한 단백질과 같은 더 큰 아나리바이트를 집중시키기 위하여 이용됩니다. 주사기 및 스핀 필터는 기기 또는 측정을 방해할 수 있는 오염 물질 및 기타 고체를 필터링하는 데 유용합니다. 사용되는 여과 유형은 시료의 양과 필터링해야 하는 고체의 크기에 따라 달라집니다.

샘플 준비는 또한 샘플을 추출하거나 미리 집중하는 것을 포함할 수 있습니다. 금속 이온을 연구할 때, 킬레이션은 선택적 추출에 사용될 수 있습니다. 금속 이온은 킬링 에이전트에 결합한 다음 케우징 복합체를 추출할 수 있습니다. 마스킹 제는 첼링 에이전트에 의해 chelated되지 않는 특정 금속 이온을 바인딩하기 위해 첼레이션 전에 사용됩니다. 스태피킹 화학 반응은 특정 금속 이온을 용액으로 다시 방출하는 데 사용됩니다. 마스킹을 사용하면 특정 금속 이온의 보다 구체적인 샘플 준비 및 보호가 가능합니다.

용해도는 액체에 용해될 물질의 양입니다. 일반적으로 0.1g 미만이용매의 100mL에 용해될 경우 물질은 불용성으로 간주된다. 용해도는 질산염과의 분자 간 상호 작용에 달려 있으므로 용해도의 일반적인 규칙은 "같은 용해와 같다"입니다. 극성 물질은 극성 용매에서 잘 녹는 경향이 있으며, 비극성 분석기는 극성 용매에서 잘 용해됩니다. 액체에서 고형물의 용해도는 일반적으로 더 높은 온도에서 더 큰, 추가 된 에너지 와 분자 움직임 때문에.

첼레이션은 분자에 대한 여러 결합 부위를 갖는 다중 리간드에 의해 수행됩니다. 금속 이온을 위한 일반적인 수석제는 헥사덴테이트및 2질소 및 4산소 원자를 통해 결합하는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)입니다. 그것은 금속 EDTA 복합 형성에 잃을 수있는 6 산성 양성자를 가지고있다. 결합을 위한 형성 상수는 pH 특이적이고 pH는 종종 킬레이션 반응의 특이성을 조정하도록 조정된다.

EDTA는 다양한 금속으로 복잡할 수 있기 때문에 특정 금속의 분석을 수행하기 위해 마스킹이 필요합니다. 킬라팅 에이전트가 추가되기 전에 EDTA에 반응하지 않도록 관심 있는 이온을 보호하기 위해 마스킹 에이전트가 추가됩니다. 마스킹 에이전트-금속 복합체의 형성 상수는 EDTA-금속 복합체의 형성 상수보다 커야 EDTA가 반응하지 않도록 한다. 예를 들어 불소 마스크 Al3+ 및 Fe3+. 시안화물은 Mg2 +,Ca2 +또는 Pb2 +와 반응하지 않지만 Cd 2 + Hg 2+,Fe2 +,Fe2 +,Fe3 +및 Ni+와같은 다른 금속과 반응하지 않는 또 다른 일반적인 마스킹 에이전트입니다. 시안화물은 낮은 pH에서 독성 가스를 형성할 수 있으므로 pH 11 위의 용액에서 항상 사용해야 합니다. 마스크금속 이온을 방출하는 스마스크; 예를 들어 시안화물은 포름알데히드를 사용하는 화학 반응에 의해 변형될 수 있다. 마스킹 및 스태킹을 통해 복잡한 혼합물의 구성 요소를 측정할 수 있습니다.

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Procedure

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1. 솔리드에서 솔루션 만들기

  1. 올바른 유리 제품을 선택하여 솔루션을 만듭니다.
  2. 1% HCl 또는 HNO3의 산성 목욕을 통해 비누와 함께 유리제품을 철저히 청소하여 불순물을 제거하십시오(안전 경고: 강한 산성 사용 장갑, 고글 및 기타 적절한 개인 보호 장비).
  3. 증류수로 유리제품을 여러 번 헹구는 다. 필요한 경우 오븐에서 건조하십시오.
  4. 솔리드에서 솔루션을 만들려면 정확한 양의 솔리드를 대량으로 내보세요.
  5. 볼륨 플라스크에 고체를 넣고 용매로 가득 약 3/4를 채웁니다.
  6. 완전히 볼륨 플라스크를 채우기 전에 고체를 용해 소용돌이.
  7. 볼륨 플라스크를 선에 채웁니다. 반월 상 연골은 채우기 라인을 터치해야합니다. 그런 다음 필요한 경우 추가 혼합에 모자와 플라스크를 여러 번 반전.

2. 액체에서 용액 만들기

  1. 올바른 유리 제품을 선택하여 솔루션을 만듭니다. 이송 파이펫을 사용하여 액체를 전달하려면 파이펫 전구를 사용하여 파이펫을 선으로 채웁니다.
  2. 액체를 용액을 만들기 위해 체적 플라스크에 액체를 놓습니다. 마지막 한 방울을 날려 버리지 마십시오.
  3. 반월 상 연골이 라인에 닿도록 볼륨 플라스크를 선에 채웁니다. 여러 번 반전하여 용액을 혼합합니다.

3. 필터링

  1. 필터 플라스크 설정을 위해 프릿드 유리 필터에 필터 용지 를 놓습니다.
  2. 프릿드 글래스 필터를 필터 플라스크에 부착합니다.
  3. 필터 플라스크의 팔에 진공을 부착합니다. 트랩을 사용하여 액체가 진공으로 들어가는 것을 방지할 수도 있습니다.
  4. 진공을 켜고 필터 용지를 통해 샘플을 붓습니다.
  5. 마른 분말이 남을 때까지 걸이십시오. 건조한 침전이 원하는 경우 오븐에서 샘플을 계속 건조시합니다.
  6. 주사기 필터에, Luer 잠금 끝깨끗한 주사기에 샘플을 추가합니다.
  7. 주사기 필터를 루어 잠금 장치로 나사로 고정합니다. 주사기에 플런저를 밀어 필터 후 액체를 수집합니다.
  8. 스핀 필터의 경우 버퍼 또는 초순수로 필터를 미리 헹구는 것입니다.
  9. 스핀 필터를 마이크로센심분리기 튜브에 삽입합니다.
  10. 필터 위에 샘플을 로드하고 튜브를 캡.
  11. 원심분리기에 튜브를 넣고 다른 쪽의 다른 튜브와 적절하게 균형을 맞추고 스핀 필터 유형에 따라 10-30 분 동안 원심 분리기를 만듭니다.
  12. 필터를 제거하고 하단의 액체는 여과된 용액입니다.
  13. 샘플이 큰 단백질과 같은 멤브레인을 통과할 수 없다면 필터의 맨 위에 유지됩니다. 이 경우 필터를 뒤집어 새 튜브에 넣고 다시 회전합니다. 이렇게 하면 농축 된 샘플을 생성합니다.

4. 마스킹과 첼라팅

  1. 마스킹 및 킬레팅의 경우 마스킹 에이전트및 킬라팅 에이전트의 형성 상수에 따라 pH를 적절한 값으로 조정합니다.
  2. 마스킹 제를 솔루션에 추가하고 선택한 금속 이온으로 최소 10분 동안 반응할 수 있습니다.
  3. 킬레팅 시약을 추가합니다. EDTA의 경우 일반적으로 금속 이온이있는 1:1 복합체를 형성하므로 EDTA의 두더지를 금속으로 추가합니다.
  4. 킬레이션 후 마스크 된 금속 이온과 반응할 화학 물질을 추가하여 마스크를 벗습니다. 마스크 된 물질은 강수량에 의해 분석되거나 복구 될 수 있습니다.

적절한 샘플 준비는 모든 유형의 화학 분석에서 중요한 첫 번째 단계입니다.

적절한 샘플 준비는 오류 가능성을 줄이기 위해 필수적입니다. 적절한 유리 제품 선택에서 계산의 중요한 수치에 이르기까지 여러 가지 방법으로 오류를 완화할 수 있습니다.

많은 분석 기기의 경우 관심 샘플의 균일 한 용액을 먼저 준비해야합니다. 용매에 용해되는 용해 공정은 하나 이상의 분석에서 사용하기 위해 철회할 수 있는 균일한 용액을 형성할 수 있게 합니다.

그러나 용해된 샘플은 분석 준비가 되기 전에 추가 준비 단계가 필요한 경우가 많습니다. 여과, 추출 또는 킬레이션과 같은 이러한 기술은 분석 전에 수행될 수도 있다.

이 비디오는 후속 화학 물질 사용을 위한 적절한 샘플 준비의 몇 가지 주요 단계를 보여줍니다.

오류는 체계적이거나 임의로 분류될 수 있습니다. 랜덤 오류는 바람과 같은 환경 조건과 같은 예기치 않은 변화와 관련이 있습니다.

체계적인 오류는 실험자 또는 계측기 바이어스와 연관됩니다. 샘플 준비에서 이러한 오류는 저울 이나 파이펫과 같은 프로시저와 장치를 모두 올바르게 사용할 수 있도록 하여 피할 수 있습니다.

시료 솔루션을 준비할 때 용매의 선택이 중요하며 사용되는 계측기의 요구 사항을 기반으로 할 수 있습니다. 일부 계측기는 수성 용매가 필요한 반면 다른 계측기는 유기용용솔벤트를 필요로합니다. 시료가 선택한 액체에 용해될 필요가 있다. 용해도는 용매와 함께 해석물의 분자 간 상호 작용의 인이며, 종종 용매, 온도 또는 pH의 유형을 변경하여 조작될 수 있다.

샘플 용액은 정확한 농도가 있어야 합니다. 솔루션을 준비하기 위해 솔리드 샘플은 정확도향상을 위해 표준 상단 로딩 밸런스가 아닌 분석 저울에 무게를 실어주입니다. 고체 시료가 습기가 있고 습기가 들어있는 경우 계량하기 전에 오븐이나 건조기에서 건조해야 할 수도 있습니다.

시료가 액체인 경우 중량 또는 부피로 측정할 수 있습니다. 체적 측정을 사용할 때는 큰 졸업식이 있는 체적 실린더와 같은 다른 측정 유리 제품을 사용할 때 오류가 도입될 수 있는 체적 플라스크를 사용해야 합니다. 또는 유리 체적 파이펫을 사용할 수 있습니다. 이들은 일반적으로 파이펫에 남아있는 마지막 드롭과 하나의 정확한 볼륨을 제공하기 위해 보정된다.

용액을 준비하기 위해 정확하게 측정된 샘플이 체적 플라스크에 용해됩니다. 처음에는 용매의 최종 부피보다 적게 사용하여 시료를 용해시한다. 혼합 후 용매를 신중하게 추가하여 최종 볼륨에 용액을 가져옵니다.

대부분의 샘플을 용매로 용해한 후에도 분석 전에 제거해야 하는 고체가 존재할 수 있다. 이러한 원치 않는 고체는 계측기를 손상시키지 않도록 여과에 의해 제거 될 수 있습니다.

경우에 따라 용존 금속이 검출되기 위해서는 킬링 에이전트라고 하는 다른 화합물에 바인딩되어야 합니다. 이 프로세스를 chelation이라고 합니다. 원치 않는 종도 킬링 에이전트에 바인딩 할 때, 그들은 마스크해야합니다.

이것은 특정 금속의 킬레이션을 억제하는 마스킹 에이전트를 추가하여 수행됩니다. 이렇게 하면 원치 않는 금속이 감지되지 않습니다. 간섭 화합물을 단면한 다음 금속 이온을 방출하고 분석을 가능하게 하기 위해 수행될 수 있다.

이제 샘플 준비의 기본이 설명되었으므로 실험실에서 수행되는 방법을 살펴보겠습니다.

시작하려면 적절한 크기의 볼륨 플라스크를 선택합니다.

흡착된 양이온을 제거하기 위해 1% 염산에 체피 플라스크와 스토퍼를 담그십시오. 하룻밤 을 담근 후 플라스크와 스토퍼를 제거합니다.

다음으로, 비누와 산화물로 볼륨 플라스크와 스토퍼를 씻은 다음 철저히 헹구십시오.

플라스크와 스토퍼를 건조 오븐에서 완전히 건조할 때까지 말리십시오.

플라스크가 식으면 필요한 샘플을 계량하고 플라스크에 추가합니다. 사용된 샘플의 질량을 기록합니다.

플라스크에 용매 볼륨의 약 3/4를 추가하고 스토퍼를 제자리에 놓고 부드럽게 소용돌이쳐 고체를녹입니다.

반월 상 연골플라스크의 교정 마크에 닿을 때까지 용매의 나머지 부분을 추가합니다. 플라스크를 멈추고 여러 번 반전하여 철저히 섞습니다.

용해되지 않은 고체를 제거하려면 샘플을 주사기에 로드하려면 팁에 주사기 필터를 배치하고 플런저를 눌러 필터를 통해 샘플을 밀어 낸다. 수집된 샘플은 이제 완전히 준비되고 분석을 위한 준비가 되었습니다.

분석할 시료가 고체가 아닌 액체인 경우 파이펫을 사용하여 체적으로 측정할 수 있다. 깨끗한 볼륨 플라스크와 스토퍼로 시작하여 플라스크에 적절한 양의 샘플을 추가하고 볼륨을 기록합니다.

고체 시료에 대해 수행되는 것처럼 용매를 추가하고 샘플을 준비완료합니다.

용존 시료가 철의 존재 시 복합칼슘 분석과 같은 금속 킬레이션 및 마스킹이 필요한 경우, 베이스를 추가하여 적절한 pH로 샘플을 조정한다.

시안화물 마스킹제를 추가하여 철을 킬레이션으로부터 보호합니다. 적어도 10 분 동안 반응하도록 허용하십시오.

EDTA를 추가하여 칼슘을 다치고 섞을 수 있습니다. 1:1 복합체를 형성하기에 충분합니다. 샘플은 이제 칼슘 결정을 위한 준비가 되었습니다.

철 분석에 동일한 샘플을 사용하려면 포름알데히드를 추가하여 철을 마스크하고 혼합하십시오. 이제 시료가 철 분 분석준비가 되었습니다.

샘플 준비는 화학자에서 사용하는 거의 모든 실험 및 분석 방법에서 중요한 단계입니다.

산업용 연도 가스는 미세 조류를 배양하기 위한 이산화탄소의 원천으로 사용될 수 있습니다. 가스로부터의 중금속 오염이 문제인지 를 이해하기 위해, 이 예에서 자란 조류는 중금속 함량을 분석했다.

성장 기간 후 조류는 시료 준비 과정을 시작하기 전에 원심분리및 동결에 의해 생물반응기 유체로부터 채취되었다.

건조조류는 화학분석에 적합한 균일한 용액을 제조하기 위해 열, 질산 및 과산화수소를 사용하여 소화되었다. 이 예에서, 말린 조류에서 중금속의 함량은 교활하게 결합된 플라즈마 질량 분광법 또는 ICP-MS를 사용하여 분석되었다.

이 기술은 간섭 없이 시료에 있는 12개의 금속을 동시에 검출하고, 연도 가스에서 금속 오염물질이 조류 바이오매스에서 끝났다는 것을 밝혔습니다.

원자 흡수 분광법을 사용하여 토양과 같은 복잡한 물질을 연구할 때도 적절한 시료 준비도 중요합니다.

이 실험에서, 건조 된 토양의 샘플 먼저 분석 균형에 무게. 그런 다음 1:1 물로 소화 튜브에 첨가하고 파이펫을 사용하여 질산을 농축했습니다.

여러 번의 소화 단계 후에 시료를 필터링하여 고체를 제거한 다음 체적 플라스크에서 수집하였다. 분석을 위해 용액을 희석시키기 위해 추가물을 첨가했습니다.

지질 폴리에스테르는 세포벽 부분의 구조적 구성 요소를 구성합니다. GC-MS를 사용하여 이러한 화학 물질을 연구하기 위해 식물 조직은 먼저 수집되고 무게를 측정했습니다.

다양한 가공 및 건조 단계 후, 톨루엔과 헵탄의 1:1 혼합물을 첨가하여 건조 시료를 용해하였다.

유리병은 분석을 위해 GC-MS의 자동 로딩 트레이에 삽입되었습니다.

샘플 준비에 대한 JoVE의 소개를 방금 시청했습니다. 이제 후속 분석을 위해 고체 및 액체 샘플을 준비하는 기본을 이해해야 합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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Applications and Summary

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스핀 필터는 종종 샘플을 정리하기 위해 생물학적 분석에 사용됩니다. 세포 리시스의 세포 이물질이 문제가 되면 시료가 여과될 수 있으며 하단의 여과는 입자로부터 자유로워집니다. 단백질 또는 다른 더 큰 아닐바이트를 농축하고자 하는 경우, 작은 모공 멤브레인을 가진 필터는 단백질이 통과할 수 없는 것을 사용할 수 있습니다. 스핀 필터링 후 더 작은 분자는 하단의 여과에 있을 것이고 폐기됩니다. 필터가 반전되고 다른 튜브에서 다시 돌면 필터에서 방출되어 농축 된 형태로 수집 될 수 있습니다. 주사기 필터는 입자가 열을 막고 기기에 문제를 일으킬 수 있으므로 크로마토그래피 샘플에서 먼지 입자 및 기타 작은 입자를 제거하는 데 자주 사용됩니다.

EDTA는 종종 금속 함량을 결정하기 위해 적정에 사용됩니다. EDTA의 두더지 수는 금속 의 두더지 수와 같습니다. 킬레이션은 미량 금속 해석의 추출에도 사용됩니다. 금속을 킬로팅하면 전하를 중화시키고 킬라팅 에이전트에 소수성 단이 있는 경우 유기 용매로 추출할 수 있습니다. 마스킹은 금속이 치화되어 추출되는 것을 방지합니다. 이 방법은 미량 금속의 시료 정화 또는 사전 농도에 사용될 수 있다.

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