III-12 Пробоотбор и пробоподготовка (Лекции ХФ)

Этапы анализа21.12.2012М.А. Проскурнин – Вводный семинар2Задачи обработки результатовАнализКачественныйКоличественныйКлючевой вопросЕсть или нет?СколькоТерминОбнаружение21.12.2012М.А. Проскурнин, Химфак МГУОпределение3Правильность и воспроизводимостьПромахПлохая воспроизводимость,Случайные погрешностиПлохая правильность,систематическиепогрешности21.12.2012М.А. Проскурнин, Химфак МГУ4Продолжая аналогию…Je suisd’Artagnan…5Книги по проботбору и пробоподготовке6Если неправильно провести пробоотбор (т.е.неправильно выбрать среднюю пробу), тосамый точный результат анализа будетотноситься толькок этой пробе, но не к объектуОтсюда – неверные решения,8Основная задача этапа пробоотбораотобрать представительную пробуПредставительная (средняя) проба –небольшая часть анализируемого объекта,средний состав и свойства которойидентичны во всех отношенияхсреднему составу и свойствам объекта9Обобщенная схема пробоотбораГенеральная пробаНа скринингЛабораторнаяпробаПредварительныеиспытанияЛабораторнаяпробаЛабораторнаяпробаАнализируемаяпробаАнализируемаяпробаАрбитражныйанализАликвотаАликвотаАликвота10Примеры схем пробоотбора и пробоподготовки129IгеологическиеобъектыYukun Fan, Xiaolin Hou, Weijian Zhou, Progress on 129I analysis and its application inenvironmental and geological researches, Desalination, Available online 7 June 2012,ISSN 0011-9164, 10.1016/j.desal.2012.05.012.(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916412002615)Органическиезагрязнители,объекты.

окр.средыHong-Gang Ni, Hui Zeng, Eddy Y. Zeng, Sampling and analytical framework for routine environmentalmonitoring of organic pollutants, TrAC Trends in Analytical Chemistry, Volume 30, Issue 10, November2011, Pages 1549-1559, ISSN 0165-9936, 10.1016/j.trac.2011.08.004.(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993611002391)11Химические и физические свойства анализируемого объектаАгрегатное состояние объектаНеоднородность материала• Размер частиц, с которых начинается неоднородность;Допустимая точность оценки содержания;Возможность изменения состава объекта и содержания определяемогокомпонента во времени• (при хранении).12ГазыГомогенные жидкостиЧистые реактивыСплавыТехнологические растворыПолужидкие веществаПриродные водыСыпучие материалыРастения, древесина, зерно13высокая степень однородностии гомогенностьМного определяемых веществОбъектыГенеральная пробаневеликаОсновные газыАтмосфераНужно знать ее объемПримесные газыЗамкнутые объемыЖидкостиПотокТвердые частицы14Примеры газосборников15ЭвакуированныесосудыАспираторыГазометрыСосуды ссорбентомФильтры16Еще большеечисло объектовОбширныйдиапазон задачРазличныеобъемыНегомогенностьЛокальность1718Простейший проботбор жидкостейОтбор гетерогенных жидкостей:измеряют не только объем, но и массу;гомогенизируют пробу;расслаивают и отбирают пробу каждой фазы.19Отбор проб с разной глубины20Принцип работы вертикального пробоотборника21Роботы для пробоотора глубинных вод22Гораздо более сложный составпробГораздо большее числоопределяемых компонентов (в особенности следовых)Гораздо большее числофакторов, влияющих на составМассовость анализовНеобходимость регулярногоили постоянного(мониторинга), а не разовогоотбораПроба должна отражатьусловия и место отбораОтбор, а также хранение,транспортировка и т.

п. недолжны вносить изменений впробуОбъем пробы долженсоответствовать методикеанализа23РазнообразиеобъектовРазнообразиезадачЛокальностьОчень сложныйсоставЛюбая массапробыЛюбая(не)гомогенность24Стадии отбора проб твердых веществОтбор генеральной пробы (1-20 кг)Гомогенизация генеральной пробы иее усреднениеОтбор лабораторной пробы (1001000 г)Гомогенизация лабораторной пробыи ее усреднениеОтбор анализируемой пробы (1-10 г)25усреднение проб сыпучих твердых образцовПеремешиваниеотбор проб в разных местахгомогенизация пробы (измельчение, дробление, просеивание,растворение);усреднение26Отбор пробы слитков металлов и сплавовОднородность этих материаловотносительна.Процесс расслаивания в слитках исплавах металлов – ликвацияP He, J.C Feng, B.G Zhang, Y.Y Qian, Microstructure and strength of diffusion-bonded joints of TiAl base alloy to steel, MaterialsCharacterization, Volume 48, Issue 5, July 2002, Pages 401-406, ISSN 1044-5803, 10.1016/S1044-5803(02)00319-4.(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580302003194)27Отбор псевдо-гомогенных твердых телраспиливание через равныепромежуткивысверливание в разных местахслитка.дробление хрупких материаловПриродный лед тожепсевдо-гомогенный28Пробоотбор почвы29Снова роботы30Загрязнение пробпылевые потерипотери летучих продуктов при изменении температурыпри хранении или разогрева при измельчениипротекание химических реакций на поверхностизагрязнений компонентами извне – из приспособлений дляизмельчения, хранения, из воздуха31Вне рассмотренияБиологические объектыПродуктыпитанияКлиническийанализФармацевтическийанализ3233Условия хранения пробопределенная температура;отсутствие контакта с воздухом;краткое время хранения;консервация (резкое охлаждение, рН, добавлениестабилизаторов, экстракция органическими растворителями илисорбция)34Этапы пробоподготовкиПред-подготовкаВскрытие (разложение)• Высушивание• Удаление связанной воды• Удаление газов• Удаление органическихсоединений• Переведение в растворРазделение иконцентрирование• Маскирование35Растворыодни из самых воспроизводимых и легких для работы объектовПростота градуировки даже для сложных пробНужны в большинстве методов разделения и концентрированияТребуются практически во всех химических методах анализаТребуются для многих инструментальных методов36Как выбрать способ разложения?задача химического анализавыбранный метод анализахимический состав образца• химические свойства определяемогокомпонента;природа матрицы объекта37Типы разложенияМокрый способ (wetpreparation)Сухой способ (dry preparation)РастворениеТермическое разложениеВскрытие реагентамиСплавлениеСпеканиеИзлучение, поля38КислотаОсобенностьУлетучивается принагреванииОкислительHClO4ОбъектыОксиды,металлыОксидыМе, сплавы,орг.соединенияСплавыHFСиликатыSiF4HClHNO3H2SO4ОкислительВзрывоопаснаСплавы, орг.соед.,Сильный окислительсульфидыHCl+HNO3 (3:1)H2SO4 + HClO4 + ФерросплавыH3PO4Образуются фосфатныекомплексы с Fe(III)39Сухое вскрытиеЭффективность• Перевод в более удобнуюформу• Пригоден для большинстваобъектовУсложнениепробоподготовки• Потери• Загрязнения• Избытки активных агентов40ЩелочныеКислыеОкислительныеNa2CO3, NaOH,Na2B4O7СпеканиеОзоление• 300-1000Сизбытококсида• 500-600ССплавлениеПиролиз• 300-1000Сизбытокплавня• 300-2000СK2S2O7, B2O3Na2O2,Na2CO3+KClO3,Na2CO3+KNO341осаждениеэкстракцияхроматография4243УЗ-пробоподготовкаТвердофазнаяэкстракцияОбразованиесуспензийВскрытие пробТвердыетелаДегазацияКристаллизация иосаждениеУдаление пеныАгрегация идизагрегацияГомогенизацияФильтрацияЖидкость-жидкостнаяэкстракцияОбразование эмульсийУскорение реакцийГенерация реагентовГомогенизацияСелективное удалениепримесейУльтразвуквпробоподготовкеГетерогенныесистемыЖидкости44Типы УЗ-устойствВанныячейкиЗондыРеакторы длясонохимическойпробоподготовки45Микроволновая пробоподготовка46Микроволновая прободготовкаТепловоевоздействиеУскорениереакцийЗакрытые сосудыПовышенноедавлениеСпециальныенезагрязняющиематериалы47Микроволновая пробоподготовкаУскорениепробоподготовки,интеграция ее стадийМинимальноезагрязнение, малыйрасход реагентовПолная автоматизацияи управлениепараметрами процесса48Схема автоклава для разложениявеществ кислотами1 – корпус, 2 – тефлоновая камера,3 – пружина, 4 – кольцо, 5 – винт длярегулировки давления, 6 - крышка49Сравнительные данные по времени пробоподготовкиОбразецЭлементУглистыесланцыУглиAu, AgСульфидные рудыPt, Pd, RhAu, Pt, Pd, RhОперацииПродолжительностьТермическийнагевМВМокроеозоление4–8ч25 мин-“-“-5 - 7 дней10 мин2 дня30 минОкислениесеры,растворениесиликатнойосновы50Анлиз без пробоотбора ипробоподготовкиЭтапы анализа21.12.2012М.А.

Проскурнин – Вводный семинар52Классификация химических сенсоров53Ионоселективные электроды — наиболее распространенный типхимических сенсоров54Электронные нос и язык55Оптический сенсорЧувствительнаямембранаЗеленыйОптическоесветофильтрокноКрасныйсветодиодФотодиодЗеленыйКрасныйсветодиодсветофильтр56БиосенсорыОбраз клетки, полученный при помощифлуоресцентного биосенсора57Наноантенны. Зонд + Микроскоп Детектирование отдельных молекул21.12.201258Объекты окружающей средыОдин из наиболее активно развиваемыхподходов – дистанционный анализ (чащевсего, спектроскопический).Он позволяет исключить процесс пробоотбора(и пробоподготовки) из стадий анализа60Зондирование лидаром городского аэрозоля21.12.20126121.12.201262Дистанционный анализ в полицииДистанционнозарегистрированныеИК-спектры служат для обнаруженияпроизводства наркотиков05.12.2011М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, Аквилон http://spectran.blogspot.com63Слава роботам!6405.12.2011М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, Аквилон http://spectran.blogspot.com65Гипервидеоспектроскопия (ГВС)05.12.2011М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, Аквилон http://spectran.blogspot.com66Куб изображения для сканируемой области прииспользовании гипервидеоспектроскопииXy05.12.2011М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, Аквилон http://spectran.blogspot.com673D-карта (разр. 4 м) на основе ГВС05.12.2011М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, Аквилон http://spectran.blogspot.com68.