Standard-Additionsverfahren

Quelle: Labor von Dr. Paul Bower - Purdue Universität

Die Methode der standard Ergänzungen ist eine Quantitative Analyse-Methode, die oft verwendet wird, wenn die Probe von Interesse mehrere Komponenten, die Matrix-Effekte, wo die zusätzlichen Komponenten können hat entweder reduzieren oder erhöhen das Analyten Extinktion Signal führen. Dies führt zu erheblichen Fehlern in den Analyseergebnissen.

Standardzusätzen werden häufig verwendet, um Matrixeffekte aus einer Messung zu beseitigen, da davon ausgegangen wird, dass die Matrix aller Lösungen gleichermaßen betrifft. Darüber hinaus wird es verwendet, um für die chemische korrigieren phase Trennungen in der Extraktion durchgeführt.

Die Methode erfolgt durch das Lesen der experimentellen (in diesem Fall fluoreszierenden) Intensität der unbekannten Lösung und dann durch die Messung der Intensität des unbekannten mit unterschiedlichen Mengen von bekannten Standard hinzugefügt. Die Daten werden grafisch dargestellt als Fluoreszenz Intensität Vs. die Menge des Standards hinzugefügt (das unbekannte selbst, mit keinen Standard hinzugefügt, ist auf der y-Achse aufgetragen). Die kleinsten Quadrate-Linie schneidet die x-Achse an der negativen der Konzentration des unbekannten, wie in Abbildung 1dargestellt.

Abbildung 1. Grafische Darstellung der Methode der standard Addition.

In diesem Experiment wird die Methode der standard Ergänzungen als analytisches Werkzeug demonstriert. Die Methode ist ein Verfahren für die Quantitative Analyse einer Art ohne die Erzeugung von einer typischen Kalibrierkurve. Standard zusätzlich Analyse erfolgt durch spektroskopische Intensität zu messen, vor und nach der Zugabe von präzise Aliquote einer bekannten standard-Lösung des Analyten.

Dieses Experiment Studien nicht fluoreszierenden Arten reagieren Sie in so einen fluoreszierenden Komplex bilden. Dieser Ansatz wird häufig bei der Untersuchung von Metall-Ionen verwendet. Aluminiumionen (Al^{3 +}) werden bestimmt durch die Bildung einer Anlage mit 8-Hydroxychinolin (8HQ). Die Al^{3 +} wird von 8HQ aus wässriger Lösung ausgefällt und wird dann in Chloroform extrahiert; die Fluoreszenz der Chloroform-Lösung wird gemessen und im Zusammenhang mit der Konzentration der ursprünglichen Al^{3 +} Lösung. Empfindlichkeit im Bereich von Teil pro Million (ppm oder μg/mL) dürfte für dieses Experiment.

Die Reaktion ist

Die Menge an Aluminium in jeder Probe während dieses Experiments wird wie folgt berechnet:

Leere	0
Unbekannte + 0 mL Standard	Vunbekannt(Cunbekannt) = 25 mL (Cunbekannt)
Unbekannte + 1 mL Standard	Vunbekannt(Cunbekannt) + VStandard(CStandard) = 25 mL (Cunbekannt) + 1 mL (1 μg/mL)
Unbekannte + 2 mL Standard	V Unbekannt (Cunbekannt) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cunbekannt) + 2 mL (1 μg/mL)
Unbekannte + 3 mL Standard	V Unbekannt (Cunbekannt) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cunbekannt) + 3 mL (1 μg/mL)
Unbekannte + 4 mL Standard	V Unbekannt (Cunbekannt) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cunbekannt) + 4 mL (1 μg/mL)

1. Vorbereitung der Reagenzien

1. 100 ppm Al^{3 +} Standardlösung: auflösen 0,9151 g Aluminium Nitrat (Al (Nr.₃)₃•9H₂O) in eine volumetrische 1-L-Flasche mit VE-Wasser.
2. 8HQ Lösung in 1 M Essigsäure (2 % wt/Vol): eine volumetrische 100 mL-Flasche 2,0 g 8-Hydroxychinolin hinzufügen.
3. Sorgfältig fügen Sie 5,74 mL Eisessig in den 100-mL-Kolben, dann bis zur Markierung mit VE-Wasser zu verdünnen. Dies ermöglicht das 8-Hydroxychinolin in wässrigen Phase aufzulösen.
4. 1 M NH₄⁺/NH₃ Puffer (pH ~ 8): eine 100-mL-Flasche 20 g Ammoniumacetat (NH₄OAc) hinzufügen.
5. Diese 100-mL-Flasche 7 mL 30 % Ammonium Hydroxid hinzu, und bis zur Markierung mit VE-Wasser zu verdünnen. Auf diese Weise neutralisieren die Säure in der 8HQ-Lösung kombiniert.
6. Anderen Reagenzien enthalten wasserfreiem Natriumsulfat (Na₂SO₄) und Chloroform (Spec Klasse).

2. Vorbereitung der Proben

1. Bereiten Sie eine 1,00 ppm standard Al^{3 +} Lösung durch Zugabe von 1,0 mL 100 ppm Lager Al^{3 +} Lösung mit einer Pipette in ein 100 mL volumetrischen Kolben.
2. Legen Sie sechs 125 mL separatory Trichter auf die Ringe, die auf einem großen Ring-Stand befindet sich in der Haube sind. Sie sollte wie folgt beschriftet: BL, 0, 1, 2, 3, 4. sicherstellen, dass alle Gläser ist absolut sauber, da es schwierig ist, quantitative Ergebnisse zu erzielen, wenn kleine Perlen aus Chloroform an den Wänden der Glaswaren bleiben.
3. Die fünf separatory Trichter mit der Bezeichnung 0, 1, 2, 3, 25,00 mL der unbekannten Al^{3 +} Lösung hinzufügen & 4. In diesem Beispiel ist die unbekannte Konzentration 0,110 ppm.
4. Fügen Sie 0, 1.00, 2.00, 3.00 und 4,00 mL 1,00-ppm Al^{3 +} Standardlösung hinzu, bzw. die 5 Trichter mit einer 1-mL-Pipette.
5. Bereiten Sie eine leere indem 25,00 mL destilliertem Wasser zu den separatory Trichter mit der Bezeichnung Bl.
6. Fügen Sie 1,0 mL der Lösung mit einer Pipette 8-Hydroxychinolin hinzu, jede der sechs Lösungen.
7. 3,0 mL Pufferlösung mit einer Pipette zu jedem der sechs Lösungen hinzugeben.
8. Jede Lösung zweimal mit 10 mL Chloroform, schüttelt energisch für 1 min jedes Mal zu extrahieren. Denken Sie daran, den separatory Trichter zum Druckaufbau lösen gelegentlich entlüften. (Hinweis: eine gute Extraktion findet nur statt, wenn es eine Menge von flüssig-flüssig Kontakt zwischen den Phasen gibt).
9. Das Chloroform in einem sauberen, trockenen 100 mL gekennzeichneten Becherglas zu sammeln. Chloroform hat eine Dichte von in der Nähe von 1,5 g/cm³, so dass die untere Schicht ist. Es darf keine Spur von gelber Farbe links in der wässrigen Phase nach eine vollständige Extraktion.
10. Die kombinierte Chloroform Auszug aus jedem Becherglas in ihre jeweiligen volumetrische 25-mL-Flasche zu übertragen und bis zur Markierung mit Chloroform verdünnen. Achten Sie darauf, Stopper in jedem volumetrischen Kolben Chloroform aus verdampfen zu platzieren.
11. Fügen Sie ~ 1 g wasserfreies Natriumsulfat (Na₂SO₄) zu jedem der sechs 100-mL-Becher aus Schritt 2,9. Das Natriumsulfat hilft jede Spur von Wasser zu entfernen, die möglicherweise in der Chloroform-Extrakt.
12. Übertragen Sie die Lösungen zurück zu ihren respektierten Becher. Schwenken Sie vorsichtig um Austrocknung von Wasser in der Probe zu erleichtern.
13. Die Chloroform-Extrakte in eine Quarz Fluorimeter Zelle Dekantieren (Hinweis: Chloroform löst eine Kunststoff-Polystyrol-Zelle).

3. Auswahl der Erregung Wellenlänge

Bestimmen Sie die Anregung und Emission Wellenlängen durch Ausführen von Scans, dann einfach lesen Sie ab und zeichnen Sie der Fluoreszenzintensität aller Proben auf diese Werte auf. Die Anregung und Emission Bandbreiten sind voreingestellt, bei 5 nm. Der Komplex nimmt im nahen UV, so die Erregung Wellenlänge sollte etwa 385 nm. Zunächst, überwachen die Fluoreszenz bei 500 nm im Bereich Emission.

1. Auf die Fluorimeter stellen Sie sicher, dass sowohl die inneren und äußeren Lüfter in die Fluorimeter vor Einschalten der Xenon-Lampe eingeschaltet sind. Die Xenon-Lampe sehr heiß und benötigt ständige Kühlung.
2. Schalten Sie die Hochspannung (HV) an den PMT-Detektor auf 400 V.
3. Öffnen der Rollläden.
4. Die Daten-Übernahme-Programm auf dem Computer zu öffnen, hier ist es "100nmFluorScan".
5. Legen Sie die "Sample + 2 mL hinzugefügt" (2) Lösung in die Quarz-Zelle, für die Bestimmung der besten Anregung und Emission Wellenlängen zu verwenden.
6. Mit der Emissionswellenlänge anfänglich bei 500 nm, einen Erregung Scan von 335-435 nm mit einer Scangeschwindigkeit von 2 nm/s laufen.
7. Bestimmen Sie aus dem daraus resultierenden Fluoreszenz-Plot die maximale Fluoreszenz Erregung Wellenlänge (EXλ_max), und legen Sie das Gerät auf diesen Wert.

4. Auswahl der Emissionswellenlänge

1. Legen Sie die Emissionswellenlänge Fluorimeter auf 450 nm.
2. Die Emission Wellenlängenbereich um einen 100 nm Scan von 450-550 nm eingestellt.
3. Um den Scan zu starten, klicken Sie die Schaltfläche "Start Test" auf dem Programm zur gleichen Zeit drücken die Schaltfläche "START" auf der Vorderseite der Fluorimeter.
4. Bestimmen Sie aus dem daraus resultierenden Fluoreszenz-Plot die maximale Fluoreszenz Emissionswellenlänge (EMλ_max) , und legen Sie das Gerät auf diesen Wert (Abbildung 2).

Abbildung 2. Bestimmung der optimalen EXλ_max und EMλ_Max. Wellenlängen.

5. Messung der Fluoreszenz der Proben

1. Alle Proben werden in EMλ_max und EXλ_maxausgeführt. Scans sind nicht für jede Probe, sondern nur der Fluoreszenz-Wert bei diesen Bedingungen erforderlich. Beginnend mit der am meisten verdünnten Probe (leer), Ort in einer Quarz-Zelle und dann im Instrument. Die fluoreszente Intensität in Lab Notebook aufzeichnen.
2. Wiederholen Sie für alle anderen Proben.
3. Denken Sie daran, dass die Relative Intensität der jeweiligen Lösung vor dem Erstellen des Diagramms Kalibrierung die leere Relative Intensität subtrahiert werden muss.

6. erstellen Standard Zusatz-Grundstück

1. Plot der Fluoreszenzintensität vs. µg von Al^{3 +} hinzugefügt.
2. Bestimmen Sie den kleinste-Quadrate-Wert der daraus resultierende Handlung, und zeichnen Sie die Steigung und Achsenabschnitt.
3. Bestimmen der µg von Al^{3 +} in der unbekannten Probe aus der Gleichung µg von Al^{3 +} = -b/m
4. Wissend, dass die unbekannte Aluminium ein Volumen von 25,0 mL hinzugefügt, um jede Probe hatte, bestimmen Sie die Konzentration von Aluminium in das unbekannte.

Ein Scan der Erregung Wellenlänge von 335-435 zeigte die höchste Absorption bei 399 nm, so die Erregung Monochromator für diesen Wert festgelegt wurde. Dann die Emission-Scan von 450-550 nm durchgeführt wurde, und das stärkste Signal erwies sich bei 520 nm. Dies sind die Wellenlängen, die für alle Beispiele verwendet werden.

Probe	Fluoreszenzintensität	Korrigierte Fluoreszenzintensität
Leere	0,008	0.000
Probe	0.128	0,120
Probe + 1 mL	0,167	0.159
Probe + 2 mL	0,220	0.212
Probe + 3 mL	0.260	0.252
Probe + 4 mL	0.290	0.282

Ein Grundstück von Fluoreszenz (Abbildung 3) vs. µg von Al^{3 +} hinzugefügt (Abbildung 4) ergab eine kleinste-Quadrate-Linie von:

Fluoreszenzintensität = 0.0417 x (µg von Al^{3 +} hinzugefügt) + 0.1216

Betrag von Al^{3 +} =-(Y-Int)/Steigung =-0.1216/0.0417-2.916 = µg/mL

Da die Menge der unbekannten hinzugefügt 25 mL war, dann muss der 2.916 µg/mL-Wert von 25 aufgeteilt werden.

Unbekannte Aluminium Konzentration = 2.916 µg/mL / 25,0 mL = 0.117 µg/mL = 0,117 ppm
Das ist ganz in der Nähe der tatsächliche Wert von 0,110 ppm (6,4 % Fehler).

Abbildung 3. Fluoreszenz der Proben.

Abbildung 4. Die standard Zusatz Kalibrierung Handlung.

Die Methode der standard Ergänzungen ist oft die Technik verwendet, wenn genaue quantitative Ergebnisse gewünscht sind, analytische Analyse wie Atomabsorption, Fluoreszenz-Spektroskopie, ICP-OES und Gaschromatographie verwendet. Dies wird oft verwendet, wenn es gibt andere Komponenten in der Probe von Interesse, die bewirkt, dass eine Verringerung oder Erweiterung der Extinktion für quantitative Ergebnisse gewünscht. Wenn dies der Fall ist, vergleichen nicht einer der Analyten Signal Standards mit dem traditionellen Kalibrierung Kurve Ansatz einfach. In der Tat sollte Matrix Effekt Bewertung ein obligatorischer Bestandteil der Validierungsverfahren.

Ein weiteres Beispiel, wo standard Zusätze verwendet werden können, ist bei der Gewinnung von Silber aus alten fotografischen Abfällen. Die Abfälle enthält Silber Halogenide und extrahiert werden kann, so dass das Silber zurückgefordert werden kann. Von Spick das unbekannte "Abfall" mit bekannten Mengen von Silber, kann diese Methode die Menge an Silber gewonnen aus dem fotografischen Film Vorhersagen.

Arbeitnehmer, die Fertigungsanlagen Benzol ausgesetzt sind werden oft getestet, um sicherzustellen, dass sie sicher unter dem akzeptierten Niveau von Benzol sind. Ihr Urin ist für die chemische getestet, und das ist der biologische Matrix. Darüber hinaus variiert die Höhe der Analyten Unterdrückung für verschiedene Leute so eine einzelnes Kalibrierung Kit nicht funktionieren. Mit der Methode der standard hinaus kann jeder Mitarbeiter getestet und genau ausgewertet werden.