Анализаторы. Принцип получения измерительного эффекта

Е=Е1+Е2+Е3

Аппаратура для хроматографического разделения

Колоночная хроматография (в цилиндрическом слое сорбента)

Планарная хроматография (в слое сорбента на плоской поверхности)

Капиллярная хроматография (в плёнке жидкости или слое сорбента на внутренней стороне трубки)

Хроматография в полях сил

Колонки для ГХ

1. Насадочные (диаметр 3-5 мм)

2. микронасадочные (диаметр 0.8-1.5 мм)

3. капиллярные (диаметр 0.1-0.8 мм)

Материал – сталь, стекло

Колонки для ЖХ

Диаметр 0.5-5 см (стекло)

Для ВЭЖХ (нержавейка) – микроколонки 0.5-1 мм, обычные – 3-5 мм.

Планарная хроматография – плёночная, бумажная, на АЦП.

Устройство хроматографа

1 – подача ПФ

2 – колонка

3 – подача пробы

4 – детектор

5 – регистратор

6 – термостат

Детектор для обнаружения примеси на фоне ПФ.

Амплитуда пропорциональна концентрации. Время от ввода пробы до выхода из колонки.

Атомно-абсорбционная спектроскопия

1. пламенная атомно-абсорбционная (лампа с полым катодом, анализируемый раствор распыляют в пламени) 2. непламенная атомно-абсорбционная (лампа с полым катодом, анализируемым… 3. рентгеноабсорбционная (рентгеновская трубка, вещество помещают в поток излучения)

Атомно-эмиссионная спектроскопия

1. дуговая (вещество помещают в полость электрода) 2. искровая 3. пламенно-эмиссионная (раствор распыляют в пламени)

Виды хроматографии

В газовой хроматографии подвижная фаза – газ, неподвижная – адсорбент или жидкость. В жидкостной хроматографии подвижная фаза – жидкость, неподвижная – адсорбент… Типы неподвижной фазы:

Газовый хроматограф

Газ-носитель непрерывно подаётся из баллона в колонку через редуктор, который выравнивает давление. Проба вводится дозатором (микрошприцом) в поток… Газ-носитель не участвует в сорбции и разделении пробы, а только переносит… Колонки для ГХ

Газочувствительные электроды.

Промежуточный электролит взаимодействует с исследуемым газом, что вызывает изменение параметра pH и регистрируется ИСЭ. Сигнал ИСЭ пропорционален…

Детекторы для хроматографов

По виду выходного сигнала: 1. интегральные

Жидкостный хроматограф

Хроматограф для ВЭЖХ Методика градиентного элюирования – соотношение объёмов ПФ меняется заданным образом. Из крана-смесителя ПФ поступает…

Зональный электрофорез

Разделение проводится на поверхности либо внутри поддерживающей среды, насыщенной БР (раствор движется по капиллярам пористой подложки-носителя,… 1 – электроды

Измерение оптической плотности

1. разбавление пробы 2. изменение толщины кюветы b (потери на рассеяние, b<5 см) 3. выбор спектральной полосы, в которой взаимодействие вещества пробы со световым потоком идёт наиболее интенсивно

Ионизационные детекторы

1 – ионизирующий фактор 2 – потенциальный электрод

Ионоселективные электроды

Ионоселективный электрод – внутренний раствор отделён от раствора пробы специальной мембраной. Обмен ионов между мембраной и раствором служит… 1 – жидкий мостик

Катарометр

В исходно состоянии мост сбалансирован по чистому гелию, омывающему все терморезисторы. При прохождении компонента пробы температура терморезистора возрастает из-за изменения теплопроводности смеси. Uab=Cx.

Чувствительность катарометра пропорциональна разности величин теплопроводности компонента пробы и газа-носителя.

Масс анализатор

Магнитный сектор Электростатический сектор

Масс спектрометр для ГХ

Масс спектрометр – высокоэффективный детектор для ГХ. Магнитное поле разделяет потоки ионов по различным траекториям в соответствии с массой и зарядом.

Масс спектрометры

1 – к насосу 2 – резервуар 3 – ионизационная камера

Металлические электроды

1 – провод 2 – головка 3 – корпус

Методы отбора проб ОС

Специальные методы (химические, биологические) – основную часть занимает процедура пробоподготовки, не требуют измерительной аппаратуры Универсальные (физико-химические) – с использованием лабораторных… 2. неизвлекающие методы (измерение концентрации вещества в потоке пробы (с помощью специального зонда)

Операции и преобразования в ЛА

1 – пробоподготовка лабораторного оборудования и аппаратуры

2 – отбор, хранение, доставка пробы

3 – мерные операции

4 – операции, не приводящие к изменению агрегатного состояния

5 – направленное воздействие, приводящие к значительным изменениям свойств вещества

6 – приведение первичных измерительных преобразований в контакте с веществом пробы

7 – линейные и нелинейные преобразования сигналов

8 – обработка и интерпретация информационных параметров сигналов

Пламенно-ионизационный детектор

1 – газ-носитель 2 – водород

Пламенно-фотометрический детектор

Сера – 394 нм, фосфор – 526 нм. Водородно-воздушная колонка связана оптически с ФЭУ таким образом, что только верхняя часть излучения пламени…

Пламенный фотометр. Типы пламенных горелок

1 – раствор пробы 2 – газ-окислитель 3 – распылитель

Поляриметрия. Круговой поляриметр.

При прохождении поляризованного света через пробу происходит поворот плоскости…

Полярографическая ячейка

Полярография. Полярограмма.

Электрод называется поляризованным, если его потенциал не равен величине, рассчитанной по уравнению Нернста (к ячейке приложено напряжение) 2 электродная ячейка

Принципы масс спектрометрии

Структурная схема масс спектрометра 1 – газообразная проба

Принципы хроматографического разделения

Процесс неравномерного распределения компонентов смеси между неподвижной и подвижной фазами, который обусловлен различным сродством отдельных компонентов к этим фазам.

Подвижная фаза:

1. газ-носитель

2. жидкость (элюент)

Перемещается относительно неподвижной.

Неподвижная фаза

1. твёрдое вещество (сорбент)

2. жидкость

А1-А2 – разделяемая смесь

А1’, A2’ – положение компонентов через время t

Компоненты распределяются между средами в соответствии со своими свойствами.

Принципы электрофореза. Методы электрофореза.

Аналитический Э. – разделение смеси веществ с целью их качественного и количественного анализа. Препаративный Э. – разделение с последующим выделением фракций для их участия… Электрофоретические методы

Прямая потенциометрия

pH=-lga Для измерения pH в качестве электрода сравнения используется стеклянный…

Рефрактометрия. Рефрактометр.

Показатель преломления sin a/sin b=n Угол падения всегда больше угла преломления, ели луч проходит из вакуума в… При угле падения 40 градусов луч полностью отражается от поверхности и называется углом полного отражения.

Сенсор Кларка

Катод из инертного металла (платина), покрытый газопроницаемой мембраной, анод серебряный. Электролит – раствор KCl. Толщина мембраны – 10…30 мкм… При отсутствии кислорода в пробе сила тока равна 0. Если в растворе присутствует кислород, он диффундирует через…

ТСХ

ТСХ – разновидность ЖХ, разделение вещества происходит под действием капиллярных сил на открытом слое адсорбента.

Носители – стекло, металл, пластмасса, плёнки

Сорбенты – силикагель, крахмал, целлюлоза

Rf1 – коэффициент разделения компонента

Х1 – длина пути компонента

Хэл – длина общего пути газа-носителя

На линию а-а вносят объём пробы, край носителя погружают в раствор, газ-носитель вместе с пробой движется вдоль слоя сорбента, образуются зоны отдельных фракций.

Разделенные компоненты можно определить и другими методами – ГХ, ВЭЖХ, УФ, ИК спектроскопия.

Оценка результатов

1. Качественный анализ

2. Количественный анализ (денситометрия)

Чистый слой сорбента отражает практически весь свет, а пятна поглощают часть света. Пластину с носителем помещают на подставку, которая движется с постоянной скоростью относительно источника света. Сигнал на выходе ФЭУ пропорционален концентрации компонента в зоне пятна, регистрируется в виде пиков.

1 – источник излучения

2 – ртутная лампа

3 – монохроматор

4 – ФЭУ

5 – слой сорбента

1. по интенсивности пропускания (325 нм) – сравнение ослабления излучения в зоне вещества с зоной чистого слоя сорбента

2. по интенсивности отражения (от 196 до 2500 нм) – интенсивность излучения, отражённого от слоя сорбента

3. получение отчётливого сигнала на низком уровне фона (погрешности компенсируются, сигналы от компонента пробы суммируются).

Турбодиметрия и нефелометрия. Нефелометр

Нефелометрия: 1. измерение интенсивности светового потока, рассеянного частицами в… 2. интенсивность рассеянного света пропорциональна числу и величине частиц

Устройства формирования светового потока

Функции: 1. фокусирование излучения источника 2. формирование направленного потока излучения

Ферментные электроды

В основе работы электрода по определению мочевины: Устройство электрода

Фотометрия. Спектрофотометрия. Колориметрия.

Спектрофотометрия (200-2500) Принцип фотометрии – зависимость светопоглощения от концентрации вещества. Колориметрия – полихроматическое излучение (1…2), производится оценка интенсивности окраски окрашенных растворов.

Фотометры. Обобщённая структурная схема

И – источник излучения

ОС – оптические системы

К – кювета с пробой

Фп – фотоэлектронный преобразователь (приёмник)

УО – устройство обработки сигнала

ФИ – фоновое излучение

Однолучевой фотометр

L – источник света

F – фильтр (определённая длина волны)

K_L – кювета с чистым растворителем

Кs – кювета с анализируемым веществом

S – щель

Р – фотоэлемент

G – гальванометр

Двухлучевой фотометр

L – источник излучения (штифт Нернста – тепловой источник ИК, лампа накаливания – видимое излучение, водородная лампа – УФ)

М – монохроматор (дифракционная решётка или призма)

K_L – кювета с чистым растворителем

Кs – кювета с анализируемым веществом

Р – фотоэлементы сравнения

R – блок регистрации информации