Chemia

Dziś w menu węglik krzemu, jak na zdjęciu 1.
Klient chce XRF, XRD i zawartość węgliku krzemu w węgliku krzemu

Węglik krzemu do analizy XRF metodą stapiania jest bardzo niewdzięczny. Agresywny wręcz! Jak w poprzednim wpisie widzieliście podziurawione tygielki to węglik krzemu - SiC też tak może. Podczas stapiania SiC rozpada się na krzem - Si oraz węgiel - C. I oba te pierwiastki mogą powodować degradację platyny.

Zaczynając jednak od początku. Dostałem kawałek kamienia, jak na zdjęciu 1. Trzeba go przygotować do analiz.
Najpierw młotkiem na mniejsze kawałki, potem te mniejsze kawałki to młynka i na proszek. A z proszkiem to już można zacząć kombinować.
Żeby zrobić sensowne XRD potrzebuję wynik XRF. Na XRF widzę jakich związków mogę się spodziewać, jest to badanie pokazujące prawdziwe (jak najbliższe rzeczywistości) poziomy interesujących mnie pierwiastków (lub ich tlenków).
Stapiam więc ostrożnie SiC i odlewam "monetkę". Taką jak na zdjęciu 2. Ponieważ SiC jest agresywne, nie stapiam pełnej wagi próbki, lecz jedynie ćwiarteczkę - 25%. Potem przeliczę wynik na 100% zakładanej próbki, co w praktyce oznacza, że pomnoże otrzymane liczby razy 4. Oczywiście zwiększa to błąd pomiaru czterokrotnie, jednak coś za coś.
Jak widzicie na zdjęciu "monetka" jest bardzo ciemna, trzeba dokładnie się przyjrzeć, czy wszystko stopiło się jak należy i nie ma grudek. W razie wątpliwości trzeba "monetkę" wrzucić do tygla, stopić, zamieszać i odlać raz jeszcze. Na szczęscie problemy z agresją SiC ma tylko przy pierwszym stapianiu, potem "łagodnieje"

OK. Mamy wynik XRF, gdzie mamy podany wynik zawartości krzemu - Si, już po znormalizowaniu, czyli uwzględnieniu, że stapiałem tylko ćwiarteczkę.

Pytanie - czy to daje mi wynik zawartości SiC?

Oczywiście, że nie

XRF pokazuje mi sumaryczną zawartość Si, bez rozróżnienia, czy jest to: krzem - Si, krzemionka - SiO2, węglik krzemu - SiC, czy może inny związek krzemu. Badanie dopiero się rozpoczyna

CDN.

P.S. zaznaczam, że na potrzeby Hejto wiele kwestii upraszczam i skracam. Na korepetycjach wytłumaczę dokładniej

P.S.S. Wołam jeszcze @Wilhelm
może wrzuci jakieś ładne zdjęcie naturalnego węgliku krzemu. Bo ten mój na zdjęciu 1 to sztuczny jest. Sama chemia, nie polecam. #mineraly

#analitykachemika

#heheszki #memy

Dziś odcinek specjalny!

To co widzicie na zdjęciach to tygielki po kontakcie z agresywną próbką. Ale od początku...

Na potrzeby XRF stapiamy próbki w tyglach: 95% platyna i 5% złoto. Każdy tygielek to ponad 10'000 złotych.

I teraz ktoś popełnia błąd i metaliczna próbka "przegryza się" przez metale szlachetne. Tego typu sytuacje się zdażają, jeżeli próbka zawiera pierwiastki w formie metalicznej, węgiel pierwiastkowy czy węglik krzemu (lista nie jest wyczerpująca).

Od jednego z kolegów słyszałem historię, że dawno temu stapiał próbkę. Zostawił ją w piecu, a kiedy wrócił nie znalazł tygla. Zdziwił się myśląc, że ktoś wyjął jego próbkę. Jednak po kilku rozmowach, kiedy okazało się, że nikt nie ruszał jego tygielka, wrócił do pieca i przyjrzał się uważnie. I faktycznie, znalazł platynowo-złotą obręcz.
Okazało się, że klient nie wspomniał, że w próbce znajduje się metaliczny fosfor, który (dosłownie) zjadł tygiel, poza samą jego górną krawędzią. Zostawiając ładną i bezużyteczną obrączkę

#analitykachemika

Dzień dobry Hejto!

Dzisiaj w menu przygotowanie próbek.
Na zdjęciu widzicie młyn do mielenia. Jest to bardzo ważny element wyposażenia każdego labolatorium. Oczywiście można ucierać ręcznie w moździerzu, jednak łatwiej, szybciej i profesjonalniej jest mielić w odpowiednim urządzeniu

Do labu przychodzą próbki w różnej formie. Od bardzo drobnych proszków (pyłów wręcz) po kawałki cementu czy skał. Mielimy próbki z dwóch podstawowych powodów:

1. zmieloną próbkę łatwiej badać. Łatwiej stopić czy roztworzyć proszek niż duże kawałki
   
2. mielenie jednocześnie miesza próbkę, czyli ujednolica ją. Co jest istotne, gdy chcemy otrzymać wynik reprezentacyjny dla całej otrzymanej próbki, a nie jedynie dla jej części.
   

Zaznaczam, że właściwe pobieranie próbek leży w gestii klienta. Natomiast już otrzymaną próbką opiekujemy się u siebie w najlepszy możliwy sposób.

Zresztą pobieranie próbek to osobny dział chemii analitycznej. Dla lubiących ciekawostki może kiedyś napiszę jak pobieraliśmy glebę z różnych punktów dużego polskiego miasta i co tam znaleźliśmy

Wracając do próbek - wiemy, że należy próbkę zmielić, ale teraz pytanie "Jak?" się pojawia.

Są różne młynki. Można też mielić 5 sekund, można 5 minut.
Odpowiedź brzmi - to zależy

Ogólne zasady są proste:

1. unikać zanieczyszczenia krzyżowego próbek - a więc mielić podobny typ próbek w jednym młynku. Na potrzeby naszego labu mamy kilkanaście różnych młynków.
   
2. na podstawie tego, co szukamy w próbce wybieramy typ młynka. Jeżeli więc szukamy żelaza w próbce to zamiast salowego młynka wybierzemy młynek WC (Tungsten Carbide, węglik wolframu). I odwrotnie
   
3. mielimy jak najkrócej się da. Nie wrzucamy więc dużo próbki, a na pewno nie całą. Zawsze zostawiamy coś "as received", czyli "tak jak przyszło" - w razie problemów zawsze można wrócić do oryginalnej próbki
   
4. mielimy suche próbki. Nie do konca oczywiste, ale mokre próbki bardzo lepią się do młynka i nie mielą się i nie mieszają tak dobrze. Ważne, aby potem zaznaczyć, że analizę przeprowadzono na próbce wysuszonej!
   

To tak w skrócie

P.S. zaznaczam, że na potrzeby Hejto wiele kwestii upraszczam i skracam. Na korepetycjach wytłumaczę dokładniej 

#analitykachemika

Wołam też @bojowonastawionaowca gdyby znów tag nie dzialał

Dzisiaj będzie więcej o XRF. A na zdjeciu jest tzw bead albo tzw penny, czyli stopiona i odlana próbka. Gotowa na analizę XRF.

Od początku - XRF to X-ray fluorescence, czyli fluorescencja roentgenowska (BTW na polskiej wiki nie ma nawet stuba, nie mówiąc już o artykule. Nie wiedziałem, że to taka nisza :D).

W każdym razie bombardujemy próbkę promieniowaniem co dostarcza energię atomom w próbce. Co sprawia, że atomy się "ekscytują". Aby się "uspokoić" muszą wyemitować tę nadmiarową energię w postaci promieniowania.

Mamy więc promieniowanie, które wydostaje się z próbki (i jest ono inne od tego, którego użyliśmy wcześniej, więc da się je rozróżnić). Wiemy, że różne pierwiastki wypromieniowują fale o różnej długości. Mierząc długości wypromieniowanych fal wiemy jakie pierwiastki są w próbce. A mierząc intensywność tych fal możemy się dowiedzieć ile danego pierwiastka jest - oczywiście po kalibracji.

OK, a teraz praktyka.
Wiemy/podejrzewamy, że w próbce jest 10 procent krzemu. Kalibrujemy więc używając standardów 3%, 7% i 15% (inne wartości też będą dobre o ile będzie to w przedziale 0%-20%, chcemy mieć prostą).
Analizujemy próbkę i mamy wynik - 12%.
Teraz, wiedząc mniej więcej co jest w próbce (powiedzmy):
~50% glinu (Al)
~20% magnezu (Mg)
Oraz 12% krzemu (Si) z wcześniejszej analizy, szykujemy kolejny standard (standard X) w którym są powyższe pierwiastki i też go analizujemy. I teraz na podstawie standardu X dokonujemy korekcji wyniku analizy próbki.
Jeżeli więc standard X pokazuje 13% Si a wiemy, że jest tam 12% Si to wynik próbki również obniżamy o 1%.

Różnica może wynikać z różnych kwestii - na przykład interferencji z innymi pierwiastkami. Standardy kalibracyjne zazwyczaj są "czyste" tzn zawierają jeden pierwiastek, natomiast próbki to mieszaniny. Dlatego trzeba uwzględnić również ten efekt.

*zaznaczam, że wiele kwestii upraszczam w swoich wpisach ponieważ jest to pop-science a nie wykłady akademickie

W razie pytań - piszcie.

#analitykachemika
#analitykachemika

Dzisiaj case study próbki, którą badałem ostatnio.

Otrzymaliśmy próbkę "calcinated zirconate", a więc najpewniej zawierającą w większości tlenek cyrkonu.

W przypadku, gdy dostajemy do badania rudy zawierające tlenek cyrkonu pierwsze co robimy to przykładamy licznik Geigera

Rudy cyrkonu "lubią" występować z pierwiastkami promieniotwórczymi. Zresztą klient życzy sobie sprawdzenie zawartości uranu i toru w próbce. I dopóki licznik nie "trzeszczy" za bardzo to nie ma problemu, ważne by próbki nie wdychać ani nie zjadać

Zresztą mamy na sobie cały czas dozymetry, jako że XRF i XRD polega na "bombardowaniu" próbek promieniowaniem roentgenowskim, więc potencjalnie jesteśmy wystawieni na promieniowanie (gdyby osłony zawiodły).

W każdym razie po sprawdzeniu radioaktywności trzeba próbkę przygotować do testów - zmielić. Po pierwsze drobny pył łatwiej się stapia, po drugie - podczas mielenia następuje również ujednolicenie próbki. Z drugiej strony nie można mielić za długo, bo zanieczyszcza się próbkę materiałem, z którego zrobiony jest młyn. Ogólnie przygotowanie próbek do badań to temat na 100 godzin wykładowo-seminaryjnych.

Po mieleniu topimy próbkę. W jednym z poprzednich wpisów wrzuciłem zdjęcie pieca 1270 stC. Topimy i mieszamy. Mieszamy i mieszamy (mieszanie jest bardzo ważne), a potem odlewamy "guzik" - krążek o średnicy około 3 cm. Ten guzik trafia na maszynę XRF, gdzie sprawdzamy co jest w środku. Razem z próbką wrzuciłem też do mierzenia 4 standardy, które przygotowałem na potrzeby jednej z poprzednich próbek. O standardach też już pisałem

W międzyczasie przygotowałem kolejny odlew próbki, przygotowany w inny sposób - na potrzeby zbadania pod kątem uranu i toru. Też na XRF, i też próbka stopiona, jednak trochę w inny sposób.
Przygotowałem też 3 nowe standardy z uranem i torem. I jeden "blank".
Wyszło, że w próbce jest około 60% ZrO2 (tlenek cyrkonu) i około 30% SiO2 (tlenek krzemu), tak też zrobiłem "blank" - 60/30 i nic więcej. Do zrobienia 2 standardów użyłem CRM (Certyfikowanego Materiału Referencyjnego) a 1 standard zrobiłem korzystając z czystych (jakość analityczna) materiałów: tlenek cyrkonu i tlenku krzemu, które zakropiłem roztworami mianowanymi - które możecie obejrzeć na zdjęciu.
Uran w płynie! Po dodaniu do perfum będziecie wręcz promienieć

Wszystko wrzuciłem na XRF i po uzyskaniu wyników mogłem wyliczyć zawartość poszczególnych składników w próbce.

Spoiler: sumaryczna zawartość uranu i toru była na poziomie kilkuset ppm.
Dla porównania 1% = 10'000 ppm
500 ppmów to 0,05%

#analitykachemika